第2节 细胞中的无机物
1．指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用。
2．举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。
知识点1 细胞中的水
1．水的含量
(1)不同种类生物的含水量有所差别，一般为60%～95%。
(2)水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。
(3)不同人体内的含水量对比：人体幼儿时期含水量比成年时期的含水量多；男人体内的含水量比女人体内的含水量多。
2．水的存在形式及作用
形式 自由水 结合水
概念 细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动 与细胞内的其他物质结合的水
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%
作用 ①细胞内良好的溶剂； ②参与生物化学反应； 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，存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分
3．水的特性
(1)水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。
(2)水分子的空间结构及电子的不对称分布，使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。
(3)由于水分子的极性，使水分子间形成氢键。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。同时，氢键的存在使水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
4．水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系
(1)细胞代谢方面：正常情况下，细胞内自由水比例越大，细胞的代谢就越旺盛。
(2)抗逆性方面：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。
基于对细胞中水的含量、特性及作用的认识，判断下列相关表述是否正确。
1．新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水，代谢旺盛。 (×)
提示：新鲜幼嫩的植物细胞中也含有结合水，只是结合水所占的比例小。
2．水分在细胞内不参与细胞结构的组成。 (×)
提示：结合水参与细胞结构的组成。
3．细胞中的水大多以自由水状态存在。 (√)
4．水分子之间由于共价键的存在，水具有较高的比热容。 (×)
提示：水分子之间由于氢键的存在，水具有较高的比热容。
,分析细胞中水的存在形式及其相互
转化1．刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，在这个过程中，种子丢失的主要是自由水。种子有(填“有”或“没有”)活性。如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是结合水，种子没有(填“有”或“没有”)活性。
2．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”绘出植物在复苏过程中，细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图。
提示：
3．在盛夏晴朗、气温高的天气，将小麦晾晒一定的时间使水分降到12.5%以下，于下午3点前后聚堆，趁热入仓，整仓密闭，可长期保存。含水量降到12.5%时，小麦种子细胞中水的主要存在形式是什么？当自由水含量下降时，小麦种子抗寒能力增强的原因是什么？
提示：结合水。可避免气温过低时，自由水含量过多导致结冰而损伤自身。
[深化归纳]
1．自由水与结合水的比值与细胞代谢的关系
2．自由水和结合水的功能验证
1．水至善至柔，可刚可柔，可急可缓，孔子之教，无执而治。下列关于水的叙述正确的是( )
A．细胞中的结合水主要与蛋白质、脂肪等物质结合，失去溶解性和流动性
B．水可刚可柔，有时能够自由流动，这与水分子之间氢键的不断断裂和形成有关
C．水可以作良好的溶剂，因为小分子或离子都容易与水结合
D．由于氢键的存在，所以水的温度相对容易发生变化，具有较高的比热容
B [细胞内结合水的存在形式，主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，A错误；水分子之间易形成氢键，氢键易断裂和形成，使水在常温下呈液态，具有流动性。因此，水可刚可柔，有时能够自由流动，这与水分子之间氢键的不断断裂和形成有关，B正确；水分子是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合，所以水是良好的溶剂，C错误；由于氢键的存在，所以水的温度相对不容易发生变化，具有较高的比热容，D错误。]
2．某植物体内结合水和自由水的相对质量分数随时间的变化情况如图所示。下列分析正确的是( )
A．进入冬天，该植物体内自由水的相对含量增加，结合水的相对含量减少
B．结合水和自由水均是细胞结构的重要成分
C．该植物9月份的细胞代谢强度比12月份的更旺盛
D．结合水/自由水的值下降，可防止植物细胞因结冰而损害自身
C [进入冬天，细胞代谢减弱，该植物体内自由水的相对含量减少，结合水的相对含量增加，A错误；结合水才是细胞结构的重要成分，自由水则是细胞内的溶剂，可参与化学反应和运输物质等，B错误；该植物在9月份时自由水的相对含量比12月份高，所以9月份的细胞代谢强度比12月份的更旺盛，C正确；结合水/自由水的值升高，可防止植物细胞因结冰而损害自身，D错误。]
知识点2 细胞中的无机盐
1．存在形式和含量
(1)存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
(2)含量：无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。
2．无机盐的功能
生理功能 举例
是细胞结构的重要组成部分 ①Mg是构成叶绿素的元素； ②Fe是构成血红素的元素； ③P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是组成细胞必不可少的许多化合物的成分
维持细胞和生物体的生命活动 ①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等； ②哺乳动物血液中Ca2+的含量太低，会出现抽搐等症状； ③渗透压的平衡； ④酸碱平衡
有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？
提示：Fe是构成血红素的元素，缺Fe导致血红素的合成障碍，从而引起贫血。
(P21旁栏思考)尝试表述Cl－的重要作用：________________________________
____________________________________________________________________。
提示：人体细胞外液的组成成分，维持细胞外液渗透压平衡等
基于对细胞中无机盐的种类及生理功能的认识，判断下列表述是否正确。
1．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。 (×)
提示：细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在。
2．植物缺Mg或缺P均会影响其生长发育。 (√)
3．P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。 (√)
4．将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。 (×)
提示：晒干的秸秆含有蛋白质、糖类等多种有机物和无机盐。
无机盐功能的分析与探究
1．人缺Fe会患贫血症，植物缺Mg叶片会发黄，由此说明无机盐具有的生理作用是什么？
提示：无机盐是细胞中复杂化合物的组成成分。
2．Zn2+是激活色氨酸合成酶的必要成分，缺Zn2+会影响生长素合成导致植物生长受阻，通常会出现节间缩短，叶片变小呈簇生状，俗称“小叶病”。
(1)锌属于大量元素还是微量元素？该现象说明无机盐的作用是什么？
提示：锌属于微量元素。该现象说明无机盐的作用是维持细胞和生物体的正常生命活动。
(2)为探究小叶病是否由缺锌引起，进行了如下设计，请补充实验步骤中的有关内容。
①将长势相同的幼苗分成2等份，分别培养在________________、________________这2种培养液中。②放在适宜的条件下培养一段时间，观察________________。
提示：完全培养液 缺锌的完全培养液 幼苗的生长发育状况
(3)若实验证明小叶病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是什么？增加步骤后的实验结果是什么？
提示：在实验组缺锌的完全培养液中再加入一定量的含锌的无机盐，培养一段时间。一段时间后小叶病消失，植株恢复正常生长。
[深化归纳]
1．常见无机盐的功能及缺乏症
2．无机盐功能的验证
(1)实验设计
(2)实验中的两个对照
①空白对照
②自身对照
3．运动会上，各种功能性饮料可为运动员补充水、能量、无机盐等营养。下列有关无机盐的叙述正确的是( )
A．人体内Ca2+过多时，会引起抽搐等症状
B．体内Na＋缺乏时，引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，肌肉酸痛、无力等
C．植物叶肉细胞缺Mg2+时，会影响植物花青素的合成，从而患上黄叶病
D．无机盐在细胞中大多以化合物的形式存在，含量少但作用大
B [人体内Ca2+过少时，会引起抽搐等症状，过多时会引起重症肌无力，A错误；如果Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，引发人体肌肉酸痛、无力等，说明无机盐具有维持细胞和生物体的生命活动的重要作用，B正确；Mg2+是叶绿素的必要成分，植物叶肉细胞缺Mg2+时，会影响植物叶绿素的合成，从而患上黄叶病，但Mg2+不是花青素的组成成分，因而不会影响花青素的合成，C错误；无机盐在细胞中主要以离子的形式存在，D错误。]
4．为确定铁元素是否为植物生长发育所必需的元素，某生物学兴趣小组成员用大豆幼苗作为实验材料，并列出了一系列相关实验方案，其中正确的设计是( )
①以土壤为基质盆栽，浇灌缺铁的培养液 ②以土壤为基质盆栽，浇灌蒸馏水 ③以土壤为基质盆栽，浇灌含铁的蒸馏水 ④不用基质，只用完全培养液 ⑤不用基质，只用缺铁的完全培养液 ⑥不用基质，只用蒸馏水
A．选择①③进行实验 B．选择②③进行实验
C．选择④⑤进行实验 D．选择④⑥进行实验
C [本实验的目的是探究铁元素是否为植物生长发育所必需的元素，则实验的自变量是铁元素的有无，因变量是植物的生长情况，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故应选择：④不用基质，只用完全培养液和⑤不用基质，只用缺铁的完全培养液，在相同条件下培养后，观察植物生长情况。]
1．水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。
2．自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分。
3．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，是细胞中含量很少的无机物。
4．一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分，许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要的作用。
1．(链接P20～21图文信息)《道德经》中有言“上善若水，水善利万物而不争”，地球上最早的生命孕育在海洋中，如图所示水分子间还存在氢键。下列有关水的叙述错误的是( )
A．加热时，热能需将氢键破坏来加快水分子运动，所以温度上升的慢
B．沿海的气候较内陆温和，冷热变化较小，原因就在于水分子间的氢键
C．每个水分子只能与其他水分子形成3个氢键进行连接
D．许多带有极性的分子都易溶于水，使水在所有细胞内都成为良好的溶剂
C [水分子间氢键的存在，使水有较高的比热容，因此水的温度不易发生改变，加热时，热能需将氢键破坏来加快水分子运动，所以温度上升的慢，A正确；因为水的比热容较高，在吸收或放出相同热量时，温度变化较小，沿海地区水分较多，所以气候较内陆温和，冷热变化小，而水分子间氢键的存在使水的比热容较高，所以沿海气候特点的形成原因与水分子间氢键有关，B正确，水分子靠氢键和其他水分子相互作用，由图片可知每个水分子最多与其他水分子形成4个氢键进行连接，C错误；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，许多带有极性的分子都易溶于水，使水在所有细胞内都成为良好的溶剂，D正确。]
