课件51张PPT。第2节
细胞中的无机物一、细胞中的水
1.水的含量及特点:
请依据细胞中水的存在形式及作用,判断下列说法的正
误:
(1)水是活细胞内含量最多的化合物。 ( )√(2)不同种类生物的细胞中含水量有差异,同一生物不
同细胞内含水量相同。 ( )
提示:同一生物的不同细胞内含水量不同,如人体内的
骨骼细胞中含水量低于心脏。×(3)水在细胞内不参与细胞结构的组成。 ( )
提示:细胞内的水有自由水和结合水,其中结合水是细
胞结构的重要组成成分。
(4)自由水可参与运输营养物质和代谢废物。 ( )×√(5)自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱有关。
( )
(6)各种生物的一切生命活动离不开水。 ( )√√【激疑】
种子被晒干后,还含有水吗?
提示:种子晒干过程中失去大量的自由水,但是结合水的含量基本不变。 2.水的理化特性与分子结构(连线):3.水的存在形式及作用:游离相结合良好溶剂生物化学反应营养物质代谢废物重要组成部分4.自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系:
(1)自由水/结合水越大,细胞的代谢就越_____;
(2)结合水/自由水越大,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环
境的能力就_____。旺盛越强二、细胞中的无机盐
1.存在形式和含量:2.功能及实例(连线):【激疑】
豆芽是大豆浸水萌发的产物,豆芽的生长是否不需要无机盐?为什么?
提示:豆芽的生长需要无机盐,因为无机盐在生物体内起重要作用。 知识点一 细胞中水的存在形式及作用
1.自由水与结合水的相互转化:
(1)条件:
自由水 结合水(2)实例:
①烘干种子时,部分结合水转化为自由水散失掉。
②北方冬小麦在冬天来临时,部分自由水转化为结合水。2.自由水和结合水的功能验证:3.自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系:
(1)图示:(2)曲线: (3)在生产中的应用:
①种子萌发时,需要吸收水分,增加自由水含量。
②种子储存前晒干是为了降低自由水含量,降低代谢速率,以延长储存时间。
③越冬作物减少灌溉,可提高作物对低温的抗性。【思考·讨论】
1.晒干的种子和烘干的种子均不能萌发,原因是否相同?说出你的理由。(生命观念、科学思维)
提示:不同。晒干的种子不能萌发是因为自由水含量减少,细胞代谢减弱,而烘干的种子不能萌发是因为结合水减少,种子细胞结构遭到破坏。 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。(科学思维、社会责任)
提示: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。【素养案例】
生物体内含水量可变化,且自由水和结合水可相互转化。如图所示曲线错误的是( )【解题导引】
(1)明确坐标含义:纵坐标的含义不同,横坐标表示时间。
(2)分析曲线走势:依据横纵坐标间的相互关系,分析曲线变化趋势,对照曲线得出答案。 【解析】选D。自由水含量与细胞代谢强度呈正相关,
细胞代谢加快,则自由水含量增加,结合水含量减少,A
项正确;随着年龄的增长,生物体内细胞代谢逐渐减弱,
则自由水/结合水的值逐渐减小,B项正确;小麦开花后
时间即小麦种子成熟时间越长,小麦种子中的水分含量
越少,C项正确;9月至11月,温度逐渐降低,则植物体内
结合水含量相对上升,而自由水含量相对下降,即结合水/自由水比值逐渐增强,植物抗寒能力增强,D项错误。
【方法规律】细胞内水的存在形式及变化规律
(1)环境恶化——自由水↓,结合水↑。
(2)细胞衰老——自由水↓,结合水↑。
(3)生命活动增强——自由水↑,结合水↓。【素养·探究】——情境迁移
在冬季来临时,随着气温的逐渐降低,植物体内发生了一系列适应低温的变化,如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。研究表明,细胞内溶液浓度升高,冰点降低。 (1)结合所学知识及上述信息,解释“霜打的茄子——蔫儿了”。(生命观念)
提示:当外界温度降低时,茄子中的自由水含量减少,导致表皮皱缩。(2)有些蔬菜富含淀粉,但“霜打”后的蔬菜格外“甜”。请结合所学知识解释其原因。(科学思维)
提示:温度降低,蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖,增大了细胞液浓度,降低了细胞液的冰点,使细胞不容易冻坏,可溶性糖主要是葡萄糖,所以蔬菜变甜了。【素养·迁移】
