【人教生物必修1知识梳理及训练】2.2 细胞中的无机物（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
人教生物必修1知识梳理及训练
2.2 细胞中的无机物
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知识点1　细胞中的水
1．水的含量：水是活细胞中含量最多的化合物，生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60%～95%，水母的含水量达到97%。
2．水的特点
(1)水是极性分子：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。
(2)水分子之间形成氢键
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3．水的存在形式及功能
存在形式 自由水 结合水
含义 细胞中绝大部分呈游离状态，可以自由流动的水 与细胞内其他物质(主要与蛋白质、多糖等)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细胞内的良好溶剂②参与许多生物化学反应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部分
4.自由水与结合水的关系
(1)自由水和结合水在一定条件下可相互转化
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(2)自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系
①关系
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②实例：种子晒干，自由水含量降低，细胞代谢水平降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，自由水比例逐渐降低，结合水比例逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。
知识归纳
知识点2　细胞中的无机盐
1．存在形式和含量
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2．生理功能
功能 举例
组成细胞中某些复杂化合物 P是组成细胞膜、细胞核的重要成分；Fe是构成血红素的元素；Mg是构成叶绿素的元素
维持细胞和生物体的生命活动 ①Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。②如果哺乳动物的血液中Ca2＋含量太低，动物会出现抽搐等症状。③某些无机盐离子维持细胞的酸碱平衡
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生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水？
提示：生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴液等渗的质量分数为0.9%的氯化钠溶液。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。
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1．水在细胞中以什么形式存在？具有哪些重要作用？
答案　水在细胞中以自由水和结合水形式存在。自由水作用：作为细胞内的良好溶剂；参与许多生物化学反应；为细胞提供液体环境；运送营养物质和代谢废物。结合水作用：作为细胞结构的重要组成部分。
2．为什么细胞中的无机盐含量很少，作用却很重要？
答案　有的无机盐是组成细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用。
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1．(目标1)科学家根据火星上发现流动的水痕迹和固态水等证据，推测火星上曾经或现在存在生命。下列关于细胞中水的叙述不正确的是(　　)
A．结合水是细胞结构的重要组成成分，约占细胞全部水分的3/4
B．水是良好的溶剂，但细胞中不是所有物质都能溶于水
C．自由水可以流动，把营养物质或代谢废物运送到相应的地方
D．冬季雪松叶肉细胞内自由水与结合水的比值会降低，细胞代谢水平减弱，抗逆性增强
答案　A
解析　细胞中结合水约占细胞全部水分的4.5%，A错误；水是极性分子，带电分子或离子都能与它结合，许多物质溶于水，但脂类等非极性分子不溶于水，B正确。
2．(目标1)水分子的结构特点决定了它具有多种多样的功能。下列相关叙述错误的是(　　)
A．水是极性分子，带电分子(或离子)易与水结合，因此水是一种良好的溶剂
B．由于氢键的存在，使水可以缓解温度的变化，有利于维持生命系统的稳定性
C．结合水与细胞中的蛋白质、脂肪等相结合，失去流动性，无法参与生化反应
D．自由水与结合水的比例处于动态变化中，有利于生物体适应环境的多种变化
答案　C
解析　氢键的存在使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，有利于维持生命系统的稳定性，B正确；脂肪是疏水性物质，细胞内结合水与蛋白质、多糖等结合，失去流动性和溶解性，成为细胞结构的重要组成成分，无法参与生物化学反应，C错误；自由水与结合水的比值不同，细胞的代谢强度不同，细胞内自由水和结合水的比例时刻处于动态变化中，这与细胞的代谢强度和所处环境有关，有利于生物体适应不同的环境，D正确。
