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第2章 组成细胞的分子
第2章 组成细胞的分子
细胞中的无机物
[拓宽教材]
1．(必修1 P34相关文字改编)下面相关生物体内含水量的比较，叙述错误的是( )
资料1：不同生物体中水的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
水的含量(%) 97 80～85 78 65 90 60～80
资料2：人体中几种不同器官或组织中水的含量
组织、器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心肌 血液
水的含量(%) 10 22 76 79 83
A．不同生物体内含水量不同
B．骨髓细胞中含结合水相对较多
C．同一生物体内，不同器官的含水量不同
D．一般代谢旺盛的组织、器官含水量较少
答案：D
2．(必修1 P36“与生活的联系”改编)剧烈运动大量出汗后，补充水分的首选是凉开水还是淡盐水？_________________________________________________________________。
理由为___________________________________________________________________。
答案：淡盐水 为了保持体内的水盐平衡
[精练好题]
3．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与休眠种子的相同
答案：D
4．(2019·武汉外国语学校期中)研究表明，溶液浓度升高，冰点降低。“霜打”后的青菜格外“甜”。下列分析错误的是( )
A．结合水增多，增强抗寒能力
B．多糖水解成单糖，细胞液浓度升高，冰点降低
C．霜打后的青菜细胞中不再有自由水
D．该现象为青菜对低温环境的一种适应
解析：选C。低温来临，青菜中的自由水转化为结合水，以增强其抗寒能力，A正确；细胞质、细胞液中的多糖降解为单糖以提高细胞液浓度，降低冰点，提高抗寒抗冻能力，B正确；霜打后的青菜细胞中自由水转化为结合水，导致自由水减少，结合水增多，而不是没有自由水，C错误；该现象为青菜对低温环境的一种适应，避免温度降低造成其茎叶结构损伤，D正确。
5．(2019·大庆四中高一期中)养花的人有时会把树枝燃烧后剩下的草木灰倒在花盆中。这实际上是给植物施加了( )
A．蛋白质 B．核酸
C．无机盐 D．植物所需全部元素
解析：选C。由于蛋白质、核酸等有机物容易燃烧，树枝燃烧后剩下的草木灰主要含有无机盐，可以为植物生长提供无机盐，C、H、O不是无机盐，是生物体的必需元素。
6．(2019·海南安定中学期中)下列关于水和无机盐的叙述，不正确的是( )
A．运动员饮料中含钾、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．同一种生物在不同的生长发育阶段，体内的含水量不同
C．叶绿素分子含镁、血红蛋白含铁，说明无机盐在细胞内主要是以化合物的形式存在
D．哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状，说明无机盐离子具有维持正常生命活动的作用
解析：选C。运动员饮料中含钾、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；同一种生物在不同的生长发育阶段，体内的含水量不同，如幼年时期细胞中含水量多于老年时期，B正确；叶绿素分子含镁、血红蛋白含铁，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形式存在，C错误；哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状，说明无机盐离子具有维持正常生命活动的作用，D正确。
7．下表为不同条件或生物不同部位的含水量或比值(用a表示)。则表中数据符合实际的是( )
选项 不同条件或生物不同部位的细胞 对比
A 结合水所占比值：萌发的种子(a1)、休眠的种子(a2) a1>a2
B 自由水含量：植物幼嫩部位(a1)、衰老部位(a2) a1
C 总含水量：春季的松树(a1)、冬季的松树(a2) a1D 自由水/结合水：热带植物(a1)、温带植物(a2) a1>a2
解析：选D。萌发的种子代谢旺盛，自由水相对较多，结合水相对较少，A错误；幼嫩部位比衰老部位的代谢旺盛，自由水含量高，B错误；冬季的松树为了抗低温，自由水大量减少，因此，含水量低于春季，C错误；热带地区水分充足，植物代谢旺盛，自由水与结合水的比值高于温带植物，D正确。
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细胞中的无机物
1．下列关于水的说法，不正确的是( )
A．水生生物和陆生生物活细胞中含量最高的化合物都是水
B．水是生命之源，一切生命活动都离不开水
C．细胞衰老时，自由水与结合水的比值会降低
D．一般而言，抗干旱的植物体内自由水与结合水的比值与一般植物相比要高
解析：选D。水是活细胞内含量最高的化合物，A正确；生物体内的各种生化反应都必须在以水为基础的环境中进行，离开水一切生命活动都将不能进行，B正确；与幼嫩的细胞相比，衰老的细胞内自由水的含量下降，则自由水与结合水的比值会降低，C正确；细胞内结合水含量上升时，会增强其抗旱、抗寒等抗性，因而抗干旱植物体内自由水与结合水的比值与一般植物相比要低，D错误。
2．幼小植物体内自由水与结合水比值不断增大时，植物体内新陈代谢活跃，生长迅速；自由水与结合水比值不断减小时，植物体内的新陈代谢减弱，生长缓慢。下面解释正确的是( )
①结合水是构成植物细胞结构的一部分 ②结合水参与某些代谢反应 ③自由水是各种代谢活动的介质 ④自由水参与某些代谢反应