生命离不开水。下列关于水的叙述不正确的是 ( )
A.结合水是细胞结构的重要组成部分
B.血浆中的水大部分是自由水
C.肌肉细胞内的水大部分是结合水
D.自由水是细胞内的良好溶剂 【解析】选C。一部分水与细胞内其他物质结合形成结合水,结合水是细胞结构的重要组成部分;自由水以游离的形式存在,可以自由流动,是细胞内的良好溶剂,血浆和肌肉细胞中大部分水都是自由水。【补偿训练】
豌豆的种子有圆粒和皱粒。圆粒种子含淀粉多,成熟时能有效地保留水分。而皱粒种子含蔗糖多,在成熟时由于失水而皱缩。上述圆粒种子保留的水分和皱粒种子失去的水分 ( ) A.前者主要是结合水,后者是自由水
B.两者主要都是结合水
C.前者主要是自由水,后者是结合水
D.两者主要都是自由水【解析】选A。结合水是水在生物体和细胞内的存在状
态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水。也就是
说结合水主要是和种子中的淀粉结合在一起,因此圆粒
种子中保留的水是结合水。自由水不被植物细胞内胶
体颗粒或大分子所吸附,能自由流动,并起溶剂作用。
皱粒种子中淀粉含量少,蔗糖含量高,也就是说自由水不能与淀粉(或蛋白质)结合,它主要与蔗糖溶解在一起,因此皱粒种子失去的水分为自由水。知识点二 无机盐的存在形式及作用
1.无机盐存在形式及作用的两点归纳:
(1)无机盐并不都以离子的形式存在,如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在。
(2)无机盐在细胞内含量很低,但其作用非常重要,且需要保持一定的量,缺失和过多都可能影响生命活动。2.无机盐参与构成的常见化合物:
N:蛋白质、叶绿素、核苷酸等
P:核苷酸、磷脂
Mg:叶绿素
S:含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素)
Fe:动物血红素
I:甲状腺激素等【思考·讨论】
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。(科学思维) 提示: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。【素养案例】
无机盐在细胞中含量虽然很少,但其作用巨大,下列关于无机盐的叙述中,正确的是( )
A.运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关
B.叶绿素分子含镁、血红素含亚铁,说明无机盐在细胞内主要是以化合物的形式存在C.食用加碘盐时,碘含量越多越好
D.同学们踢球时大量出汗导致钠离子含量降低,就会出现抽搐的症状【解析】选A。运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关,A正确;叶绿素分子含镁、血红素含亚铁,说明无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成成分,而无机盐在细胞内主要以离子的形式存在,B错误;碘含量并不是越多越好,C错误;人体血液中的钙离子含量过低时,会出现抽搐的症状,D错误。【素养·探究】——母题追问
科学探究——实验分析
上题B项中Mg是叶绿素的重要组成元素,某同学设计实验验证镁是植物必需的矿质元素,思路如下: 将生理状况相同的植物幼苗若干均分为A、B两组,用完全培养液培养A组,缺Mg培养液培养B组。观察两组叶片是否发黄,若B组叶片发黄,再补充镁离子,观察是否能恢复。(1)实验分析:实验组:____;对照组:____;自变量:___
_______;因变量:_______________。
(2)实验结果:A组叶片绿色,B组__________________
______________B组A组Mg的有无叶片颜色的变化叶片变黄,补充镁离子,恢复绿色。【素养·迁移】
尽管无机盐在细胞中所占比例很小,但对细胞和生物体的生命活动起着重要作用。下列症状不可能是由于缺乏无机盐引起的是 ( )A.人类的地方性甲状腺肿
B.人类的糖尿病
C.某儿童患佝偻病
D.菠菜嫩叶发黄 【解析】选B。地方性甲状腺肿是因为缺少碘,儿童缺钙会患佝偻病,菠菜嫩叶发黄是因为缺少氮、镁等矿质元素;糖尿病主要是胰岛素分泌不足造成的。【补偿训练】
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【解析】选D。由缺锌会导致大脑发育不良可知,锌对于生物的生命活动有重要影响,该事实与酸碱平衡和维持细胞形态及渗透压的调节无直接关系。【课堂回眸】课堂检测·素养达标
【概念·诊断】
1.水和无机盐是细胞的重要组成成分。下列相关表述错误的是_________。?