3．(目标2)英国医生赛达尼·任格在对离体蛙心进行灌注实验时发现，用不含钙和钾的生理盐水灌注，蛙心收缩不能维持；用含少量钙和钾的生理盐水灌注，蛙心可持续跳动数小时。该实验说明(　　)
A．钙盐和钾盐是心肌组织的重要组成成分
B．钙盐和钾盐为蛙心的持续跳动提供足够能量
C．钙盐和钾盐对维持心肌的形态有着重要作用
D．钙盐和钾盐对维持生物体的生命活动有重要作用
答案　D
4．(不定项)(目标2)无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述正确的是(　　)
A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
C．KH2PO4能为生物体提供能量
D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐
答案　ABD
解析　草酸与食物中钙结合形成沉淀物不利于吸收，A正确；KH2PO4不能为生物体提供能量，而是参与维持生物体的酸碱平衡，C错误；燃烧过程中有机物被分解，因此植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D正确。
5．(目标2)铁是合成人体血红素不可缺少的成分，人体缺铁可引起贫血症。食物中的铁一般是有机铁，人体只能吸收利用其中的10%左右，铁锅中却含有容易被人体吸收利用的无机铁，用铁锅烧菜，对防治缺铁性贫血大有好处。钙在人体内的总量达1300 g，其中99%存在于骨骼中，一旦离子钙在血浆中的浓度明显下降，神经肌肉兴奋性会大大增加，出现手足抽搐症；相反，如果血钙过高，则会引起肌无力。
(1)贫血症患者血液运输________的能力低。一般的贫血症患者除要补充铁以外，还应多吃一些含________丰富的食物。
(2)人体中含钙最多的是________。
A．肌肉 B．骨组织
C．上皮组织 D．神经组织
(3)人在长跑后，因流汗过多常出现抽搐现象，这是因为身体中________含量太低。
A．K＋ B．Na＋
C．Ca2＋ D．Mg2＋
(4)由上述铁、钙在人体中的作用可以说明无机盐在生物体内有哪些重要作用？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
答案　(1)O2　蛋白质　(2)B　(3)C
(4)有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，有些无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用。
解析　(1)血红素参与血红蛋白的合成，血红蛋白有运输氧气的功能，贫血症患者血红蛋白含量少，所以血液运输氧气功能低。血红蛋白是一种含铁蛋白质，所以需要多吃含铁和蛋白质的食物，给血红蛋白的合成提供原料。
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[例1]　下列有关水的叙述，不正确的是(　　)
A．生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别
B．水是细胞内良好的溶剂，该作用是由它的分子结构所决定的
C．由于水分子之间的氢键不断地断裂和形成，因此水在常温下能够维持液态，具有流动性
D．由于水具有较高的比热容，因此水的温度相对容易发生改变
解题分析　生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别，如水生生物的含水量大于陆生生物，A正确；氢键的存在使水有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变，有利于维持生命系统的稳定性，D错误。
答案　D
[例2]　如图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中①指的是结合水，该部分水较少，丢失不会导致细胞死亡
B．图中②指的是自由水，细胞代谢旺盛时该部分水的含量会增多
C．存在形式由②转变成①有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性
D．图中甲可表示“组成细胞结构”，乙可表示运输营养物质和代谢废物
解题分析　由题图可知，水的存在形式②有多种功能，为自由水，则水的存在形式①为结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，如果这部分水丢失会导致细胞死亡，A错误；正常情况下，细胞内自由水所占的比例越高，细胞的代谢就越旺盛，B正确；结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强，故自由水转化为结合水，可降低代谢水平，提高植物抗寒性、抗旱性等抗逆能力，C正确；结合水的功能为组成细胞结构，自由水是良好的溶剂，能运送营养物质和代谢废物、参与生化反应、为细胞提供液体环境等，故乙可表示运输营养物质和代谢废物，D正确。
答案　A
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[例3]　某兴趣小组为了验证Mg是植物生活所必需的元素，设计了如下表所示实验。
材料用具：完全营养液甲、缺Mg的营养液乙(其他元素均具备)、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含Mg的无机盐等。
方法步骤：
组别 A组 B组