2．(链接P22思考·讨论)叶绿体因为含叶绿素而呈现绿色，血红蛋白因为其组成成分含血红素而呈现红色。下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图，下列相关叙述错误的是( )
A．由图可知Fe和Mg在细胞内都以化合物形式存在
B．人体内缺Fe或红细胞数量较少均会导致贫血
C．叶片缺Mg失绿的原因是Mg是构成叶绿素的重要元素
D．图示信息可表明无机盐是构成重要化合物的成分
A [无机盐主要以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在，A错误；Fe是血红素的组成成分，而血液中红细胞数量会影响血液运输氧气的功能，因此人体缺Fe或红细胞数量较少均会导致贫血，B正确；Mg是叶绿素的组成成分，缺Mg会影响叶绿素的合成进而影响叶片的颜色，导致失去绿色，C正确；Mg、Fe元素分别是叶绿素、血红素的重要成分，这说明无机盐是生物体内某些复杂化合物的组成成分，D正确。]
3．(链接P22概念检测)水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述正确的是 ( )
A．细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应
B．同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高
C．将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐
D．不同种类的无机盐在细胞内存在状态及发挥的作用可能不同
D [结合水不参与物质运输和化学反应，A错误；同一株植物中，代谢旺盛的细胞内含自由水较多，因而老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量低，B错误；晒干的秸秆含有蛋白质、糖类等多种有机物及无机盐，C错误。]
4．在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中H2CO3含量减少时，则形成碱中毒，说明无机盐( )
A．是细胞的组成成分
B．能够维持血浆的正常浓度
C．能够维持生物体的酸碱平衡
D．在细胞中含量很少
C [无机盐不仅是细胞的组成成分，也是内环境的组成成分，但题中事实不能作为该结论的依据，A错误；无机盐作为血浆的重要成分，能够维持血浆正常的渗透压，但题中的事实不能说明无机盐能够维持血浆正常浓度(渗透压)，B错误；血浆中的缓冲物质属于无机盐，题中事实可以说明无机盐具有维持生物体酸碱平衡的功能，C正确；无机盐在细胞中含量很少，只有1%～1.5%，但题中显示的事实无法说明该结论，D错误。]
5．农谚“有收无收在于水，收多收少在于肥”形象地说明了植物的生长发育离不开水和无机盐，适时适量地灌溉和追肥是农作物高产、稳产的保障。回答下列问题：
(1)土壤中含有种类较多的无机盐，无机盐被作物根系吸收后，在植株体内主要以________形式存在。吸收的Mg在叶肉细胞内可用来合成________，从而有利于光合作用的进行。
(2)农业生产上，施用的化肥的浓度会直接影响作物产量。肥料中甲、乙两种无机盐离子浓度与某种作物产量的关系如图所示。
①据图可知，该种作物对________(填“甲”或“乙”)无机盐离子的需求量更高。为获得最大产量，在施肥时应该控制甲、乙两种无机盐离子浓度分别为________(填图中字母)。
②农业生产上，施用化肥后常常需要灌溉，作物才能更好地生长，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③为了增产，在小麦的光照阶段适当施加氮肥可以提高小麦产量，原因之一是氮是组成蛋白质、核酸的必需元素，这体现了无机盐_________________________________的功能。
[解析] (1)土壤中含有较多种类的无机盐，无机盐被作物根系吸收后，在植株体内主要以离子形式存在。Mg2+是叶绿素合成的必要成分，吸收的Mg在叶肉细胞内可用来合成叶绿素，从而有利于光合作用的进行。(2)据图可知，该种作物对乙无机盐离子的需求量更高。为获得最大产量，在施肥时应该控制甲、乙两种无机盐离子浓度分别为a、d。农业生产上，施用化肥后常常需要灌溉，作物才能更好地生长，原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收。氮是组成蛋白质、核酸等生物大分子的基本元素之一，这体现了无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分的功能。
[答案] (1)离子 叶绿素 (2)①乙 a、d ②肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 ③是细胞内复杂化合物的重要组成成分
课时分层作业(4) 细胞中的无机物
题组一 细胞中的水
1．地球上最早的生命孕育在海洋中，生命从一开始就离不开水。下列有关叙述错误的是 ( )
A．水是活细胞中含量最多的化合物
B．干种子更利于储存的原因是不含有水分
C．生物的生命活动都依赖水，生物体内的含水量因生物种类不同而有所差别
D．水分子间氢键对生命系统稳定性十分重要
B [水是活细胞中含量最多的化合物，A正确；干种子更利于储存的原因是自由水含量较少，降低了细胞代谢，B错误；生物的生命活动离不开水，不同种类生物体内的含水量不同，如一般水生生物的含水量多于陆生生物的，C正确；由于水分子间存在氢键，所以水的比热容大，水分子间氢键对于维持生物体温度的稳定起很大作用，D正确。]
2．结合下列曲线，有关水在生物体内含量的说法中，正确的是( )
A．曲线①可表示人一生中体内结合水和自由水的比值随年龄变化的曲线
B．曲线①可表示生物抗逆性与结合水和自由水的比值的关系曲线
C．曲线②可表示细胞代谢速率随结合水与自由水比值的变化
D．曲线③不能表示玉米种子在烘干过程中自由水和结合水比值的变化
D [随年龄增长，细胞代谢缓慢，结合水和自由水的比值增大，不能用曲线①表示，A错误；当细胞内结合水与自由水比例相对升高时，抗逆性增强，不可用曲线①表示，B错误；细胞内结合水与自由水比值增大时，新陈代谢速率会减慢，当超过一定的比值时，代谢速率达到相对稳定，不可用曲线②表示，C错误；玉米种子被烘干的过程中，所含自由水会逐渐减少，自由水和结合水比值会减小，不能用曲线③表示，D正确。]
3．如图表示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，丢失会导致细胞死亡
B．图中②指的是自由水，该部分水可以自由流动
C．存在形式由①转变成②，有利于提高植物的抗寒性、抗旱性
D．乙可以表示运输营养物质和代谢废物，丙可以表示为细胞提供液体环境
C [②具有是细胞内良好的溶剂等多种功能，②为自由水，可以自由流动；①为结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，该部分水较少，丢失会导致细胞死亡，A、B正确。②自由水转化为①结合水，可降低代谢水平，提高植物抗寒性、抗旱性，C错误。①为结合水，则甲表示为细胞结构的重要组成部分；②为自由水，具有是良好的溶剂、能运送营养物质和代谢的废物、参与生化反应，为细胞提供液体环境等功能，故乙可以表示运输营养物质和代谢废物，丙可以表示为细胞提供液体环境，D正确。]
题组二 细胞中的无机盐
4．“落红不是无情物，化作春泥更护花”这一诗句蕴含着生物学知识：落花经微生物分解后形成的无机盐可被植物重新吸收利用。下列相关叙述错误的是( )
A．植物由根部吸收的无机盐既参与物质组成，又能维持细胞的形态和功能
B．无机盐主要以离子形式被吸收
C．将植物叶片烘干后剩余物质主要是无机盐
D．无机盐含量过少可导致植物出现相应病症
C [植物由根部吸收的无机盐既参与物质组成，又能维持细胞的形态和功能，如吸收的镁离子参与形成叶绿素等，A正确；无机盐一般需要溶解在水里，转变为离子形式再被吸收，B正确；烘干去除的主要是水，将植物叶片烘干后剩余物质主要是蛋白质，C错误；无机盐对于植物生长非常重要，如缺少镁离子可导致叶片发黄，D正确。]
5．无机盐对生物体的生命活动起着重要作用。下列叙述不正确的是( )
A．医生给病人打点滴时要用质量分数为0.9%的氯化钠溶液溶解药物，这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用
B．肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸进入血液后，会与血浆缓冲对中的反应，说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡也非常重要
C．哺乳动物体内Na＋含量增加，最终会引发肌肉酸痛、肌无力等
D．血红素含 Fe2+，说明无机盐可以组成细胞中的某些重要化合物
C [由于质量分数为0.9%的氯化钠溶液(生理盐水)与人体细胞的渗透压相等，因此有利于维持细胞形态，A正确；当血浆中乳酸过多时，会使血液pH略有下降，血浆中的(一种无机盐)和乳酸反应生成乳酸钠和碳酸，碳酸分解为CO2和H2O，CO2随呼吸排出，多余的钠盐随尿液排出，这样就可以维持血浆pH的相对稳定，说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡也非常重要，B正确；哺乳动物体内Na＋含量减少，会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终会引发肌肉酸痛、肌无力等，C错误；铁是血红素的组成成分，说明无机盐可以组成细胞中的某些重要化合物，D正确。]
6．为探究X是否为某种植物生长所必需的无机盐，某同学以该种植物幼苗为材料进行实验，实验设计及预期如下，下列叙述正确的是( )
过程 组别
甲组 乙组
操作1 含X完全 营养液 只缺X完全营养液
预期现象 正常生长 正常生长 生长异常
操作2 —— —— ？
预期现象 —— —— 仍异常 恢复正常
结论 —— ① ② ③
A．实验中的对照组只有甲组
B．实验中只需控制实验材料这一无关变量即可
C．“？”处操作为加入X
D．①③处结论是“X不是该植物生长所必需的无机盐”
C [该实验对照组除了甲组以外，乙组在加入X前后生长情况的对比也形成了自身对照，A错误；实验材料、培养液浓度、培养温度等无关变量需保持相同且适宜，B错误；“？”处操作为加入X，随后观察该植株是否正常生长，若恢复正常，则说明X是必需的无机盐，否则不是，C正确；③处结论是“X是该植物生长所必需的无机盐”，D错误。]
7．(不定项)研究人员用低温(－10 ℃)处理3个不同品种的葡萄植株，研究低温胁迫下植物含水量的变化，得到下表所示的结果。下列叙述正确的是( )
品种 总含水量 自由水含量(%) 结合水含量(%) 结合水与自由水之比(%)
处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后
红地球 35.33 36.10 19.86 16.68 15.47 19.42 0.78 1.27
金手指 43.51 41.30 28.31 24.06 15.20 17.25 0.54 0.77
玫瑰香 48.56 47.65 31.48 31.10 17.08 16.51 0.54 0.59
A．水在葡萄植株内的存在形式有自由水和结合水
B．低温胁迫可能降低自由水含量，使部分自由水转化为结合水
C．结合水与自由水的比值增大不利于葡萄植株提高抗寒能力
D．实验结果反映不同葡萄品种的含水量和抗寒能力存在差异
ABD [水在葡萄植株内的存在形式有自由水和结合水两种形式，A正确；用低温(－10 ℃)处理，自由水含量减少，结合水增加，则部分自由水转化为结合水，B正确；结合水与自由水的比值增大有利于葡萄植株提高抗寒能力，C错误；实验结果反映不同葡萄品种的含水量变化不同，使得抗寒能力存在差异，D正确。]
8．(15分)Ⅰ.在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内会发生一系列适应低温的生理变化，抗寒力逐渐加强，该过程称为抗寒锻炼。我国北方晚秋及早春时，寒潮入侵，气温骤然下降，会造成植物体内发生冰冻，因而受伤甚至死亡，这种现象称为冻害。某科研团队对冬小麦在不同时期细胞内水的含量进行了研究，结果如图所示。
(1)据图分析，从 9 月至 12 月，小麦细胞内水分发 生的变化为_____________
______________________________，出现这种变化的意义是___________________________________________________________________________________________________。
(2)研究表明，对小麦幼苗喷施一定量的外源水杨酸(SA)后，小麦幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量显著增加。请分析喷施一定量的外源水杨酸可以提高小麦幼苗抗寒性的原因是_________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