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：选C。自由水是良好的溶剂，营养物质和代谢废物在水中运输，自由水又参与一些代谢过程，因此自由水与结合水的比值增大时，代谢加快。
3．现有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麦分别贮存于条件相同的四个粮仓中，在贮存过程中，有机物损耗最少的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
解析：选A。活的小麦种子细胞中含水量高，细胞代谢旺盛，消耗有机物多；细胞中含水量低，细胞代谢缓慢，消耗有机物少。
4．月季体内含有大量的水分，当它丢失了其中的一种水分后，很快就死掉了，这种水是( )
A．自由水 B．结合水
C．结晶水 D．蒸发水
解析：选B。生物体细胞内的水以两种形式存在，一种是自由水，另一种是结合水。结合水在细胞中的含量很少，但这部分水是细胞结构的重要组成成分，一旦丢失，细胞的生命活动就会受影响。
5．(2019·舟山高一检测)水是生命之源，下列对生物体内水的描述，不正确的是( )
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，是各种代谢活动的介质
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
解析：选D。结合水在细胞中与其他化合物相结合，含量较为稳定，一般维持在4.5%左右；自由水在细胞中以游离的形式存在，是细胞内良好的溶剂，是各种代谢活动的介质，运送养料与废物；植物冬天为了增强抗逆性，自由水转化为结合水，结合水所占比值高；不同器官含水量有所不同，血液中主要含有自由水，故呈现液态，心肌内含结合水较多，较为坚韧。
6．磁共振技术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．人体内的不同组织和器官的含水量是不一样的
B．水在细胞中的存在形式及功能是不会改变的
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，细胞代谢速率往往会发生改变
解析：选B。不同组织和器官的含水量不同。水在细胞中的存在形式是自由水和结合水，二者可以发生转化，所以功能可以改变。组织发生病变，会影响组织内酶的合成和特性，化学变化会发生改变，细胞的代谢速率也会改变。
7．(2019·江苏苏州高一期末)第31届夏季奥林匹克运动会在巴西里约热内卢举行，一名马拉松比赛参赛者在跑完全程后，下肢肌肉突然发生抽搐，这是因为大量排汗而向外排出了过量的( )
A．水 B．钙盐
C．钠盐 D．尿素
答案：B
8．人体的骨骼和牙齿中含Ca2＋和PO，这说明无机盐具有的生理功能是( )
A．细胞和生物体结构的重要成分
B．维持细胞正常的形态和功能
C．调节细胞的酸碱平衡
D．维持细胞正常的生命活动
解析：选A。Ca2＋和PO是骨骼和牙齿的重要组成成分。
9．(2019·河南郑州一中高一期中)进行异体器官移植时，器官在被剥离后必须马上放入一种“特殊液体”中，对这种“特殊液体”的成分及其作用的分析，正确的是( )
A．有红细胞，为离体器官提供氧气
B．有免疫细胞，清除抗原
C．有氯化钠，保持细胞形态
D．有多种水解酶，为细胞提供生物催化剂
解析：选C。进行器官移植前的关键是保护器官正常的生理形态，防止细胞脱水导致器官坏死，因此要将器官放在与其等渗的生理盐水中保存。
10．下图是一种叶绿素分子(左)和血红蛋白分子(右)的局部结构简图，下列说法错误的是( )
A．合成叶绿素和血红蛋白分别需要Mg2＋和Fe2＋
B．植物体缺Mg2＋会影响光合作用
C．人体缺Fe2＋会影响血红蛋白对氧的运输
D．Mg和Fe分别存在于植物和动物细胞中
解析：选D。Mg2＋是合成叶绿素必需的，叶绿素是光合作用必需的色素；而Fe2＋是血红蛋白的组成成分，缺乏就会影响红细胞的功能；Fe和Mg在动物体和植物体细胞中都存在。
11．(2019·黑龙江鸡西高一检测)下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，据图分析，下列叙述不正确的是( )
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．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐降低
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
解析：选C。由题图可知，在小麦种子成熟过程中，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态；种子成熟过程中，自由水大量减少，从而增强种子的抗性，这是种子水分减少的主要原因，种子水分的减少并非是植物吸水减少的结果。
12．(2019·成都七中高一期中)某校研究性学习小组在进行验证Ni是植物必需矿质元素的实验时，设计了以下四组实验，你认为其中最恰当的是( )
解析：选C。沙土中也含有Ni元素，缺Ni的营养液加入沙土后也具有Ni元素，A错误；植物生长发育的必需矿质元素有很多种，缺一不可，B项中的实验组和对照组都因缺少多种矿质元素无法生长，B错误；C项中的对照组是完全营养液，实验组是缺Ni营养液，遵循对照原则和单一变量原则，C正确；沙土中含有Ni元素，D项中对照组和实验组都含有Ni元素，D错误。
13．(2019·湛江高一检测)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：
(1)种子在入仓之前需晾晒，所去除的水分主要是细胞中的________水。
(2)将干种子用水浸泡后能萌发，但干种子不经水浸泡不能萌发，这说明