处理 长势相似的玉米幼苗各20株
放入缺Mg的营养液乙中培养 a.放入________中培养
培养 相同且适宜的条件下培养数天
观察 玉米的生长状况
预期结果 b.________ c.________
(1)完善表格内容。
a．________；b.________；c.________。
(2)从科学研究的严谨角度出发，为进一步证实A、B两组玉米生长状况的差异是由于A组Mg供应不足引起的，还应增加的实验步骤及结果：________________________。
(3)缺Mg的营养液将直接影响植物体内叶绿素的合成，这说明无机盐作用是__________________________________________________。
(4)玉米黑粉菌是一种危害玉米生长的常见的真菌，它的结构与大肠杆菌相比，最主要的区别是______________________________________。
解题分析　(1)本实验的目的为验证Mg是植物生活所必需的元素，A、B两组的自变量为是否含有Mg，A组是缺Mg的营养液乙，为实验组，根据实验设计的对照原则和单一变量原则，则B组是等量的完全营养液甲，为对照组；Mg是植物生长发育的必需元素，故A组不能正常生长，B组能正常生长。
(2)为了使实验更严谨，应该向A组中加入适量含Mg的无机盐，若Mg是植物生长发育的必需元素，则现象为A组发育情况得到改善。
答案　(1)等量的完全营养液甲　不能正常生长　正常生长
(2)向A组加入适量含Mg的无机盐，A组生长状况得到改善
(3)细胞必不可少的化合物的组成成分
(4)玉米黑粉菌具有成形的细胞核，而大肠杆菌没有
技法提升
实验探究某种无机盐如Mg
是否是植物生长发育必需的
(1)实验思路：分别用完全培养液和缺Mg培养液培养相同种类、生长状况等一致的幼苗，观察生长发育情况。还可以再在缺Mg的培养液加入Mg，看幼苗的生长发育恢复情况。
(2)实验探究方法及结论
①对照组：植物＋完全培养液―→正常生长
②实验组
注意：①实验中应保证实验材料的统一性，即植物的种类、生长状况等应一致。②实验组在幼苗生长不正常后加入Mg的目的是二次对照，使实验形成前后对照，以增强说服力。
INCLUDEPICTURE"课时作业.TIF" INCLUDEPICTURE "课时作业.TIF" \* MERGEFORMAT
[单项选择题]
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点一　细胞中的水
1．水是生命之源，生命活动离不开水。水在生物体中的主要作用不包括(　　)
A．是细胞的组成成分
B．参与营养物质、代谢废物的运输
C．储存能量
D．参与生物体内的化学反应
答案　C
2．下列关于水的叙述，错误的是(　　)
A．细胞中的水以结合水和自由水两种形式存在
B．生物体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水
C．结合水一般不参与代谢作用，它使各种组织、器官有一定形状、硬度
D．细胞中的所有物质都能溶解在水中
答案　D
3.如图所示为水分子结构示意图，根据所学知识判断，下列说法正确的是(　　)
A．水之所以是良好的溶剂，是因为结构①这种弱引力的存在
B．结构②使水分子成为极性分子，从而使水具有较高的比热容
C．水在细胞中多以自由水形式存在，在生命活动中承担重要作用
D．细胞中结合水的含量是不断变化的，结合水越多，细胞代谢越旺盛
答案　C
解析　①是氢键，由于氢键这种弱引力的存在，使得水在常温下具有流动性、具有较高的比热容，②是共价键，氢、氧原子对电子的吸引能力不同，使得水分子具有不对称性，成为极性分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，使水成为良好的溶剂，A、B错误；细胞中绝大部分水是自由水，水的作用至关重要，各种生物体的一切生命活动都离不开水，C正确；细胞中自由水的含量是不断变化的，自由水所占比例越大，细胞代谢越旺盛，D错误。
4．水污染、水资源短缺导致的水危机日益严重，研究表明，80%的疾病是由水污染引起的。下列有关生物体内水的叙述，错误的是(　　)
A．结合水是组成细胞结构的一部分，约占细胞内全部水分的4.5%
B．自由水是良好的溶剂，是许多代谢活动的介质
C．同种植物冬天结合水所占比值比夏天高
D．心肌坚韧，血液呈液态，但它们的含水量相差无几，原因是心肌内全是结合水
答案　D
解析　心肌坚韧，血液呈液态，但它们的含水量相差无几，原因是心肌内结合水比例大，但不全是结合水，D错误。
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点二　细胞中的无机盐
5．下列关于细胞中无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．在细胞中无机盐主要以分子状态存在
B．有的无机盐可以与蛋白质结合
C．有的无机盐游离在水中维持细胞的渗透压和pH
D．Mg2＋是合成叶绿素分子的原料
答案　A
6．无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．人体内Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低
B．摄铁较少，会导致人患缺铁性贫血
C．血钙含量过高，会导致动物发生抽搐
D．缺碘会导致人患甲状腺肿
答案　C
7．苹果含有微量元素锌，而锌是构成与记忆力息息相关的核酸和蛋白质不可缺少的元素，儿童缺锌就会导致大脑发育不良，因此苹果又被称为“记忆之果”。这说明无机盐离子(　　)
A．对维持酸碱平衡有重要作用