Ⅱ．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。
(3)被运送的牛奶、奶粉中含有钙、铁等元素。其中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，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_______________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)某生物学小组想要验证“钙摄入过少，会出现肌肉抽搐现象”这一论题，采用了小白鼠进行实验，请写出实验设计思路并预期实验结果。
实验设计思路：_______________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
预期实验结果：___________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析] (1)分析题图可知，从9月至12月，随着环境温度的逐渐下降，结合水的比例逐渐升高，自由水含量相对减少，由此可知小麦细胞内的水以结合水形式存在不易结冰，避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身，有利于增强小麦的抗寒性。(2)进一步研究发现，对小麦幼苗喷施一定量的外源水杨酸(SA)后，小麦幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量显著增加。说明外源水杨酸处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使细胞液浓度增高，小麦的结冰温度降低，进而提高小麦幼苗耐寒性。(3)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，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参与物质组成或构成某些复杂的化合物，维持细胞和生物体正常的生命活动。(4)要验证“钙摄入过少，会出现肌肉抽搐现象”这一论题，自变量为是否摄入钙，因变量为是否出现肌肉抽搐现象，实验思路：选择生长发育状况相同的小鼠若干只，随机均分成甲、乙两组；甲组小鼠饲喂适量含钙的饲料；乙组小鼠饲喂等量的不含钙的饲料；将甲、乙两组小鼠放在相同且适宜的环境中饲养一段时间，观察小鼠是否出现抽搐现象并记录，预期结果：甲组小鼠表现正常，乙组小鼠出现抽搐现象。
[答案] (除标注外，每空2分，共15分)(1)总含水量和自由水含量相对减少、结合水含量相对增多 避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身 (2)SA处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使细胞液浓度增高，小麦的结冰温度降低，进而提高小麦幼苗耐寒性(或答“SA处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使部分自由水转化为结合水，进而提高小麦幼苗耐寒性”)(3分) (3)参与物质组成或构成某些复杂的化合物，维持细胞和生物体正常的生命活动(3分) (4)选择生长发育状况相同的小鼠若干只，随机均分成甲、乙两组；甲组小鼠饲喂适量含钙的饲料；乙组小鼠饲喂等量的不含钙的饲料；将甲、乙两组小鼠放在相同且适宜的环境中饲养一段时间，观察小鼠是否出现抽搐现象并记录(3分) 甲组小鼠表现正常，乙组小鼠出现抽搐现象
(教师用书独具)
1．为探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围，科研人员将多株长势相同的番茄幼苗均分为8组，分别喷施不同浓度的硫酸锌溶液，结果如图所示(不考虑对实验结果的影响)。下列有关叙述不正确的是( )
A．锌元素属于番茄生长所必需的微量元素
B．硫酸锌溶液浓度过高会降低番茄植株的果实产量
C．实验中栽培各组番茄幼苗时所使用的土壤基质应相同
D．由实验结果分析，施用硫酸锌溶液的最佳浓度范围是12 mg/L～16 mg/L
D [锌元素影响番茄果实的产量，属于番茄生长所必需的微量元素，A正确；由题图可知，硫酸锌溶液浓度过高会降低番茄植株的果实产量，B正确；实验中栽培各组番茄幼苗时所使用的土壤基质属于本实验的无关变量，各组应相同，C正确；结果表明，施用硫酸锌溶液的最佳浓度范围是12 mg/L～20 mg/L，D错误。]
2．下列关于水的生理功能的叙述，不正确的是 ( )
A．自由水是细胞内物质的良好溶剂
B．结合水是细胞结构的重要组成成分
C．水溶液可运输代谢废物到排泄器官
D．水分解能释放能量供生命活动需要
D [生物体的水分解不能为细胞的生命活动提供能量。]
3．自古以来民间有食用鱼鳔的习俗，为探究鱼鳔的营养价值，对每100 g鱼鳔所含的无机盐进行测定。下列对测定结果的预测不合理的是( )
A．各种无机盐的比例均小于2%
B．无机盐中C、H、O的含量最高
C．可测出Na、K等无机盐的含量
D．不同无机盐的含量有所差异
B [无机盐在细胞中的含量为1%～1.5%，A正确；C、H、O是构成细胞的主要元素，不属于无机盐，B错误；可以测出Na、K等无机盐的含量，且不同无机盐的含量不同，C、D正确。]
4．某种作物的产量和土壤中甲、乙两种无机盐离子浓度之间的关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．该种作物对无机盐乙的需求量更大，无机盐乙中一定含有大量元素
B．与浓度为m时相比，无机盐乙的浓度为n时该作物的产量更高
C．由图可知，同时施用无机盐甲和乙时的产量高于单独施用无机盐甲或无机盐乙时的
D．无机盐对植物的生命活动非常重要，其在土壤中的浓度越大越好
B [乙无机盐离子浓度较高时才能获得较高产量，说明该种作物对无机盐乙的需求量更大，但无机盐乙中不一定含有大量元素，A错误；由图可知，与浓度为m时相比，无机盐乙的浓度为n时该作物的产量更高，B正确；由图可知，该实验没有探究同时施用无机盐甲和乙时的情况，所以不能得出“同时施用无机盐甲和乙时的产量高于单独施用无机盐甲或无机盐乙时”的结论，C错误；无机盐对植物的生命活动非常重要，但无机盐在土壤中的浓度并不是越大越好，浓度过大，可能导致植物根部失水，D错误。]
5．(不定项)人体细胞中十分之一的蛋白质发挥作用时需要与金属锌结合，研究人员发现了锌的第一个伴侣蛋白ZNG1，它可将锌运送到需要锌的蛋白质处发挥作用。下列相关推测正确的是( )
A．锌是构成ZNG1的重要元素，在细胞内含量很少
B．细胞内的伴侣蛋白ZNG1可循环发挥作用
C．ZNG1含量不足可能会导致机体出现缺锌症状
D．该实例说明细胞中某些生命活动的正常进行需要无机盐与有机物的相互配合
BCD [ZNG1作为锌的伴侣蛋白，可以运输锌，但锌并不是组成ZNG1的元素，A错误；ZNG1蛋白是锌的伴侣蛋白，可将锌运送到需要锌的蛋白质处发挥作用，因而可以反复运送锌，可循环发挥作用，B正确；可推测ZNG1蛋白含量不足，会导致锌不能正常运送而出现缺锌症状，C正确；由题意可知，锌被ZNG1运送到需要与锌结合才能发挥作用的蛋白质中，这说明细胞中的无机盐和有机物需要相互配合才能保证某些生命活动的正常进行，D正确。]
6．细胞中的无机物对细胞的生命活动发挥着重要作用。回答下列问题：
(1)水在人体细胞中存在形式有自由水和______________两种。医用生理盐水是质量分数为0.9%的______________溶液，临床上一般多用于治疗脱水或术后补液等。葡萄糖随着血浆运输到各个细胞被利用，这体现了自由水________________的功能。
(2)钾是植物必需的元素之一，缺钾会导致植物出现相应的钾元素缺乏症。现欲设计实验验证植物体中钾的作用不能被镍所代替。
①材料准备：足量正常甜瓜幼苗、完全培养液、缺钾的完全培养液、蒸馏水、含钾溶液和含镍溶液等，可根据需要选择或补充实验材料(注：甜瓜的完全培养液中不含有镍，且本实验浓度范围内的镍对植物无毒副作用)。
②实验思路：
实验一：将足量正常甜瓜幼苗均分为A、B两组，相同且适宜条件下，A组幼苗用适量完全培养液培养，B组幼苗用等量________________培养；一段时间后，A组幼苗________________，B组幼苗出现钾元素缺乏症。
实验二：将B组均分为B1、B2两组，B1幼苗补充________________，B2幼苗补充__________________________________________________________________，
相同且适宜条件下培养一段时间后，观察两组幼苗的生长状况。
③预期实验二结果：B1组幼苗：________________；B2组幼苗：________________。
[解析] (1)水是活细胞中含量最多的化合物，在人体细胞中存在形式有自由水和结合水；质量分数为0.9%的氯化钠溶液的渗透压和细胞外液相等，称为生理盐水；葡萄糖随着血浆运输到各个细胞被利用，这体现了自由水运输营养物质的功能。(2)钾是植物必需的元素之一，缺钾会导致植物出现相应的钾元素缺乏症，为了验证植物体中钾的作用不能被镍所代替，实验思路为：将足量正常甜瓜幼苗均分为A、B两组，相同且适宜条件下分别用等量完全培养液、缺钾的完全培养液培养；一段时间后，A组正常生长，B组出现钾元素缺乏症；再将B组均分为B1、B2两组，分别补充等量含钾溶液、含镍溶液，相同且适宜条件下培养一段时间后，观察各组幼苗的生长状况；该实验为验证性实验，故实验预期结果为：B1组幼苗：正常生长；B2组幼苗：依旧出现钾元素缺乏症。
[答案] (1)结合水 氯化钠 运输营养物质
(2)②缺钾的完全培养液 正常生长 含钾溶液 含镍溶液 ③恢复正常生长 依旧出现钾元素缺乏症
7．植物的生长发育，除需要充足的阳光和水分外，还需要矿质元素，否则植物就不能很好地生长发育甚至死亡。不同矿质营养元素在植物组织中的含量差异很大，但各种矿质元素对植物是同等重要的。有学者研究了Mg对植物生长发育的影响，进行了如下实验，回答下列问题：
(1)Mg是构成细胞的________(填“大量”或“微量”)元素，Mg是植物生长所必需的，请依据你所学知识阐述其原因可能是_______________________________
____________________________________________________________________。
(2)科学家用大麦做了一个培养实验，在培养液中添加Ca2+和K＋，一段时间后测定大麦根系和地上部分的Mg2+含量，得到如下表实验结果，分析表格可以得出的结论是____________________________________________________________________。
Mg2+吸收量/[μmol Mg2+(10 g)-1·fw·8 h-1]
MgCl2 MgCl2＋CaSO4 MgCl2＋CaSO4＋KCl
根系 165 115 15
地上部分 88 25 6.5
(3)Mg在果实成熟过程中会向果实转移，缺Mg时老叶和果实附近叶片会先变黄，症状明显。作物Mg的缺乏通常有两个方面的原因：一是土壤中Mg含量较低，不能满足植物的养分需求；二是土壤中Mg含量并不低，但根系对Mg的吸收量低。现有一叶片发黄的缺Mg植株，请你设计实验判断该植株缺Mg的原因是哪一种。
实验思路：
将该缺Mg植株放在含有_________________的完全培养液中，一段时间后观察____________________________________________________________________。
预期结果及结论：
若___________________________________，则植株缺Mg的原因是土壤缺Mg，无法满足营养需求；
若___________________________________，则植株缺Mg的原因是根系对Mg的吸收量低。
[解析] (1)组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，Mg是植物生命活动所必需的大量元素，缺Mg会导致叶绿素不能合成，叶片变黄。(2)在培养液中添加了Ca2+和K＋之后，大麦根系和地上部分的Mg2+减少，说明Ca2+和K＋会抑制Mg2+的吸收。(3)作物Mg的缺乏通常有两个方面的原因：一是土壤中Mg含量较低，不能满足植物的养分需求；二是土壤中Mg含量并不低，但根系对Mg的吸收量低，要确定原因，需要把一叶片发黄的缺Mg植株置于含有适宜浓度的Mg2+的完全培养液中培养，一段时间后观察叶片是否恢复正常。如果恢复正常，叶片变绿，则说明是土壤中Mg含量较低，不能满足植物的养分需求；如果叶片依然是黄色，则说明土壤中Mg含量并不低，但根系对Mg的吸收量低。
[答案] (1)大量 Mg是合成叶绿素的重要元素，缺Mg导致叶绿素不能合成 (2)Ca2+和K＋会抑制大麦根系和地上部分对Mg2+的吸收 (3)适宜浓度的Mg2+ 叶片颜色是否变绿 植株的叶片颜色变绿 植株叶片颜色依然是黄色
