【同步学案】2.2 细胞中的无机物（含解析）

第2节 细胞中的无机物
【学习目标】
1．以已有的生物学知识为基础通过自主阅读、问题讨论、归纳总结，说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动种的重要作用。
2．以自身的生活经验为情境，通过自主阅读，举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用
3．通过问题分析、归纳总结认同饮食均衡，营养适度的健康生活方式；养成自觉保护、合理利用水资源的社会责任。
【课前学习】
一、细胞中的水
1.水的含量：生物体的含水量随着________的不同而有所差别。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
（1）细胞中绝大部分的水呈________状态，可以自由流动，叫做自由水。自由水的作用包括：细胞内良好的溶剂；参与________；为细胞提供液体环境；运送营养物质和_______。
（2）与细胞内的其他物质相结合的水，叫做结合水。结合水是________的重要组成部分，存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动。
3.自由水、结合水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系
（1）正常情况下，细胞内自由水比例越大，细胞的代谢就________。
（2）结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就________。
二、细胞中的无机盐
1.无机盐的含量和存在形式：无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的________。细胞中大多数无机盐以________的形式存在。
2.无机盐的生理功能
（1）组成某些复杂化合物，如________是叶绿素分子必需的成分，Fe是________的重要成分，P是细胞必不可少的许多化合物的成分。
（2）维持细胞和生物体的生命活动，如________缺乏会引发肌肉酸痛、无力等，血液中Ca2＋的含量________，会出现抽搐等症状。
（3）维持生物体内的平衡，如维持细胞的渗透压平衡和________。
参考答案：一、1.生物种类 最多 2.（1）游离 生物化学反应 代谢废物 （2）细胞结构 3.（1）越旺盛 （2）越强 二、1.1%～1.5% 离子 2.（1）Mg 血红素 （2）Na＋ 太低 （3）酸碱平衡
【课上学习】
任务一：构建生命活动与水的概念图
1．列举你所了解的生命活动和水的关系
2．认识生物体内含水量
1. 几种不同生物体水的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
相对含水量 97% 80-85% 78% 65% 90% 60-80%
2. 人体中几种不同器官或组织中水的含量
组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液
所占比例% 10 22 76 79 83
3．阅读理解水分子结构决定其特性
4．解释水支持生命的分子机理
5．认识水在细胞内存在的形式
任务二：举例说明无机盐的存在形式和主要作用
无机盐 含量 存在形式 功能
仅占细胞鲜重的 少数为化合物 骨骼中骨盐的主要成分是Ca3(PO4)2 组成细胞中某些 是细胞膜、细胞核的重要成分 是血红素的成分 是叶绿素的成分 维持细胞和生物体的 缺乏导致植物生长不良 维持人体吸收水的能力 维持神经、肌肉兴奋性 某些无机盐离子维持 平衡
多数为 形式 含量较多的阳离子 等，含量较多的阴离子 等
【课后练习】
1． 下列关于植物体内水分的叙述，错误的是 （ ）
A．植物体内的水分参与营养物质的运输
B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一
C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物
D．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同
2． 关于水和无机盐的叙述，不正确的是 （ ）
A．极性分子易溶于水，水是细胞内良好的溶剂
B．维持血浆的正常浓度、酸碱平衡等需要大量的无机盐离子
C．无机盐在生物体内含量不高，多数以离子形式存在
D．生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为溶剂的液体环境中
3．关于生物体内有机化合物所含元素的叙述，错误的是（ ）
A．叶绿素含有镁元素 B．血红蛋白含有铁元素
C．脱氧核糖含有磷元素 D．胰岛素含有碳元素
4．无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是 （ ）