B．对维持细胞形态有重要作用
C．对调节细胞内的渗透压有重要作用
D．对维持生物体的生命活动有重要作用
答案　D
8．下列关于无机盐的叙述不正确的是(　　)
A．不同生物体内无机盐的种类可能相同，但含量一般不同
B．酷暑时节，在室外作业的人们大量流汗，应多饮用淡盐水
C．无机盐在细胞中含量很少，所以属于微量元素
D．P是组成细胞膜、细胞核的重要元素
答案　C
解析　无机盐在细胞中含量很少，但并不是所有的无机盐都属于微量元素，如Ca、Mg等，C错误。
[不定项选择题]
9．如图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，下列关于小麦种子的叙述正确的是(　　)
A．随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态
B．将种子晒干是为了减少结合水的量而使代谢水平降低，便于储藏
C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
D．种子成熟期间这两种物质的变化与种子萌发时相反
答案　AD
10．下列关于细胞中水和无机盐的叙述，正确的是(　　)
A．自由水有较强的流动性，其在无机盐运输中发挥重要作用
B．生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别
C．细胞中的无机盐都必须转化为相关化合物才可发挥作用，如铁与血红蛋白
D．观察人口腔上皮细胞要用到质量分数为0.9%的氯化钠溶液，说明无机盐对维持细胞形态有重要作用
答案　ABD
解析　自由水有较强的流动性，可以运输营养物质和代谢废物，故其在无机盐运输中发挥重要作用，A正确；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在，少数以化合物形式存在，故细胞中的部分无机盐需转化为相关化合物才可发挥作用，C错误；观察人口腔上皮细胞时，使用质量分数为0.9%的氯化钠溶液可以防止细胞通过渗透作用吸水或失水导致细胞变形，这说明无机盐在维持细胞的形态中有重要作用，D正确。
[非选择题]
11．锌是番茄生长发育必需的元素，为探究不同浓度的硫酸锌溶液对番茄果实产量的影响，某同学进行了以下实验设计：
步骤①：将240株番茄幼苗分组并编号。
步骤②：将幼苗培养至花蕾期，每组喷洒适量且等体积的不同浓度的硫酸锌溶液。
步骤③：继续培养至果实成熟，称量每组番茄所结果实的质量。
(1)该同学的实验设计中，步骤①、②存在错误，请写出正确的实验步骤：
步骤①：_________________________________________________________。
步骤②：_____________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)根据修正后的实验步骤进行实验后，绘制曲线如图所示，通过实验结果分析农业生产中需适量施肥的理由是_____________________________________
_____________________________________________。
(3)细胞中大多数无机盐以________的形式存在。该实验说明无机盐的作用为__________________________________________________________________________。
答案　(1)将生长状况相同的240株番茄幼苗平均分组并编号　在相同且适宜的条件下，将幼苗培养至花蕾期，实验组喷洒适量且等体积的不同浓度的硫酸锌溶液，对照组喷洒等体积的蒸馏水
(2)当锌肥施用量过低时，果实产量较低，而超过最佳范围时，果实产量下降且造成浪费
(3)离子　无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用
解析　(1)实验步骤第一步是分组编号，分组编号要注意无关变量相同且适宜，平均分配，因此步骤①应该为将生长状况相同的240株番茄幼苗平均分组并编号。本实验是探究不同浓度的硫酸锌溶液对番茄果实产量的影响，自变量为不同浓度的硫酸锌溶液，实验组要用不同浓度的硫酸锌溶液处理，对照组用蒸馏水处理，注意无关变量要相同且适宜，因此步骤②应该为在相同且适宜的条件下，将幼苗培养至花蕾期，实验组喷洒适量且等体积的不同浓度的硫酸锌溶液，对照组喷洒等体积的蒸馏水。
(2)据图可知，一定浓度范围内，随着硫酸锌溶液浓度升高，果实产量增加，超过一定浓度后，随着硫酸锌溶液浓度升高，果实产量下降，因此农业生产中需适量施肥。
(3)该实验说明锌对番茄果实产量有影响，说明无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。
12．如图是培育的长春冬小麦(品种“吉株”)在不同时期的含水量、自由水量、结合水量和呼吸速率随时间的变化情况。请据图回答下列问题：
(1)在9～12月间，随着气温的不断下降，结合水的含量相对________，由于结合水与亲水性物质结合而不易结冰，所以结合水含量的相对增加有利于增强冬小麦的抗________性。
(2)大约从10月9日开始，冬小麦的呼吸速率______________，植物细胞消耗的糖分减少，有利于糖分积累，这样提高了__________浓度，使冰点________。
(3)在9～12月间，自由水与含水量的比值不断________，新陈代谢不断________。
答案　(1)提高　寒
(2)逐渐减弱　细胞内溶液　降低
(3)降低　减弱
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