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第2章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
课
标
要
求
1．指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用。
2．举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。
知识点1 细胞中的水
1．水的含量
(1)不同______生物的含水量有所差别，一般为60%～95%。
(2)水是构成细胞的____________，也是活细胞中含量______的化合物。
(3)不同人体内的含水量对比：人体幼儿时期含水量比成年时期的含水量多；男人体内的含水量比女人体内的含水量多。
种类
重要成分
最多
2．水的存在形式及作用
形式 自由水 结合水
概念 细胞中绝大部分的水呈____________，可以自由流动 与细胞内的其他物质结合的水
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%
游离状态
形式 自由水 结合水
作用 ①细胞内良好的______；
②参与____________反应；
③为细胞提供______环境；
④运送____________和代谢废物 是细胞结构的__________________，存在形式主要是水与_________、多糖等物质结合，这样水失去_________和_________，成为生物体的构成成分
溶剂
生物化学
液体
营养物质
重要组成部分
蛋白质
流动性
溶解性
3．水的特性
(1)水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。
(2)水分子的空间结构及电子的_______________，使水分子成为一个____________，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。
不对称分布
极性分子
(3)由于水分子的极性，使水分子间形成氢键。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。同时，氢键的存在使水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
4．水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系
(1)细胞代谢方面：正常情况下，细胞内_________比例越大，细胞的______就越旺盛。
(2)抗逆性方面：_________越多，细胞抵抗_____________等不良环境的能力就越强。
自由水
代谢
结合水
干旱和寒冷
基于对细胞中水的含量、特性及作用的认识，判断下列相关表述是否正确。
1．新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水，代谢旺盛。 ( )
提示：新鲜幼嫩的植物细胞中也含有结合水，只是结合水所占的比例小。
2．水分在细胞内不参与细胞结构的组成。 ( )
提示：结合水参与细胞结构的组成。
×
×
3．细胞中的水大多以自由水状态存在。 ( )
4．水分子之间由于共价键的存在，水具有较高的比热容。 ( )
提示：水分子之间由于氢键的存在，水具有较高的比热容。
×
√
任务一 分析细胞中水的存在形式及其相互转化
1．刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，在这个过程中，种子丢失的主要是______水。种子___(填“有”或“没有”)活性。如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是______水，种子______(填“有”或“没有”)活性。
自由
有
结合
没有
2．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”绘出植物在复苏过程中，细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图。
提示：
3．在盛夏晴朗、气温高的天气，将小麦晾晒一定的时间使水分降到12.5%以下，于下午3点前后聚堆，趁热入仓，整仓密闭，可长期保存。含水量降到12.5%时，小麦种子细胞中水的主要存在形式是什么？当自由水含量下降时，小麦种子抗寒能力增强的原因是什么？
提示：结合水。可避免气温过低时，自由水含量过多导致结冰而损伤自身。
[深化归纳]
1．自由水与结合水的比值与细胞代谢的关系
2．自由水和结合水的功能验证
√
1．水至善至柔，可刚可柔，可急可缓，孔子之教，无执而治。下列关于水的叙述正确的是( )
A．细胞中的结合水主要与蛋白质、脂肪等物质结合，失去溶解性和流动性
B．水可刚可柔，有时能够自由流动，这与水分子之间氢键的不断断裂和形成有关
C．水可以作良好的溶剂，因为小分子或离子都容易与水结合
D．由于氢键的存在，所以水的温度相对容易发生变化，具有较高的比热容
B [细胞内结合水的存在形式，主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，A错误；水分子之间易形成氢键，氢键易断裂和形成，使水在常温下呈液态，具有流动性。因此，水可刚可柔，有时能够自由流动，这与水分子之间氢键的不断断裂和形成有关，B正确；水分子是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合，所以水是良好的溶剂，C错误；由于氢键的存在，所以水的温度相对不容易发生变化，具有较高的比热容，D错误。]
√
2．某植物体内结合水和自由水的相对质量分数随时间的变化情况如图所示。下列分析正确的是( )
A．进入冬天，该植物体内自由水的
相对含量增加，结合水的相对含量减少
B．结合水和自由水均是细胞结构的重要成分
C．该植物9月份的细胞代谢强度比12月份的更旺盛
D．结合水/自由水的值下降，可防止植物细胞因结冰而损害自身
C [进入冬天，细胞代谢减弱，该植物体内自由水的相对含量减少，结合水的相对含量增加，A错误；结合水才是细胞结构的重要成分，自由水则是细胞内的溶剂，可参与化学反应和运输物质等，B错误；该植物在9月份时自由水的相对含量比12月份高，所以9月份的细胞代谢强度比12月份的更旺盛，C正确；结合水/自由水的值升高，可防止植物细胞因结冰而损害自身，D错误。]
知识点2 细胞中的无机盐
1．存在形式和含量
(1)存在形式：细胞中大多数无机盐以______的形式存在。
(2)含量：无机盐是细胞中含量______的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。
离子
很少
2．无机盐的功能
生理功能 举例
是细胞结构的_______________ ①Mg是构成_________的元素；
②Fe是构成_________的元素；
③P是组成__________________的重要成分，也是组成细胞必不可少的许多化合物的成分
重要组成部分
叶绿素
血红素
细胞膜、细胞核
生理功能 举例
____________________________ ①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等；
②哺乳动物血液中Ca2+的含量太低，会出现抽搐等症状；
③渗透压的平衡；
④酸碱平衡
维持细胞和生物
体的生命活动
有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？
提示：Fe是构成血红素的元素，缺Fe导致血红素的合成障碍，从而引起贫血。
(P21旁栏思考)尝试表述Cl－的重要作用：______________________
________________________________________________________。
提示：人体细胞外液的组成成分，维持细胞外液渗透压平衡等
基于对细胞中无机盐的种类及生理功能的认识，判断下列表述是否正确。
1．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。 ( )
提示：细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在。
2．植物缺Mg或缺P均会影响其生长发育。 ( )
×
√
3．P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。 ( )
4．将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。 ( )
提示：晒干的秸秆含有蛋白质、糖类等多种有机物和无机盐。
×
√
任务二 无机盐功能的分析与探究
1．人缺Fe会患贫血症，植物缺Mg叶片会发黄，由此说明无机盐具有的生理作用是什么？
提示：无机盐是细胞中复杂化合物的组成成分。
2．Zn2+是激活色氨酸合成酶的必要成分，缺Zn2+会影响生长素合成导致植物生长受阻，通常会出现节间缩短，叶片变小呈簇生状，俗称“小叶病”。
(1)锌属于大量元素还是微量元素？该现象说明无机盐的作用是什么？
提示：锌属于微量元素。该现象说明无机盐的作用是维持细胞和生物体的正常生命活动。
(2)为探究小叶病是否由缺锌引起，进行了如下设计，请补充实验步骤中的有关内容。
①将长势相同的幼苗分成2等份，分别培养在________________、________________这2种培养液中。
②放在适宜的条件下培养一段时间，观察________________。
提示：完全培养液 缺锌的完全培养液 幼苗的生长发育状况
(3)若实验证明小叶病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是什么？增加步骤后的实验结果是什么？
提示：在实验组缺锌的完全培养液中再加入一定量的含锌的无机盐，培养一段时间。一段时间后小叶病消失，植株恢复正常生长。
[深化归纳]
1．常见无机盐的功能及缺乏症
2．无机盐功能的验证
(1)实验设计
√
3．运动会上，各种功能性饮料可为运动员补充水、能量、无机盐等营养。下列有关无机盐的叙述正确的是( )
A．人体内Ca2+过多时，会引起抽搐等症状
B．体内Na＋缺乏时，引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，肌肉酸痛、无力等
C．植物叶肉细胞缺Mg2+时，会影响植物花青素的合成，从而患上黄叶病
D．无机盐在细胞中大多以化合物的形式存在，含量少但作用大
B [人体内Ca2+过少时，会引起抽搐等症状，过多时会引起重症肌无力，A错误；如果Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，引发人体肌肉酸痛、无力等，说明无机盐具有维持细胞和生物体的生命活动的重要作用，B正确；Mg2+是叶绿素的必要成分，植物叶肉细胞缺Mg2+时，会影响植物叶绿素的合成，从而患上黄叶病，但Mg2+不是花青素的组成成分，因而不会影响花青素的合成，C错误；无机盐在细胞中主要以离子的形式存在，D错误。]
√
4．为确定铁元素是否为植物生长发育所必需的元素，某生物学兴趣小组成员用大豆幼苗作为实验材料，并列出了一系列相关实验方案，其中正确的设计是( )
①以土壤为基质盆栽，浇灌缺铁的培养液 ②以土壤为基质盆栽，浇灌蒸馏水 ③以土壤为基质盆栽，浇灌含铁的蒸馏水 ④不用基质，只用完全培养液 ⑤不用基质，只用缺铁的完全培养液 ⑥不用基质，只用蒸馏水
A．选择①③进行实验 B．选择②③进行实验
C．选择④⑤进行实验 D．选择④⑥进行实验
C [本实验的目的是探究铁元素是否为植物生长发育所必需的元素，则实验的自变量是铁元素的有无，因变量是植物的生长情况，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故应选择：④不用基质，只用完全培养液和⑤不用基质，只用缺铁的完全培养液，在相同条件下培养后，观察植物生长情况。]
1．水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。
2．自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分。
3．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，是细胞中含量很少的无机物。
4．一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分，许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要的作用。
课堂检测 素养测评
1．(链接P20～21图文信息)《道德经》中有言“上善若水，水善利万物而不争”，地球上最早的生命孕育在海洋中，如图所示水分子间还存在氢键。下列有关水的叙述错误的是( )
A．加热时，热能需将氢键破坏来加快水分子运动，所以温度上升的慢
B．沿海的气候较内陆温和，冷热变化较小，原因就在于水分子间的氢键