A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
C．和ATP一样，KH2PO4也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
5．无机盐的作用，下列说法错误的是（　　）
A．P元素是参与构成磷脂、DNA等复杂化合物的组成成分
B．血液中Ca2+浓度过高会引起抽搐
C．Na+既可以维持神经细胞的兴奋性，同时也会维持细胞的正常形态
D．有些无机盐可以维持细胞的酸碱平衡
6．研究发现用不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持。用含有适量Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时。这说明Ca2+和K+的作用是（ ）
A．构成细胞某些重要化合物的组成成分 B．维持生物体正常的生命活动
C．维持血浆的正常浓度 D．为蛙心脏的持续跳动直接提供能量
7．植物利用硝酸盐需要硝酸还原酶，缺Mn2+的植物无法利用硝酸盐。据此，对Mn2+的作用，正确的推测是（ ）
A．对维持细胞的形态有重要作用
B．对维持细胞的酸碱平衡有重要作用
C．对维持细胞的生命活动是必不可少的
D．对调节细胞的渗透压有重要作用
8．水是构成细胞的重要成分，关于水的说法错误的是（ ）
A．水分子是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子都容易与水结合，因此水是良好的溶剂
B．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的含水量不相同
C．结合水失去了流动性和溶解性，成为生物体的构成成分
D．在正常情况下细胞内结合水与自由水的比值越大，细胞代谢就越旺盛
9．水和无机盐在生命活动中有非常重要的作用，下列有关叙述中正确的有（　　）
①代谢强度随细胞内结合水和自由水的比值升高而增强
②血钙过高会引起肌肉抽搐
③自由水在细胞内可以起到运输作用，而且不直接参与代谢
④原核细胞中大多数无机盐以离子形式存在
A．①② B．①②③ C．①②③④ D．④
10．欧洲“火星快车”探测器和美国的勇气号和机遇号孪生火星探测器成功登上火星后，相继探测到火星上有水的存在，人类探索自己星球以外的高级生命和追求地球外栖息地的愿望成为可能。下列关于水与生命关系的叙述错误的是（ ）
A．细胞中许多重要化学反应需要有水的参与
B．水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在
C．不同生物体内的含水量相差不大
D．一般而言，代谢越旺盛，自由水的相对含量越多
11．下列有关水和无机盐的叙述，正确的有（　　）
①水能溶解、运输营养物质和代谢废物，并参与生化反应
②细胞中无机盐含量很少且大多数是以化合物形式存在
③哺乳动物的血液中钙离子含量过低，会出现抽搐等症状
④无机盐可以为人体生命活动提供能量
⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更大
⑥缺铁会影响植物光合作用
A．①③⑤ B．①②④ C．②③⑤ D．④⑤⑥
12．水在生命活动中有极其重要的作用，细胞内含水量的多少直接影响新陈代谢。试回答下列问题。
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等动物
水的含量（%） 97 80~85 78 65 90 60~80
（1）上表所示是几种不同生物体中水的含量：
从表中信息你能得出什么结论：_____________________________________________。
（2）种子在入仓之前需晾晒，所去除的水分主要是细胞中的___________，晒干后种子的抗逆性____________（增强/减弱）。
（3）干种子需要用水浸泡后才能萌发，浸泡后种子的新陈代谢___________（加快/减慢）。
（4）新鲜的鸡蛋清为液态胶体，而臭鸡蛋清则是相对更“稀”的液体，呈水状，这是因为在新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为___________，是细胞和生物体的__________，而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分水释放出来，转变为更“稀”的液体。
13．分析资料，回答下列问题：
（1）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，其中属于微量元素的是____________。
（2）碳酸钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成部分，铁是血红蛋白的主要成分，这说明无机盐的生理作用是______________________________。被运送的大量药品之一是0．9%的生理盐水，它对维持细胞内外渗透压非常重要，这说明无机盐的生理作用是________________________。
