2.2细胞中的无机物（学案）-高一上学期生物人教版必修1

2.2细胞中的无机物
2023-2024学年高一生物学人教版（2019）必修一
【新知导学】
细胞中的水
1.水的含量
（1）生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。
（2）水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量 的化合物。
2.水的存在形式及作用
存在形式 自由水 结合水
概念 细胞中以 的形式存在的水 细胞中与其他物质相结合的水
含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5%
功能 ①细胞内的良好 ；②参与细胞内的生物化学反应；③为细胞提供液体环境；④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分
3.自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系
（1）自由水/结合水越 ，细胞的代谢就越旺盛。
（2）结合水/自由水越 ，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。
细胞中的无机盐
1.含量：占细胞鲜重的 。
2.存在形式：大多数以 形式存在。
阳离子主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等
阴离子主要有 等
3.功能
（1）某些重要化合物的组成成分，如 是构成叶绿素的主要成分。
（2）维持细胞和生物体的生命活动，具有重要作用，如哺乳动物的血液中 含量降低，会出现抽搐现象等。
（3）维持细胞的酸碱平衡。
【问题思考】
1.将少量干燥种子放入干燥的试管内，放在酒精灯火焰上烘烤，试管内壁上出现少量水珠。该水分在细胞中以哪种形式存在？如果用上述烘烤后的种子播种，种子能否萌发？
2.秋季，农民收获的玉米需经晾晒后才能入库贮存。结合所学知识，试分析其中的生物学道理。
3.酷暑季节，室外作业的工人会大量出汗，有同学认为工人应多喝纯净水以补充散失的水分。请结合所学知识，评价上述说法是否合理，并说出评价依据。
【易错辨析】
1.细胞中结合水失去后仍可保持活性。（ ）
2.水分在细胞内不参与细胞结构组成。（ ）
3.新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水，代谢旺盛。（ ）
4.小麦种子燃尽后的灰烬是无机盐。（ ）
5.缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素不能合成。（ ）
6.细胞中的无机盐多以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。（ ）
7.无机盐对于维持细胞内溶液的浓度起重要作用。（ ）
8.微量元素Mg是构成叶绿素的重要成分，缺Mg会造成叶片发黄。（）
【成果检测】
1.下列关于水在细胞中的生理作用，叙述错误的是( )
A.参与化学反应 B.提供能量
C.作为良好溶剂 D.细胞结构的重要组成成分
2.代谢旺盛的植物细胞与同种植物休眠种子的细胞相比，自由水与结合水的比值( )
A.较小 B.较大
C.基本相同 D.相同
3.下列关于自由水和结合水的叙述，正确的是( )
A. 细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂
B. 细胞内结合水主要是水与脂肪等物质结合
C. 同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水含量高
D. 由于氢键的存在，水具有较高的比热容
4.年老的爷爷、奶奶的腿部肌肉经常出现抽搐现象，这主要是血液中某种离子含量偏低造成的。该离子最可能是( )
A.钾离子 B.钙离子
C.铁离子 D.镁离子
5.下列关于水的一些特性的描述,错误的是( )
A.水分子是极性分子,易与其他分子或离子结合,所以是良好的溶剂
B.每个水分子可以与周围的水分子靠氢键作用在一起
C.水常温下呈液态,与氢键的不断断裂和形成有关
D.水具有较高的比热容,温度容易改变
6.下图是叶绿素分子局部结构简图，植物叶肉细胞的叶绿体中的叶绿素在进行光合作用时有重要作用。在下列元素中，参与构成叶绿索分子的是( )
A.Fe B.Mg
C.Na D.Ca
7.下列有关细胞中无机物的叙述错误的是( )
A.水在细胞中主要以自由水的形式存在
B.结合水是细胞中的良好溶剂
C.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在
D.某些无机盐离子可维持细胞的酸碱平衡