C．每个水分子只能与其他水分子形成3个氢键进行连接
D．许多带有极性的分子都易溶于水，使水在所有细胞内都成为良好的溶剂
√
C [水分子间氢键的存在，使水有较高的比热容，因此水的温度不易发生改变，加热时，热能需将氢键破坏来加快水分子运动，所以温度上升的慢，A正确；因为水的比热容较高，在吸收或放出相同热量时，温度变化较小，沿海地区水分较多，所以气候较内陆温和，冷热变化小，而水分子间氢键的存在使水的比热容较高，所以沿海气候特点的形成原因与水分子间氢键有关，B正确，水分子靠氢键和其他水分子相互作用，由图片可知每个水分子最多与其他水分子形成4个氢键进行连接，C错误；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，许多带有极性的分子都易溶于水，使水在所有细胞内都成为良好的溶剂，D正确。]
2．(链接P22思考·讨论)叶绿体因为含叶绿素而呈现绿色，血红蛋白因为其组成成分含血红素而呈现红色。下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图，下列相关叙述错误的是( )
A．由图可知Fe和Mg在细胞内都以化合物形式存在
B．人体内缺Fe或红细胞数量较少均会导致贫血
C．叶片缺Mg失绿的原因是Mg是构成叶绿素的重要元素
D．图示信息可表明无机盐是构成重要化合物的成分
√
A [无机盐主要以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在，A错误；Fe是血红素的组成成分，而血液中红细胞数量会影响血液运输氧气的功能，因此人体缺Fe或红细胞数量较少均会导致贫血，B正确；Mg是叶绿素的组成成分，缺Mg会影响叶绿素的合成进而影响叶片的颜色，导致失去绿色，C正确；Mg、Fe元素分别是叶绿素、血红素的重要成分，这说明无机盐是生物体内某些复杂化合物的组成成分，D正确。]
√
3．(链接P22概念检测)水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述正确的是 ( )
A．细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应
B．同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高
C．将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐
D．不同种类的无机盐在细胞内存在状态及发挥的作用可能不同
D [结合水不参与物质运输和化学反应，A错误；同一株植物中，代谢旺盛的细胞内含自由水较多，因而老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量低，B错误；晒干的秸秆含有蛋白质、糖类等多种有机物及无机盐，C错误。]
√
4．在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中H2CO3含量减少时，则形成碱中毒，说明无机盐( )
A．是细胞的组成成分
B．能够维持血浆的正常浓度
C．能够维持生物体的酸碱平衡
D．在细胞中含量很少
C [无机盐不仅是细胞的组成成分，也是内环境的组成成分，但题中事实不能作为该结论的依据，A错误；无机盐作为血浆的重要成分，能够维持血浆正常的渗透压，但题中的事实不能说明无机盐能够维持血浆正常浓度(渗透压)，B错误；血浆中的缓冲物质属于无机盐，题中事实可以说明无机盐具有维持生物体酸碱平衡的功能，C正确；无机盐在细胞中含量很少，只有1%～1.5%，但题中显示的事实无法说明该结论，D错误。]
5．农谚“有收无收在于水，收多收少在于肥”形象地说明了植物的生长发育离不开水和无机盐，适时适量地灌溉和追肥是农作物高产、稳产的保障。回答下列问题：
(1)土壤中含有种类较多的无机盐，无机盐被作物根系吸收后，在植株体内主要以________形式存在。吸收的Mg在叶肉细胞内可用来合成________，从而有利于光合作用的进行。
离子
叶绿素
(2)农业生产上，施用的化肥的浓度会直接影响作物产量。肥料中甲、乙两种无机盐离子浓度与某种作物产量的关系如图所示。
①据图可知，该种作物对________(填“甲”或“乙”)无机盐离子的需求量更高。为获得最大产量，在施肥时应该控制甲、乙两种无机盐离子浓度分别为________(填图中字母)。
②农业生产上，施用化肥后常常需要灌溉，作物才能更好地生长，原因是___________________________________________________。
乙
a、d
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
③为了增产，在小麦的光照阶段适当施加氮肥可以提高小麦产量，原因之一是氮是组成蛋白质、核酸的必需元素，这体现了无机盐_________________________________的功能。
是细胞内复杂化合物的重要组成成分
[解析] (1)土壤中含有较多种类的无机盐，无机盐被作物根系吸收后，在植株体内主要以离子形式存在。Mg2+是叶绿素合成的必要成分，吸收的Mg在叶肉细胞内可用来合成叶绿素，从而有利于光合作用的进行。(2)据图可知，该种作物对乙无机盐离子的需求量更高。为获得最大产量，在施肥时应该控制甲、乙两种无机盐离子浓度分别为a、d。农业生产上，施用化肥后常常需要灌溉，作物才能更好地生长，原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收。氮是组成蛋白质、核酸等生物大分子的基本元素之一，这体现了无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分的功能。
课时分层作业(4) 细胞中的无机物
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
题组一 细胞中的水
1．地球上最早的生命孕育在海洋中，生命从一开始就离不开水。下列有关叙述错误的是 ( )
A．水是活细胞中含量最多的化合物
B．干种子更利于储存的原因是不含有水分
C．生物的生命活动都依赖水，生物体内的含水量因生物种类不同而有所差别
D．水分子间氢键对生命系统稳定性十分重要
B [水是活细胞中含量最多的化合物，A正确；干种子更利于储存的原因是自由水含量较少，降低了细胞代谢，B错误；生物的生命活动离不开水，不同种类生物体内的含水量不同，如一般水生生物的含水量多于陆生生物的，C正确；由于水分子间存在氢键，所以水的比热容大，水分子间氢键对于维持生物体温度的稳定起很大作用，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
2．结合下列曲线，有关水在生物体内含量的说法中，正确的是( )
A．曲线①可表示人一生中体内结合水和自由水的比值随年龄变化的曲线
B．曲线①可表示生物抗逆性与结合水和自由水的比值的关系曲线
C．曲线②可表示细胞代谢速率随结合水与自由水比值的变化
D．曲线③不能表示玉米种子在烘干过程中自由水和结合水比值的变化
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D [随年龄增长，细胞代谢缓慢，结合水和自由水的比值增大，不能用曲线①表示，A错误；当细胞内结合水与自由水比例相对升高时，抗逆性增强，不可用曲线①表示，B错误；细胞内结合水与自由水比值增大时，新陈代谢速率会减慢，当超过一定的比值时，代谢速率达到相对稳定，不可用曲线②表示，C错误；玉米种子被烘干的过程中，所含自由水会逐渐减少，自由水和结合水比值会减小，不能用曲线③表示，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
3．如图表示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，丢失会导致细胞死亡
B．图中②指的是自由水，该部分水可以自由流动
C．存在形式由①转变成②，有利于提高植物的抗寒性、抗旱性
D．乙可以表示运输营养物质和代谢废物，丙可以表示为细胞提供液体环境
题号
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C [②具有是细胞内良好的溶剂等多种功能，②为自由水，可以自由流动；①为结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，该部分水较少，丢失会导致细胞死亡，A、B正确。②自由水转化为①结合水，可降低代谢水平，提高植物抗寒性、抗旱性，C错误。①为结合水，则甲表示为细胞结构的重要组成部分；②为自由水，具有是良好的溶剂、能运送营养物质和代谢的废物、参与生化反应，为细胞提供液体环境等功能，故乙可以表示运输营养物质和代谢废物，丙可以表示为细胞提供液体环境，D正确。]
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√
题组二 细胞中的无机盐
4．“落红不是无情物，化作春泥更护花”这一诗句蕴含着生物学知识：落花经微生物分解后形成的无机盐可被植物重新吸收利用。下列相关叙述错误的是( )
A．植物由根部吸收的无机盐既参与物质组成，又能维持细胞的形态和功能
B．无机盐主要以离子形式被吸收
C．将植物叶片烘干后剩余物质主要是无机盐
D．无机盐含量过少可导致植物出现相应病症
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C [植物由根部吸收的无机盐既参与物质组成，又能维持细胞的形态和功能，如吸收的镁离子参与形成叶绿素等，A正确；无机盐一般需要溶解在水里，转变为离子形式再被吸收，B正确；烘干去除的主要是水，将植物叶片烘干后剩余物质主要是蛋白质，C错误；无机盐对于植物生长非常重要，如缺少镁离子可导致叶片发黄，D正确。]
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6．为探究X是否为某种植物生长所必需的无机盐，某同学以该种植物幼苗为材料进行实验，实验设计及预期如下，下列叙述正确的是( )
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过程 组别
甲组 乙组
操作1 含X完全营养液 只缺X完全营养液
预期现象 正常生长 正常生长 生长异常
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过程 组别 过程
甲组 乙组
操作2 —— —— ？
预期现象 —— —— 仍异常 恢复正常
结论 —— ① ② ③
A．实验中的对照组只有甲组
B．实验中只需控制实验材料这一无关变量即可
C．“？”处操作为加入X
D．①③处结论是“X不是该植物生长所必需的无机盐”
C [该实验对照组除了甲组以外，乙组在加入X前后生长情况的对比也形成了自身对照，A错误；实验材料、培养液浓度、培养温度等无关变量需保持相同且适宜，B错误；“？”处操作为加入X，随后观察该植株是否正常生长，若恢复正常，则说明X是必需的无机盐，否则不是，C正确；③处结论是“X是该植物生长所必需的无机盐”，D错误。]
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7．(不定项)研究人员用低温(－10 ℃)处理3个不同品种的葡萄植株，研究低温胁迫下植物含水量的变化，得到下表所示的结果。下列叙述正确的是( )
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品种 总含水量 自由水含量(%) 结合水含量(%) 结合水与自由水之比(%)
处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后
红地球 35.33 36.10 19.86 16.68 15.47 19.42 0.78 1.27
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品种 总含水量 自由水含量(%) 结合水含量(%) 结合水与自由水之比(%)
处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后
金手指 43.51 41.30 28.31 24.06 15.20 17.25 0.54 0.77
玫瑰香 48.56 47.65 31.48 31.10 17.08 16.51 0.54 0.59
A．水在葡萄植株内的存在形式有自由水和结合水
B．低温胁迫可能降低自由水含量，使部分自由水转化为结合水
C．结合水与自由水的比值增大不利于葡萄植株提高抗寒能力
D．实验结果反映不同葡萄品种的含水量和抗寒能力存在差异
√
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√
√
ABD [水在葡萄植株内的存在形式有自由水和结合水两种形式，A正确；用低温(－10 ℃)处理，自由水含量减少，结合水增加，则部分自由水转化为结合水，B正确；结合水与自由水的比值增大有利于葡萄植株提高抗寒能力，C错误；实验结果反映不同葡萄品种的含水量变化不同，使得抗寒能力存在差异，D正确。]