（3）如图所示，甲表示几种生物体内的含水量，乙表示人体内有关组织或器官的含水量。
①生物体内含量最多的化合物是________。
②水生生物的含水量一般比陆生生物________(填“高”或“低”，下同)。
③代谢旺盛的组织或器官的含水量一般较________。
【参考答案】
1．D 2．B 3．C 4．C
5．B 磷脂、DNA等复杂化合物中都含有P元素，A正确；血液中Ca2+浓度过高会引起肌无力，血钙过低会引起抽搐，B错误；在神经细胞中，Na+内流产生动作电位的从而产生兴奋，Na+也会维持细胞外的渗透压以维持细胞的正常形态，C正确；有些无机盐离子可以维持细胞的酸碱平衡，如HCO3-，D正确。
6．B 由题意不能体现Ca2+和K+的作用是构成细胞某些复杂化合物的重要成分，该实验说明无机盐对于维持生物体正常生命活动有重要作用，A错误，B正确；题干信息没有涉及血浆的浓度，C错误；D、无机盐不能为生命活动提供能量，D错误。
7．C由题干信息分析可知，植物利用硝酸盐需要硝酸还原酶，缺Mn2+的植物无法利用硝酸盐，因而使生命活动不能正常进行，可见Mn2+对维持细胞的生命活动有重要作用。
8．D 水分子是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子或离子结合，因此水是良好的溶剂，A正确；同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的不相同，萌发种子的含水量高，B正确；细胞内部的结合水可能与蛋白质、脂质等结合，失去流动性和溶解性，成为细胞结构的重要组成成分，C正确；在正常情况下细胞内结合水与自由水的比值越小，细胞代谢就越旺盛，D错误。
9．D ①细胞内的自由水含量与代谢速率有关，代谢强度随细胞内结合水和自由水的比值降低而增强，①错误；②血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力，②错误；③自由水在细胞内可以起到运输作用，同时也能直接参与代谢，如：细胞的呼吸作用，③错误；④细胞中大多数无机盐以离子形式存在，④正确。综上所述，D符合题意，A、B、C不符合题意。
10．C 细胞中许多重要化学反应需要有水的参与，如有氧呼吸，蛋白质的水解等，A正确；水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在，B正确；不同生物体内的含水量相差较大，C错误；植物细胞中的自由水含量相对越多，细胞代谢越旺盛，D正确。
11．A ①自由水能自由流动，能溶解、运输营养物质和代谢废物，并参与生化反应，结合水是细胞结构的重要组成成分，可以维持细胞坚实的形态，①正确；②细胞中无机盐含量很少且大多数是以离子形式存在，②错误；③哺乳动物的血液中钙离子含量过低，会出现抽搐等症状，过高，会引起肌无力，③正确；④无机盐不能为人体生命活动提供能量，提供能量的是糖类，④错误；⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更大，自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度有关，⑤正确；⑥缺铁不会影响植物光合作用，缺镁会影响植物光合作用，⑥错误。①③⑤正确，A正确，BCD错误。
12．【答案】（1）构成生物体的成分中水的含量最多（或不同生物体内含水量不同）
（2） 自由水 增强 （3）加快（4） 结合水 组成成分
【解析】（1）由表格数据可知，构成生物体的成分中水的含量最多（或不同生物体内含水量不同）。（2）种子晾晒失去的主要是自由水，由于自由水的比值下降，所以种子抗逆性增强。（3）干种子用水浸泡后种子能萌发，干种子不经水浸泡不能萌发，说明自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛。（4）水与蛋白质结合在一起的水是结合水；结合水是生物体结构的重要组成成分。
13．【答案】（1）Cu、Zn、Fe（2） 构成生物体内某些复杂化合物 维持生物体的生命活动 （3） 水 高 高
【解析】（1）微量元素包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，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，则其中属于微量元素的是Cu、Zn、Fe。（2）碳酸钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成部分，铁是血红蛋白的主要成分，由此说明无机盐有参与构成生物体内复杂的化合物组成的作用；被运送的大量药品之一是0．9%的生理盐水，它对维持细胞内外渗透压非常重要，该现象说明无机盐通过维持细胞外液的渗透压起到了使生物体生命活动正常进行的作用。（3）生物体内含量最多的化合物是水；据不同的生物比较可知，水生生物的含水量一般比陆生生物高；代谢旺盛的组织或器官含水量一般较高。