①水和无机盐在细胞中的含量很少,却具有重要作用
②水和无机盐均可以参与细胞的构建
③种子萌发时细胞中自由水与结合水的比值上升
④无机盐离子对于维持细胞的酸碱平衡非常重要
⑤同一个体不同发育时期的细胞含水量基本相同
【解析】选①⑤。无机盐在细胞中含量很少,但有重要作用,水是细胞中含量最多的化合物,①错误;结合水是细胞结构的重要组成部分,某些无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分,②正确;种子萌发时细胞代谢加强,结合水向自由水转化,自由水与结合水的比值上升,③正确;无机盐离子对于维持细胞的酸碱平衡非常重要,④正确;同一个体不同发育时期的细胞含水量不同,幼年个体含水量高于老年个体,⑤错误。
2.种子在晒干过程中重量减轻,减少的主要是 ( )
A.自由水 B.结合水 C.无机盐 D.蛋白质
【解析】选A。种子在晒干过程中,减少的主要是自由水。
3.医院里为病人输液给药时,使用0.9%的NaCl溶液的目的是 ( )
A.消毒 B.维持细胞正常形态
C.增强免疫能力 D.提供能量
【解析】选B。生理盐水与体液为等渗溶液,注射时不会引起内环境渗透压改变,在生理盐水溶液中细胞可保持正常形态。
4.无机盐在细胞中发挥着重要的作用,下列与其功能无关的是 ( )
A.是细胞中的能源物质之一
B.是某些复杂化合物的重要组成成分
C.能维持生物体的生命活动
D.能维持细胞的酸碱平衡
【解析】选A。无机盐不是能源物质;无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分;无机盐能维持生物体的生命活动;无机盐能维持细胞的酸碱平衡。
5.某人近来脸色苍白、四肢无力,总是感到头昏眼花,到医院里进行血常规化验,医生发现其血红蛋白含量减少。如果你是医生,除了对他进行药物治疗外,还应建议他在饮食上补充下列哪种食品 ( )
A.含糖较多的食品 B.含铁丰富的食品
C.含钙丰富的食品 D.含锌丰富的食品
【解析】选B。糖类是能源物质,不会影响血红蛋白的含量,故A错误。血红蛋白的合成需要铁的参与,血红蛋白减少很可能是缺少铁,所以应多补充含铁丰富的食品,故B正确。含钙少会引起抽搐,故C错误。锌参与代谢但不影响血红蛋白的形成,故D错误。
【思维·跃迁】
6.如图所示为刚收获的小麦种子所做的不同处理方式,下列说法正确的是 ( )
刚收获的种子甲乙残留物丙
A.甲的抗寒能力弱,新陈代谢旺盛
B.乙中含有的元素最多的是氧,在适宜条件下也不能萌发
C.晒干和烘烤过程中小麦种子失去的化合物不相同
D.残留物丙在小麦种子里主要以离子的形式存在
【解题导引】(1)图示信息:图中经晒干处理过程,种子散失的主要是自由水,烘烤处理后种子散失的主要是结合水,燃烧处理后剩余的为无机盐。
(2)关键知识:自由水含量多少与新陈代谢强弱呈正相关,结合水含量多少与抗逆性强弱呈正相关。
【解析】选D。甲为晒干后的种子,其自由水含量减少,抗寒能力增强,新陈代谢减弱,A错误;乙为烘干种子,含有的元素最多的是碳,由于结合水丧失,在适宜条件下也不能萌发,B错误;晒干、烘烤过程使小麦种子失去了相同的化合物——水,C错误;残留物丙为无机盐,在刚收获的小麦种子里主要以离子的形式存在,D正确。
【拓展·探究】
7.阅读短文,回答有关问题。
铁是合成人体血红蛋白不可缺少的成分,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
1 300 g,其中99%存在于骨骼,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,血钙过高会引起肌无力。
(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)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?