________________________________________________________________________。
(3)新鲜的鸡蛋清呈液态胶状，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________。
答案：(1)自由 (2)自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛 (3)结合水 组成成分 自由水
14．(2019·成都七中高一期中)植物的种子都有一定的寿命，种子要安全储存，首先要晒干，在低温、低湿、低氧的环境下可适当延长种子的贮藏时间。植物种子需要浸润在水中或者潮湿的土壤中，以及提供一定浓度的氧气才能够萌发。研究发现在种子萌发过程中种子内贮存的淀粉开始大量消耗，提供能量促使种子萌发；若土壤中镁的含量低，萌发的幼苗叶片变黄，当严重缺镁时幼苗坏死。请回答下列问题：
(1)种子细胞中水的存在形式是__________________，萌发过程中种子吸水主要是增加__________的含量。
(2)淀粉的消耗过程需要水的参与，说明水的生理作用是_________________________；镁在幼苗发育过程中的生理作用是____________________________。
(3)探究细胞含水量分别为1%、5%、9%、13%、19%的种子储存一年后的发芽率，实验结果如表所示：
含水量 1% 5% 9% 13% 19%
发芽率 0 30% 95% 88% 0
①在适宜的温度条件下测定五组实验种子的发芽率，还应提供的条件是____________。
②含水量为1%的水稻种子发芽率为零，可能的原因是_______________________。
解析：(1)种子细胞中水的存在形式有自由水和结合水两种，萌发过程中种子吸水主要是增加自由水的含量。(2)淀粉的消耗过程需要水的参与，说明水的生理作用是作为细胞代谢过程的反应物或生成物；镁元素可以合成叶绿素，促进幼苗进行光合作用，即镁元素是某些复杂化合物(如叶绿素)的重要组成物质。(3)①种子要进行有氧呼吸，要适宜通风。②含水量为1%的水稻种子发芽率为零，原因可能是种子含水量过低，胚细胞缺水死亡，种子失去生活力。
答案：(1)自由水和结合水 自由水
(2)作为细胞代谢过程的反应物或生成物 镁元素是某些复杂化合物(如叶绿素)的重要组成物质
(3)①适宜通风 ②种子含水量过低，胚细胞缺水死亡，种子失去生活力
15．(2019·江西九江七校高一联考)某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，证实上面的猜测哪个正确。
(1)材料用具：三株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
(2)实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状。根据全素培养液和相应缺锌、缺镁的培养液对苹果生长发育的比较，判断小叶病的病因。(注：全素培养液是指含有植物生长所需全部必需元素的培养液，缺锌、缺镁的培养液是除锌或镁元素外其他必需元素齐全的培养液)
(3)方法步骤：
①首先配制全素培养液、缺锌培养液和__________培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
②将三株苹果幼苗分别培养在上述三种培养液中。
③放在适宜的条件下培养一段时间，观察苹果幼苗的生长发育状况。
(4)结果预测和分析：
①________缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有，则说明____________________；若C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有，则说明____________________；若B、C两缸内的幼苗都不表现为小叶病，则说明____________________。
(5)若实验证明苹果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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(3)①由实验目的分析出实验的自变量是培养液中是否含有锌元素和镁元素，实验还应遵循对照原则，因此实验分为三组，一组是全素培养液作为对照，一组是缺锌的培养液，一组是缺镁的培养液。(4)结果预测和分析：①A缸是全素培养液，因此A中的苹果幼苗正常生长。②如果苹果小叶病是由缺锌引起的，则B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有小叶病；如果苹果小叶病是由缺镁引起的，则C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有小叶病。如果苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关，则B、C两缸内幼苗与A相同，都不表现为小叶病。(5)由题意可知，该实验的目的是证明苹果小叶病是由缺锌引起的，还应增加一组实验，在缺锌培养液B中加入一定量的含锌的无机盐，观察苹果幼苗的小叶病是否恢复正常，若恢复正常，说明苹果小叶病确实是由于缺锌引起的。
答案：(3)①缺镁
(4)①A ②苹果小叶病是由缺锌引起的 苹果小叶病是由缺镁引起的 苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关
(5)在缺锌培养液B中加入一定量的含锌的无机盐(放在适宜条件下培养一段时间，观察苹果幼苗的生长发育情况。一段时间后小叶病消失，幼苗恢复正常生长)
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