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8．(15分)Ⅰ．在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内会发生一系列适应低温的生理变化，抗寒力逐渐加强，该过程称为抗寒锻炼。我国北方晚秋及早春时，寒潮入侵，气温骤然下降，会造成植物体内发生冰冻，因而受伤甚至死亡，这种现象称为冻害。某科研团队对冬小麦在不同时期细胞内水的含量进行了研究，结果如图所示。
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(1)据图分析，从 9 月至 12 月，小麦细胞内水分发 生的变化为_____
____________________________________________，出现这种变化的意义是_________________________________________________。
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总含
避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身
水量和自由水含量相对减少、结合水含量相对增多
(2)研究表明，对小麦幼苗喷施一定量的外源水杨酸(SA)后，小麦幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量显著增加。请分析喷施一定量的外源水杨酸可以提高小麦幼苗抗寒性的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
________________________________________________________。
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SA处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使细胞液浓度增高，小麦的结冰温度降低，进而提高小麦幼苗耐寒性(或答“SA处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使部分自由水转化为结合水，进而提高小麦幼苗耐寒性”)(3分)
Ⅱ．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。
(3)被运送的牛奶、奶粉中含有钙、铁等元素。其中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，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
_________________________________________________________________________。
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参与物质组成或构成某些复杂的化合物，维持细胞和生物体正常的生命活动(3分)
(4)某生物学小组想要验证“钙摄入过少，会出现肌肉抽搐现象”这一论题，采用了小白鼠进行实验，请写出实验设计思路并预期实验结果。
实验设计思路：________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
________________________________________________________。
预期实验结果：___________________________________________。
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选择生长发育状况相同的小鼠若干只，随机均分成甲、乙两组；甲组小鼠饲喂适量含钙的饲料；乙组小鼠饲喂等量的不含钙的饲料；将甲、乙两组小鼠放在相同且适宜的环境中饲养一段时间，观察小鼠是否出现抽搐现象并记录(3分)
甲组小鼠表现正常，乙组小鼠出现抽搐现象
[解析] (1)分析题图可知，从9月至12月，随着环境温度的逐渐下降，结合水的比例逐渐升高，自由水含量相对减少，由此可知小麦细胞内的水以结合水形式存在不易结冰，避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身，有利于增强小麦的抗寒性。(2)进一步研究发现，对小麦幼苗喷施一定量的外源水杨酸(SA)后，小麦幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量显著增加。说明外源水杨酸处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使细胞液浓度增高，小麦的结冰温度降低，进而提高小麦幼苗耐寒性。(3)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，
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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参与物质组成或构成某些复杂的化合物，维持细胞和生物体正常的生命活动。(4)要验证“钙摄入过少，会出现肌肉抽搐现象”这一论题，自变量为是否摄入钙，因变量为是否出现肌肉抽搐现象，实验思路：选择生长发育状况相同的小鼠若干只，随机均分成甲、乙两组；甲组小鼠饲喂适量含钙的饲料；乙组小鼠饲喂等量的不含钙的饲料；将甲、乙两组小鼠放在相同且适宜的环境中饲养一段时间，观察小鼠是否出现抽搐现象并记录，预期结果：甲组小鼠表现正常，乙组小鼠出现抽搐现象。
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A．锌元素属于番茄生长所必需的微量元素
B．硫酸锌溶液浓度过高会降低番茄植株的果实产量
C．实验中栽培各组番茄幼苗时所使用的土壤基质应相同
D．由实验结果分析，施用硫酸锌溶液的最佳浓度范围是12 mg/L～16 mg/L
√
D [锌元素影响番茄果实的产量，属于番茄生长所必需的微量元素，A正确；由题图可知，硫酸锌溶液浓度过高会降低番茄植株的果实产量，B正确；实验中栽培各组番茄幼苗时所使用的土壤基质属于本实验的无关变量，各组应相同，C正确；结果表明，施用硫酸锌溶液的最佳浓度范围是12 mg/L～20 mg/L，D错误。]
√
2．下列关于水的生理功能的叙述，不正确的是 ( )
A．自由水是细胞内物质的良好溶剂
B．结合水是细胞结构的重要组成成分
C．水溶液可运输代谢废物到排泄器官
D．水分解能释放能量供生命活动需要
D [生物体的水分解不能为细胞的生命活动提供能量。]
3．自古以来民间有食用鱼鳔的习俗，为探究鱼鳔的营养价值，对每100 g鱼鳔所含的无机盐进行测定。下列对测定结果的预测不合理的是( )
A．各种无机盐的比例均小于2%
B．无机盐中C、H、O的含量最高
C．可测出Na、K等无机盐的含量
D．不同无机盐的含量有所差异
√
B [无机盐在细胞中的含量为1%～1.5%，A正确；C、H、O是构成细胞的主要元素，不属于无机盐，B错误；可以测出Na、K等无机盐的含量，且不同无机盐的含量不同，C、D正确。]
4．某种作物的产量和土壤中甲、乙两种无机盐离子浓度之间的关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．该种作物对无机盐乙的需求量更大，
无机盐乙中一定含有大量元素
B．与浓度为m时相比，无机盐乙的浓度为n时该作物的产量更高
C．由图可知，同时施用无机盐甲和乙时的产量高于单独施用无机盐甲或无机盐乙时的
D．无机盐对植物的生命活动非常重要，其在土壤中的浓度越大越好
√
B [乙无机盐离子浓度较高时才能获得较高产量，说明该种作物对无机盐乙的需求量更大，但无机盐乙中不一定含有大量元素，A错误；由图可知，与浓度为m时相比，无机盐乙的浓度为n时该作物的产量更高，B正确；由图可知，该实验没有探究同时施用无机盐甲和乙时的情况，所以不能得出“同时施用无机盐甲和乙时的产量高于单独施用无机盐甲或无机盐乙时”的结论，C错误；无机盐对植物的生命活动非常重要，但无机盐在土壤中的浓度并不是越大越好，浓度过大，可能导致植物根部失水，D错误。]
5．(不定项)人体细胞中十分之一的蛋白质发挥作用时需要与金属锌结合，研究人员发现了锌的第一个伴侣蛋白ZNG1，它可将锌运送到需要锌的蛋白质处发挥作用。下列相关推测正确的是( )
A．锌是构成ZNG1的重要元素，在细胞内含量很少
B．细胞内的伴侣蛋白ZNG1可循环发挥作用
C．ZNG1含量不足可能会导致机体出现缺锌症状
D．该实例说明细胞中某些生命活动的正常进行需要无机盐与有机物的相互配合
√
√
√
BCD [ZNG1作为锌的伴侣蛋白，可以运输锌，但锌并不是组成ZNG1的元素，A错误；ZNG1蛋白是锌的伴侣蛋白，可将锌运送到需要锌的蛋白质处发挥作用，因而可以反复运送锌，可循环发挥作用，B正确；可推测ZNG1蛋白含量不足，会导致锌不能正常运送而出现缺锌症状，C正确；由题意可知，锌被ZNG1运送到需要与锌结合才能发挥作用的蛋白质中，这说明细胞中的无机盐和有机物需要相互配合才能保证某些生命活动的正常进行，D正确。]
6．细胞中的无机物对细胞的生命活动发挥着重要作用。回答下列问题：
(1)水在人体细胞中存在形式有自由水和__________两种。医用生理盐水是质量分数为0.9%的_________溶液，临床上一般多用于治疗脱水或术后补液等。葡萄糖随着血浆运输到各个细胞被利用，这体现了自由水________________的功能。
结合水
氯化钠
运输营养物质
(2)钾是植物必需的元素之一，缺钾会导致植物出现相应的钾元素缺乏症。现欲设计实验验证植物体中钾的作用不能被镍所代替。
①材料准备：足量正常甜瓜幼苗、完全培养液、缺钾的完全培养液、蒸馏水、含钾溶液和含镍溶液等，可根据需要选择或补充实验材料(注：甜瓜的完全培养液中不含有镍，且本实验浓度范围内的镍对植物无毒副作用)。
②实验思路：
实验一：将足量正常甜瓜幼苗均分为A、B两组，相同且适宜条件下，A组幼苗用适量完全培养液培养，B组幼苗用等量_________________培养；一段时间后，A组幼苗_______________，B组幼苗出现钾元素缺乏症。
实验二：将B组均分为B1、B2两组，B1幼苗补充_______________，B2幼苗补充__________，相同且适宜条件下培养一段时间后，观察两组幼苗的生长状况。
③预期实验二结果：B1组幼苗：________________；B2组幼苗：____________________。
缺钾的完全培养液
正常生长
含钾溶液
含镍溶液
恢复正常生长
依旧出现钾元素缺乏症
[解析] (1)水是活细胞中含量最多的化合物，在人体细胞中存在形式有自由水和结合水；质量分数为0.9%的氯化钠溶液的渗透压和细胞外液相等，称为生理盐水；葡萄糖随着血浆运输到各个细胞被利用，这体现了自由水运输营养物质的功能。(2)钾是植物必需的元素之一，缺钾会导致植物出现相应的钾元素缺乏症，为了验证植物体中钾的作用不能被镍所代替，实验思路为：将足量正常甜瓜幼苗均分为A、B两组，相同且适宜条件下分别用等量完全培养液、缺钾的完全培养液培养；一段时间后，A组正常生长，B组出现钾元素缺乏症；再将B组均分为B1、B2两组，分别补充等量含钾溶液、含镍溶液，相同且适宜条件下培养一段时间后，观察各组幼苗的生长状况；该实验为验证性实验，故实验预期结果为：B1组幼苗：正常生长；B2组幼苗：依旧出现钾元素缺乏症。
7．植物的生长发育，除需要充足的阳光和水分外，还需要矿质元素，否则植物就不能很好地生长发育甚至死亡。不同矿质营养元素在植物组织中的含量差异很大，但各种矿质元素对植物是同等重要的。有学者研究了Mg对植物生长发育的影响，进行了如下实验，回答下列问题：
(1)Mg是构成细胞的________(填“大量”或“微量”)元素，Mg是植物生长所必需的，请依据你所学知识阐述其原因可能是_______________________________________________________。
大量
Mg是合
成叶绿素的重要元素，缺Mg导致叶绿素不能合成
(2)科学家用大麦做了一个培养实验，在培养液中添加Ca2+和K＋，一段时间后测定大麦根系和地上部分的Mg2+含量，得到如下表实验结果，分析表格可以得出的结论是_____________________________________________________。
Mg2+吸收量/[μmol Mg2+(10 g)-1·fw·8 h-1]
MgCl2 MgCl2＋CaSO4 MgCl2＋CaSO4＋KCl
根系 165 115 15
地上部分 88 25 6.5
Ca2+和K＋会抑制大麦根系和地上部分对Mg2+
的吸收
(3)Mg在果实成熟过程中会向果实转移，缺Mg时老叶和果实附近叶片会先变黄，症状明显。作物Mg的缺乏通常有两个方面的原因：一是土壤中Mg含量较低，不能满足植物的养分需求；二是土壤中Mg含量并不低，但根系对Mg的吸收量低。现有一叶片发黄的缺Mg植株，请你设计实验判断该植株缺Mg的原因是哪一种。