【解析】(1)贫血主要是由于人体内血红蛋白少或红细胞数目少引起的,红细胞和血红蛋白的功能是运输氧气,因此贫血症患者会使血液运输O2的功能降低;血红蛋白是一种含铁的蛋白质,因此一般的贫血症患者除要补充铁以外,还应多吃一些含蛋白质丰富的食物。
(2)在人体中骨骼和牙齿等骨组织中钙含量高。
(3)由铁、钙在人体中的作用可以说明无机盐不仅参与机体的组成,还对于维持细胞和生物体正常的生理活动具有重要作用。
答案:(1)O2 蛋白质 (2)B (3)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。
课时素养评价 四
细胞中的无机物
(20分钟 50分)
一、选择题(共7小题,每小题4分,共28分)
1.某细胞中的含水量为:结合水/自由水=1/8,在水分总量不变的情况下,适当降低温度,则上述比值将 ( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定
【解析】选A。在水分总量不变的情况下,适当降低温度,细胞代谢活动减弱,自由水含量减少,结合水含量增加,则结合水/自由水的比值增大。
【补偿训练】
下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是 ( )
A.休眠的蚕豆子叶细胞
B.玉米的叶肉细胞
C.洋葱根尖分生区细胞
D.成熟柑橘的果肉细胞
【解析】选A。与玉米叶肉细胞、洋葱根尖分生区细胞、成熟柑橘果肉细胞相比,休眠的种子,细胞代谢活动最弱,结合水相对含量最高,自由水相对含量最低。
2.碳酸酐酶含有一条卷曲的多肽链和一个锌离子。该酶能催化反应H2CO3CO2+H2O。以上现象说明锌离子不参与( )
A.调节细胞外液渗透压
B.组成体内化合物
C.维持pH稳定
D.维持正常生命活动
【解析】选A。题干信息没有涉及渗透压的变化,因此不能说明锌离子能调节细胞外液渗透压。碳酸酐酶含有一条卷曲的多肽链和一个锌离子,这说明锌离子是碳酸酐酶的组成成分。碳酸酐酶能催化反应,说明锌离子通过形成酶参与了酸碱平衡的维持。由以上实例说明锌离子对维持正常生命活动具有重要作用。
3.英国医生塞达尼·任格在对离体蛙的心脏进行的实验中发现,用不含钙的生理盐水灌注蛙的心脏,收缩不能维持;用含有少量钙和钾的生理盐水灌注时,蛙的心脏可持续跳动数小时。该实验证明,钙盐和钾盐 ( )
A.是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分
B.对维持生物体的生命活动有重要作用
C.对维持细胞的形态有重要作用
D.为蛙心脏的持续跳动提供能量
【解析】选B。用不含钙的生理盐水灌注蛙的心脏,收缩不能维持;用含有少量钙和钾的生理盐水灌注时,蛙的心脏可持续跳动数小时。蛙心脏的细胞收缩与持续跳动属于生命活动的范畴,因此两者对比分析,能说明钙盐和钾盐对维持生物体的生命活动有重要作用,B正确。
4.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含水量相同
【解析】选D。大部分营养物质必须溶解在水中才能在细胞中运输,A项正确;水是细胞鲜重中最重要的组成成分,B项正确;水作为反应物参与光合作用和细胞呼吸过程,C项正确;休眠种子里的水分远远小于萌发种子里的水分,D项错误。
【互动探究】
(1)上题B选项中的水是否只是自由水?
提示:不是,水包括自由水和结合水。
(2)上题D选项中萌发种子中含水量较多的意义是什么?