8.当发生山体塌方，为了救出被掩埋人员，要迅速打通生命通道，向被困人员输送水和营养液。人体所需要的营养物质主要是水、无机盐、维生素、糖类、脂质和蛋白质。这些营养物质在人体细胞中有着重要的作用。
(1)被运送的牛奶、奶粉中都添加钙、铁等元素。其中碳酸钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成部分，铁是血红蛋白的重要成分，这说明无机盐的生理作用是_________；如果钙离子的含量太低，会出现肌肉抽搐现象，这说明无机盐的生理作用是_________。
(2)俗话说，“一方水土养一方人”，饮水是提供人体必需的矿物质和微量元素的重要途径之一。在天然无污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Fe等人体必需元素，其中属于大量元素的是_________。
(3)水在人体内有着重要作用，水在人体细胞中存在形式有自由水和_________两种，其中自由水的生理作用有①_________；②_________；③运输营养物质和代谢废物；④为细胞提供液体环境。
答案以及解析
【新知导学】
最多 游离 溶剂 大 大 1%～1.5% 离子 C1-、SO42-、PO43-、HCO3- Mg2＋ Ca2＋
【问题思考】
1.以结合水形式存在。如果将烘烤后的种子播种下去，种子不能萌发，因为结合水是细胞内的结构物质，失掉结合水，细胞结构被破坏，细胞死亡，导致种子失去活性。
2.自由水含量降低，细胞代谢减弱，可减少有机物消耗，同时能防止种子发芽、霉变。
3.不合理。工人大量出汗排出水的同时，会排出过多的无机盐，从而导致体内的无机盐含量减少，而纯净水几乎不含无机盐。
【易错辨析】
× × × √ √ × √ ×
【成果检测】
1.答案：B
解析：A、水作为化学物质可以参与化学反应，A正确；
B、水可以为细胞提供液体环境、参与化学反应等，但是不能提供能量，B错误；
C、自由水是细胞内良好的溶剂，细胞内的许多化学反应必须溶解在水中才能进行，C正确；
D、结合水是细胞结构的重要组成成分，D正确。故选B。
2.答案：B
解析：代谢旺盛的植物细胞自由水含量较多，休眠种子中的自由水含量较低，故代谢旺盛的植物细胞与同种植物休眠种子的细胞相比，自由水与结合水的比值较大。故选：B。
3.答案：D
解析：A、细胞内的自由水才是良好的溶剂，结合水是组成细胞内重要化合物的成分，A错误；
B、细胞内结合水主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，B错误；
C、同一株植物中，老叶代谢较弱，老叶细胞比幼叶细胞中自由水含量低，C错误；
D、由于氢键的存在，水具有较高的比热容，D正确。
故选：D。
4.答案：B
解析：人体血液中钙离子浓度偏低会出现抽搐现象，B正确。
5.答案：D
解析：A、水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子，带有正电荷或负电荷的分子（或离子都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂，A正确：
B、由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端正电性区）时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起，B正确：
C、氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性，C正确：
D、由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，D错误。
故选D.
6.答案：B
解析：Fe是构成血红蛋白的元素，Mg是构成叶绿素的元素，B正确。
7.答案：B
解析：自由水是细胞中良好的溶剂，答案选B。
8.答案：(1)参与物质组成 维持细胞正常的生命活动
(2)K、Ca、P、Mg
(3)结合水 是良好的溶剂 参与化学反应
解析：（1）碳酸钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成成分，铁是血红蛋白的重要组成成分，这说明无机盐的生理作用是构成细胞内的某些复杂化合物：如果钙离子的含量太低，会出现抽搐现象，这说明无机盐能维持细胞和生物体正常的生命活动。
（2）组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，因此题中属于大量元素的是K、Ca、P、Mg。
（3）水在人体细胞中存在形式有自由水和结合水两种，其中自由水的生理作用有：①是细胞内的良好溶剂：②参与多种生物化学反应；③为细胞生存提供液体环境；④运输营养物质和代谢废物：结合水的作用是构成细胞结构的重要物质。