实验思路：
将该缺Mg植株放在含有_________________的完全培养液中，一段时间后观察______________________。
预期结果及结论：
若_____________________________，则植株缺Mg的原因是土壤缺Mg，无法满足营养需求；
若_______________________________，则植株缺Mg的原因是根系对Mg的吸收量低。
适宜浓度的Mg2+
叶片颜色是否变绿
植株的叶片颜色变绿
植株叶片颜色依然是黄色
[解析] (1)组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，Mg是植物生命活动所必需的大量元素，缺Mg会导致叶绿素不能合成，叶片变黄。(2)在培养液中添加了Ca2+和K＋之后，大麦根系和地上部分的Mg2+减少，说明Ca2+和K＋会抑制Mg2+的吸收。(3)作物Mg的缺乏通常有两个方面的原因：一是土壤中Mg含量较低，不能满足植物的养分需求；二是土壤中Mg含量并不低，但根系对Mg的吸收量低，要确定原因，需要把一叶片发黄的缺Mg植株置于含有适宜浓度的Mg2+的完全培养液中培养，一段时间后观察叶片是否恢复正常。如果恢复正常，叶片变绿，则说明是土壤中Mg含量较低，不能满足植物的养分需求；如果叶片依然是黄色，则说明土壤中Mg含量并不低，但根系对Mg的吸收量低。课时分层作业(4)
1 2 3 4 5 6 7
B D C C C C ABD
8．(除标注外，每空2分，共15分)(1)总含水量和自由水含量相对减少、结合水含量相对增多 避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身 (2)SA处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使细胞液浓度增高，小麦的结冰温度降低，进而提高小麦幼苗耐寒性(或答“SA处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使部分自由水转化为结合水，进而提高小麦幼苗耐寒性”)(3分) (3)参与物质组成或构成某些复杂的化合物，维持细胞和生物体正常的生命活动(3分) (4)选择生长发育状况相同的小鼠若干只，随机均分成甲、乙两组；甲组小鼠饲喂适量含钙的饲料；乙组小鼠饲喂等量的不含钙的饲料；将甲、乙两组小鼠放在相同且适宜的环境中饲养一段时间，观察小鼠是否出现抽搐现象并记录(3分) 甲组小鼠表现正常，乙组小鼠出现抽搐现象
1．B [水是活细胞中含量最多的化合物，A正确；干种子更利于储存的原因是自由水含量较少，降低了细胞代谢，B错误；生物的生命活动离不开水，不同种类生物体内的含水量不同，如一般水生生物的含水量多于陆生生物的，C正确；由于水分子间存在氢键，所以水的比热容大，水分子间氢键对于维持生物体温度的稳定起很大作用，D正确。]
2．D [随年龄增长，细胞代谢缓慢，结合水和自由水的比值增大，不能用曲线①表示，A错误；当细胞内结合水与自由水比例相对升高时，抗逆性增强，不可用曲线①表示，B错误；细胞内结合水与自由水比值增大时，新陈代谢速率会减慢，当超过一定的比值时，代谢速率达到相对稳定，不可用曲线②表示，C错误；玉米种子被烘干的过程中，所含自由水会逐渐减少，自由水和结合水比值会减小，不能用曲线③表示，D正确。]
3．C [②具有是细胞内良好的溶剂等多种功能，②为自由水，可以自由流动；①为结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，该部分水较少，丢失会导致细胞死亡，A、B正确。②自由水转化为①结合水，可降低代谢水平，提高植物抗寒性、抗旱性，C错误。①为结合水，则甲表示为细胞结构的重要组成部分；②为自由水，具有是良好的溶剂、能运送营养物质和代谢的废物、参与生化反应，为细胞提供液体环境等功能，故乙可以表示运输营养物质和代谢废物，丙可以表示为细胞提供液体环境，D正确。]
4．C [植物由根部吸收的无机盐既参与物质组成，又能维持细胞的形态和功能，如吸收的镁离子参与形成叶绿素等，A正确；无机盐一般需要溶解在水里，转变为离子形式再被吸收，B正确；烘干去除的主要是水，将植物叶片烘干后剩余物质主要是蛋白质，C错误；无机盐对于植物生长非常重要，如缺少镁离子可导致叶片发黄，D正确。]
5．C [由于质量分数为0.9%的氯化钠溶液(生理盐水)与人体细胞的渗透压相等，因此有利于维持细胞形态，A正确；当血浆中乳酸过多时，会使血液pH略有下降，血浆中的(一种无机盐)和乳酸反应生成乳酸钠和碳酸，碳酸分解为CO2和H2O，CO2随呼吸排出，多余的钠盐随尿液排出，这样就可以维持血浆pH的相对稳定，说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡也非常重要，B正确；哺乳动物体内Na＋含量减少，会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终会引发肌肉酸痛、肌无力等，C错误；铁是血红素的组成成分，说明无机盐可以组成细胞中的某些重要化合物，D正确。]
6．C [该实验对照组除了甲组以外，乙组在加入X前后生长情况的对比也形成了自身对照，A错误；实验材料、培养液浓度、培养温度等无关变量需保持相同且适宜，B错误；“？”处操作为加入X，随后观察该植株是否正常生长，若恢复正常，则说明X是必需的无机盐，否则不是，C正确；③处结论是“X是该植物生长所必需的无机盐”，D错误。]
7．ABD [水在葡萄植株内的存在形式有自由水和结合水两种形式，A正确；用低温(－10 ℃)处理，自由水含量减少，结合水增加，则部分自由水转化为结合水，B正确；结合水与自由水的比值增大有利于葡萄植株提高抗寒能力，C错误；实验结果反映不同葡萄品种的含水量变化不同，使得抗寒能力存在差异，D正确。]
8．(1)分析题图可知，从9月至12月，随着环境温度的逐渐下降，结合水的比例逐渐升高，自由水含量相对减少，由此可知小麦细胞内的水以结合水形式存在不易结冰，避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身，有利于增强小麦的抗寒性。(2)进一步研究发现，对小麦幼苗喷施一定量的外源水杨酸(SA)后，小麦幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量显著增加。说明外源水杨酸处理可提高小麦幼苗细胞中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量，使细胞液浓度增高，小麦的结冰温度降低，进而提高小麦幼苗耐寒性。(3)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，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参与物质组成或构成某些复杂的化合物，维持细胞和生物体正常的生命活动。(4)要验证“钙摄入过少，会出现肌肉抽搐现象”这一论题，自变量为是否摄入钙，因变量为是否出现肌肉抽搐现象，实验思路：选择生长发育状况相同的小鼠若干只，随机均分成甲、乙两组；甲组小鼠饲喂适量含钙的饲料；乙组小鼠饲喂等量的不含钙的饲料；将甲、乙两组小鼠放在相同且适宜的环境中饲养一段时间，观察小鼠是否出现抽搐现象并记录，预期结果：甲组小鼠表现正常，乙组小鼠出现抽搐现象。第2节 细胞中的无机物
1．指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用。
2．举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。
知识点1 细胞中的水
1．水的含量
(1)不同________生物的含水量有所差别，一般为60%～95%。
(2)水是构成细胞的__________，也是活细胞中含量__________的化合物。
(3)不同人体内的含水量对比：人体幼儿时期含水量比成年时期的含水量多；男人体内的含水量比女人体内的含水量多。
2．水的存在形式及作用
形式 自由水 结合水
概念 细胞中绝大部分的水呈__________，可以自由流动 与细胞内的其他物质结合的水
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%
作用 ①细胞内良好的______； ②参与___________________ 反应； ③为细胞提供______________ 环境； ④运送__________和代谢废物 是细胞结构的__________，存在形式主要是水与__________、多糖等物质结合，这样水失去__________和__________，成为生物体的构成成分
3．水的特性
(1)水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。
(2)水分子的空间结构及电子的________________________________________，
使水分子成为一个__________，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。
(3)由于水分子的极性，使水分子间形成氢键。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。同时，氢键的存在使水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
4．水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系
(1)细胞代谢方面：正常情况下，细胞内__________比例越大，细胞的__________就越旺盛。
(2)抗逆性方面：__________越多，细胞抵抗______________等不良环境的能力就越强。
基于对细胞中水的含量、特性及作用的认识，判断下列相关表述是否正确。
1．新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水，代谢旺盛。 ( )
2．水分在细胞内不参与细胞结构的组成。 ( )
3．细胞中的水大多以自由水状态存在。 ( )
4．水分子之间由于共价键的存在，水具有较高的比热容。 ( )
分析细胞中水的存在形式及其相互转化
1．刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，在这个过程中，种子丢失的主要是__________水。种子__________(填“有”或“没有”)活性。如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是__________水，种子__________(填“有”或“没有”)活性。
2．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”绘出植物在复苏过程中，细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图。
3．在盛夏晴朗、气温高的天气，将小麦晾晒一定的时间使水分降到12.5%以下，于下午3点前后聚堆，趁热入仓，整仓密闭，可长期保存。含水量降到12.5%时，小麦种子细胞中水的主要存在形式是什么？当自由水含量下降时，小麦种子抗寒能力增强的原因是什么？
[深化归纳]
1．自由水与结合水的比值与细胞代谢的关系
2．自由水和结合水的功能验证
1．水至善至柔，可刚可柔，可急可缓，孔子之教，无执而治。下列关于水的叙述正确的是( )
A．细胞中的结合水主要与蛋白质、脂肪等物质结合，失去溶解性和流动性
B．水可刚可柔，有时能够自由流动，这与水分子之间氢键的不断断裂和形成有关
C．水可以作良好的溶剂，因为小分子或离子都容易与水结合
D．由于氢键的存在，所以水的温度相对容易发生变化，具有较高的比热容
2．某植物体内结合水和自由水的相对质量分数随时间的变化情况如图所示。下列分析正确的是( )
A．进入冬天，该植物体内自由水的相对含量增加，结合水的相对含量减少
B．结合水和自由水均是细胞结构的重要成分
C．该植物9月份的细胞代谢强度比12月份的更旺盛
D．结合水/自由水的值下降，可防止植物细胞因结冰而损害自身
知识点2 细胞中的无机盐
1．存在形式和含量
(1)存在形式：细胞中大多数无机盐以__________的形式存在。
(2)含量：无机盐是细胞中含量__________的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。
2．无机盐的功能
生理功能 举例
是细胞结构的 _____________________________ ①Mg是构成__________的元素； ②Fe是构成__________的元素； ③P是组成______________的重要成分，也是组成细胞必不可少的许多化合物的成分
__________________________________________________________ ①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等； ②哺乳动物血液中Ca2+的含量太低，会出现抽搐等症状； ③渗透压的平衡； ④酸碱平衡
有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？