提示:萌发种子的含水量较多,可提高新陈代谢速率,为种子萌发提供能量。
5.如图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化,下列叙述错误的是 ( )
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.种子的鲜重随着种子的成熟发生改变
C.种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
D.种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反
【解析】选C。由图可知,小麦种子成熟过程中水分的相对含量逐渐降低,种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态,A正确;种子的鲜重在成熟过程中由于含水量降低的幅度大于干物质增加的幅度,因此种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减小,B正确;种子中水分减少的主要原因是生物体自身的调节,不是植物吸收水分减少,C错误;种子成熟期间干物质相对含量升高,水分的相对含量下降,种子萌发时干物质的相对含量降低,水分的相对含量上升,D正确。
6.Mg2+是许多酶的激活剂,能激活硝酸还原酶,缺乏Mg2+的植物就无法利用硝酸盐,这说明无机盐离子的作用是 ( )
A.细胞内某些复杂化合物的重要组成成分
B.对维持生物体的生命活动有重要作用
C.对维持细胞的酸碱平衡有重要作用
D.对维持细胞的渗透压有重要作用
【解析】选B。Mg2+是许多酶的激活剂,能激活硝酸还原酶,缺乏Mg2+的植物就无法利用硝酸盐,说明无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用。综上所述,A、C、D不符合题意,B符合题意。
7.磁共振成像技术(MRI)可应用于临床疾病诊断。因为许多疾病会导致组织和器官内的水分发生变化,这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。下列有关叙述错误的是 ( )
A.构成人体的不同组织和器官含水量是不一样的
B.水在细胞中的存在形式及功能是不变的
C.组织发生病变,会影响组织内的化学变化
D.发生病变的器官,新陈代谢速率往往会发生改变
【解析】选B。水是细胞中含量最多的化合物,水在细胞中的存在形式及功能并不是一成不变的,人体在不同环境下,体内代谢强度不同,细胞内自由水的含量会发生改变;人体中不同组织和器官的代谢强弱不同,是与含水量相对应的;组织或器官病变,代谢强度降低,细胞内的生物化学反应会受到影响。
二、非选择题(共2小题,共22分)
8.(8分)根据所学知识回答下列问题:
(1)化合物含量能占到植物体70%的是______________。?
(2)在冬季来临之前,植物体内的________含量增加,________含量减少,以适应低温变化。?
(3)晒干的种子中水的含量约为13%～15%,这些水存在的状态主要是______。?
(4)一年中,盆栽植物的土壤干重仅减少了几克,你认为土壤中减少的物质是______。?
【解析】(1)化合物含量能占到植物体70%的是水。
(2)在冬季来临之前,代谢减慢,植物体内的结合水含量增加,自由水含量减少,以适应低温变化。
(3)晒干的种子中水的含量约为13%～15%,这些水存在的状态主要是结合水。
(4)盆栽植物从土壤中吸收无机盐。
答案:(1)水 (2)结合水 自由水
(3)结合水 (4)无机盐
【实验·探究】
9.(14分)探究镍是植物生活所必需的无机盐。
材料用具:完全营养液甲、缺镍的营养液乙、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐。
(1)方法步骤。
①将长势相似的玉米幼苗分成数量相同的两组;
②将一组玉米幼苗放在缺镍的营养液乙中培养,另一组玉米幼苗放在_____
___________________________________________;?
③_______________________________________________________________。?
(2)实验预期:甲营养液中玉米幼苗正常生长;___________________________
__________________________________________________________________。?
(3)为进一步验证镍一定是必需的无机盐,还应增加的实验步骤是?____?_____
___________________________________________________________________;
结论是_________________________________________________。?
【解析】(1)实验设计要遵循对照和单因子变量原则。一组玉米幼苗放在缺镍的营养液乙中培养,则另一组玉米幼苗应放在等量的完全营养液甲中培养。然后将两组玉米幼苗放在相同的适宜环境中培养数天。(2)若乙营养液中玉米幼苗不能正常生长(或表现出缺素症),则镍可能是必需的无机盐,若乙营养液中的玉米幼苗也能正常生长,则镍不是玉米必需的无机盐。(3)要确定不能正常生长的一组确实是因缺镍导致的,要进行二次实验,应在缺镍的营养液乙中加入一定量的含镍的无机盐,一段时间后,观察玉米幼苗能否恢复正常生长。
答案:(1)②等量的完全营养液甲中培养
③将两组玉米幼苗放在相同的适宜环境中培养数天,观察实验结果
(2)若乙营养液中玉米幼苗也正常生长,则镍不是植物必需的无机盐;若乙营养液中玉米幼苗不能正常生长(或表现出缺素症),则镍可能是植物必需的无机盐
(3)在缺镍的营养液乙中加入一定量的含镍的无机盐,一段时间后,原来异常的玉米幼苗恢复正常生长(或病症消失) 镍是必需的无机盐