(P21旁栏思考)尝试表述Cl－的重要作用：
_____________________________________________________________________。
基于对细胞中无机盐的种类及生理功能的认识，判断下列表述是否正确。
1．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。 ( )
2．植物缺Mg或缺P均会影响其生长发育。 ( )
3．P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。 ( )
4．将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。 ( )
无机盐功能的分析与探究
1．人缺Fe会患贫血症，植物缺Mg叶片会发黄，由此说明无机盐具有的生理作用是什么？
2．Zn2+是激活色氨酸合成酶的必要成分，缺Zn2+会影响生长素合成导致植物生长受阻，通常会出现节间缩短，叶片变小呈簇生状，俗称“小叶病”。
(1)锌属于大量元素还是微量元素？该现象说明无机盐的作用是什么？
(2)为探究小叶病是否由缺锌引起，进行了如下设计，请补充实验步骤中的有关内容。
①将长势相同的幼苗分成2等份，分别培养在________________、________________这2种培养液中。②放在适宜的条件下培养一段时间，观察________________。
(3)若实验证明小叶病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是什么？增加步骤后的实验结果是什么？
[深化归纳]
1．常见无机盐的功能及缺乏症
2．无机盐功能的验证
(1)实验设计
(2)实验中的两个对照
①空白对照
②自身对照
3．运动会上，各种功能性饮料可为运动员补充水、能量、无机盐等营养。下列有关无机盐的叙述正确的是( )
A．人体内Ca2+过多时，会引起抽搐等症状
B．体内Na＋缺乏时，引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，肌肉酸痛、无力等
C．植物叶肉细胞缺Mg2+时，会影响植物花青素的合成，从而患上黄叶病
D．无机盐在细胞中大多以化合物的形式存在，含量少但作用大
4．为确定铁元素是否为植物生长发育所必需的元素，某生物学兴趣小组成员用大豆幼苗作为实验材料，并列出了一系列相关实验方案，其中正确的设计是( )
①以土壤为基质盆栽，浇灌缺铁的培养液 ②以土壤为基质盆栽，浇灌蒸馏水 ③以土壤为基质盆栽，浇灌含铁的蒸馏水 ④不用基质，只用完全培养液 ⑤不用基质，只用缺铁的完全培养液 ⑥不用基质，只用蒸馏水
A．选择①③进行实验 B．选择②③进行实验
C．选择④⑤进行实验 D．选择④⑥进行实验
1．水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。
2．自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分。
3．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，是细胞中含量很少的无机物。
4．一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分，许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要的作用。
1．(链接P20～21图文信息)《道德经》中有言“上善若水，水善利万物而不争”，地球上最早的生命孕育在海洋中，如图所示水分子间还存在氢键。下列有关水的叙述错误的是( )
A．加热时，热能需将氢键破坏来加快水分子运动，所以温度上升的慢
B．沿海的气候较内陆温和，冷热变化较小，原因就在于水分子间的氢键
C．每个水分子只能与其他水分子形成3个氢键进行连接
D．许多带有极性的分子都易溶于水，使水在所有细胞内都成为良好的溶剂
2．(链接P22思考·讨论)叶绿体因为含叶绿素而呈现绿色，血红蛋白因为其组成成分含血红素而呈现红色。下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图，下列相关叙述错误的是( )
A．由图可知Fe和Mg在细胞内都以化合物形式存在
B．人体内缺Fe或红细胞数量较少均会导致贫血
C．叶片缺Mg失绿的原因是Mg是构成叶绿素的重要元素
D．图示信息可表明无机盐是构成重要化合物的成分
3．(链接P22概念检测)水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述正确的是 ( )
A．细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应
B．同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高
C．将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐
D．不同种类的无机盐在细胞内存在状态及发挥的作用可能不同
4．在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中H2CO3含量减少时，则形成碱中毒，说明无机盐( )
A．是细胞的组成成分
B．能够维持血浆的正常浓度
C．能够维持生物体的酸碱平衡
D．在细胞中含量很少
5．农谚“有收无收在于水，收多收少在于肥”形象地说明了植物的生长发育离不开水和无机盐，适时适量地灌溉和追肥是农作物高产、稳产的保障。回答下列问题：
(1)土壤中含有种类较多的无机盐，无机盐被作物根系吸收后，在植株体内主要以________形式存在。吸收的Mg在叶肉细胞内可用来合成________，从而有利于光合作用的进行。
(2)农业生产上，施用的化肥的浓度会直接影响作物产量。肥料中甲、乙两种无机盐离子浓度与某种作物产量的关系如图所示。
①据图可知，该种作物对________(填“甲”或“乙”)无机盐离子的需求量更高。为获得最大产量，在施肥时应该控制甲、乙两种无机盐离子浓度分别为________(填图中字母)。
②农业生产上，施用化肥后常常需要灌溉，作物才能更好地生长，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③为了增产，在小麦的光照阶段适当施加氮肥可以提高小麦产量，原因之一是氮是组成蛋白质、核酸的必需元素，这体现了无机盐________________________的功能。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(4) 细胞中的无机物
(本套共8小题，共30分。第1～6小题，每小题2分；第7小题3分；第8小题15分。)
题组一 细胞中的水
1．地球上最早的生命孕育在海洋中，生命从一开始就离不开水。下列有关叙述错误的是( )
A．水是活细胞中含量最多的化合物
B．干种子更利于储存的原因是不含有水分
C．生物的生命活动都依赖水，生物体内的含水量因生物种类不同而有所差别
D．水分子间氢键对生命系统稳定性十分重要
2．结合下列曲线，有关水在生物体内含量的说法中，正确的是( )
A．曲线①可表示人一生中体内结合水和自由水的比值随年龄变化的曲线
B．曲线①可表示生物抗逆性与结合水和自由水的比值的关系曲线
C．曲线②可表示细胞代谢速率随结合水与自由水比值的变化
D．曲线③不能表示玉米种子在烘干过程中自由水和结合水比值的变化
3．如图表示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，丢失会导致细胞死亡
B．图中②指的是自由水，该部分水可以自由流动
C．存在形式由①转变成②，有利于提高植物的抗寒性、抗旱性
D．乙可以表示运输营养物质和代谢废物，丙可以表示为细胞提供液体环境
题组二 细胞中的无机盐
4．“落红不是无情物，化作春泥更护花”这一诗句蕴含着生物学知识：落花经微生物分解后形成的无机盐可被植物重新吸收利用。下列相关叙述错误的是( )
A．植物由根部吸收的无机盐既参与物质组成，又能维持细胞的形态和功能
B．无机盐主要以离子形式被吸收
C．将植物叶片烘干后剩余物质主要是无机盐
D．无机盐含量过少可导致植物出现相应病症
5．无机盐对生物体的生命活动起着重要作用。下列叙述不正确的是( )
A．医生给病人打点滴时要用质量分数为0.9%的氯化钠溶液溶解药物，这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用
B．肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸进入血液后，会与血浆缓冲对中的反应，说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡也非常重要
C．哺乳动物体内Na＋含量增加，最终会引发肌肉酸痛、肌无力等
D．血红素含 Fe2+，说明无机盐可以组成细胞中的某些重要化合物
6．为探究X是否为某种植物生长所必需的无机盐，某同学以该种植物幼苗为材料进行实验，实验设计及预期如下，下列叙述正确的是( )
过程 组别
甲组 乙组
操作1 含X完全 营养液 只缺X完全营养液
预期现象 正常生长 正常生长 生长异常
操作2 —— —— ？
预期现象 —— —— 仍异常 恢复正常
结论 —— ① ② ③
A．实验中的对照组只有甲组
B．实验中只需控制实验材料这一无关变量即可
C．“？”处操作为加入X
D．①③处结论是“X不是该植物生长所必需的无机盐”
7．(不定项)研究人员用低温(－10 ℃)处理3个不同品种的葡萄植株，研究低温胁迫下植物含水量的变化，得到下表所示的结果。下列叙述正确的是( )
品种 总含水量 自由水含量(%) 结合水含量(%) 结合水与自由水之比(%)
处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后 处理前 处理后
红地球 35.33 36.10 19.86 16.68 15.47 19.42 0.78 1.27
金手指 43.51 41.30 28.31 24.06 15.20 17.25 0.54 0.77
玫瑰香 48.56 47.65 31.48 31.10 17.08 16.51 0.54 0.59
A．水在葡萄植株内的存在形式有自由水和结合水
B．低温胁迫可能降低自由水含量，使部分自由水转化为结合水
C．结合水与自由水的比值增大不利于葡萄植株提高抗寒能力
D．实验结果反映不同葡萄品种的含水量和抗寒能力存在差异
8．(15分)Ⅰ.在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内会发生一系列适应低温的生理变化，抗寒力逐渐加强，该过程称为抗寒锻炼。我国北方晚秋及早春时，寒潮入侵，气温骤然下降，会造成植物体内发生冰冻，因而受伤甚至死亡，这种现象称为冻害。某科研团队对冬小麦在不同时期细胞内水的含量进行了研究，结果如图所示。
(1)据图分析，从 9 月至 12 月，小麦细胞内水分发生的变化为______________
______________________________，出现这种变化的意义是___________________________________________________________________________________________________。
(2)研究表明，对小麦幼苗喷施一定量的外源水杨酸(SA)后，小麦幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白等的含量显著增加。请分析喷施一定量的外源水杨酸可以提高小麦幼苗抗寒性的原因是
_____________________________________________________________________。
Ⅱ.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。
(3)被运送的牛奶、奶粉中含有钙、铁等元素。其中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，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_______________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)某生物学小组想要验证“钙摄入过少，会出现肌肉抽搐现象”这一论题，采用了小白鼠进行实验，请写出实验设计思路并预期实验结果。
实验设计思路：________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
预期实验结果：______________________________________________________
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