1、第第 2 节节细胞中的无机物细胞中的无机物内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.简述水在细胞中的存在形式和重要作用。2.简述无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。1.生命观念通过对组成细胞的水和无机盐的学习，建立生命物质性的观点。水平一2.科学思维通过概括水与细胞代谢的关系形成科学的思维方式。水平二3.科学探究通过探究无机盐功能的技能训练培养科学探究能力。水平二研读教材梳理探究细胞中水的存在形式和功能知识梳理细胞中的水1.水的含量特点某些水生生物含水量可达 97%以上。(1)含量：一般来说，水是细胞中含量最多的化合物，约占 60%95%。(2)生物种类不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陆生
2、生物。2.水的存在形式和作用项目自由水结合水形式在细胞中以游离的形式存在与细胞内其他物质相结合含量约占 95.5%约占 4.5%作用细胞内的良好溶剂；参与生物化学反应；为细胞提供液体环境；运送营养物质和代谢废物是细胞结构的重要组成成分，细胞中结合水含量与细胞抗性呈正相关素养提升科学思维细胞中水的存在形式和功能(1)如图表示无机物在生物体内含量的变化，请回答：上图中可表示细胞代谢强度随自由水与结合水比值变化的曲线是_。上图中可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线是_。提示ba(2)自由水和结合水的功能与温度的关系提示自由水结合水自由水与结合水可相互转化典例 1 幼小植物体内自由水
3、与结合水的比值不断增大时，植物体内新陈代谢活跃，生长迅速；自由水与结合水的比值不断减小时，植物体内的新陈代谢减弱，生长缓慢。下列解释正确的是()结合水是细胞内的良好溶剂结合水参与某些代谢反应自由水是各种代谢活动的介质自由水参与某些代谢反应A.B.C.D.解析自由水是细胞内的良好的溶剂，营养物质和代谢废物可溶解在自由水中运输，自由水还参与其他代谢过程，因此自由水与结合水的比值增大时，代谢加快。答案C变式训练 1 水是生物体内物质运输的主要介质，这是因为()A.水是良好的溶剂B.水是细胞内某些生化反应的产物C.水能缓和温度的变化D.水是某些复杂化合物的组成成分解析水是极性分子， 所以凡是有极性的分
4、子或离子都易溶于其中。 水作为溶剂，分布在细胞内的液体、血浆等人和动物的体液及植物的汁液中。水是细胞内某些生化反应的产物， 结合水是某些复杂化合物的组成成分， 由于水分子之间的氢键，水可以缓和温度的变化，但 B、C、D 三项所述功能不是水成为生物体内物质运输主要介质的原因。答案A联想质疑水分子之间靠氢键结合示意图不同情况下细胞含水量的高低1)生物种类：水生生物含水量陆生生物含水量。2)生长发育阶段：幼儿成年；幼嫩部分成熟部分3)组织器官种类与代谢程度：牙齿骨骼血液。自由水含量多，生物体代谢旺盛，但抗逆性较弱。【概括归纳】自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系(1)图示：(2)曲线：细胞若失去结
5、合水或自由水，哪一个会导致细胞死亡？提示：结合水。细胞中的无机盐知识梳理细胞中的无机盐1.存在形式和含量2.生理功能(连线)典例 2 下列关于无机盐的叙述，正确的是()A.人体内的甲状腺激素含有 I 元素B.哺乳动物血液中 Ca2浓度过高会发生抽搐C.光合色素都含有 Mg 元素D.Fe3是血红蛋白的主要成分解析哺乳动物血液中 Ca2浓度过低会发生抽搐，B 错误；类胡萝卜素不含有镁元素，C 错误；Fe2是血红蛋白的主要成分，D 错误。答案A变式训练 2 下图为一种叶绿素分子和血红蛋白分子局部结构简图，请思考：叶绿体中含四种色素，其中叶绿素(2 种)含 Mg2，另两种色素(类胡萝卜素)不含Mg2(
6、1)上述实例表明无机盐在哪些方面的重要功能？答案该实例表明某些无机盐是构成细胞内许多化合物的重要成分。(2)有一种贫血症叫缺铁性贫血，为什么缺铁会导致贫血？答案Fe2是血红蛋白的重要组成成分，缺铁会影响血红蛋白合成，而缺乏血红蛋白时将会导致贫血，此即缺铁性贫血。【知识拓展】探究 A 是否属于植物生长所必需的无机盐的实验操作对照组：植物完全培养液正常生长实验组：联想质疑缺镁植物叶片无法合成叶绿素，叶片呈现黄色，不能进行光合作用。【知识拓展】常见元素缺乏病缺 I人幼年患呆小症成年患大脖子病缺 B“花而不实”(油菜)缺 Zn生长发育迟缓缺 Ca骨质疏松，抽搐缺 P植株矮小，叶片小且呈暗绿偏紫色人体剧
7、烈运动或高温作业时，会导致大量出汗，此时宜补充清水？还是淡盐水？为什么？提示：宜补充淡盐水，因大量流汗时许多无机盐离子会随水分流失，补水时必须同时补适量盐方可维持人体细胞生活环境的相对稳定状态。课堂小结随堂检测1.下列植物细胞中，结合水相对含量最大的是()A.萌发的玉米种子B.洋葱根尖细胞C.休眠的大豆种子D.苹果果肉细胞解析休眠种子中已丧失大部分自由水，结合水相对含量最高。答案C2.下列关于细胞中水分子的叙述错误的是()A.只能以游离形式存在B.是细胞鲜重中含量最多的成分C.是细胞代谢活动的介质D.是细胞中多种物质的溶剂解析细胞中的水分子以自由水和结合水的形式存在，是细胞鲜重中含量最多的成分
8、，其中自由水是细胞代谢活动的介质和细胞中多种物质的溶剂。答案A3.乳酸亚铁口服液可以有效地治疗人类缺铁性贫血症，这是因为其中的 Fe2进入人体后能()A.调节血液的酸碱平衡B.构成红细胞中的血红蛋白C.调节血液的渗透压D.促使更多红细胞的产生解析Fe2是红细胞中血红蛋白的重要成分。答案B4.细胞内的无机盐离子(如 K、Ca2、H2PO4等)的主要生理作用不包括()A.是细胞结构物质之一B.维持细胞形态C.维持细胞正常的生理功能D.维持细胞的酸碱平衡解析组成细胞的结构物质，是化合态的无机盐的功能，不是离子态的无机盐的功能。答案A5.“绵绵的春雨，是她润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”此过程
9、中，细胞中自由水与结合水的相对含量变化表示正确的是()解析随着复苏时间的延长，细胞中自由水/结合水的比值变大，才会导致细胞代谢水平提高。答案B课时作业(时间：30 分钟)知识点 1细胞中的水1.下列关于耐旱植物细胞的叙述中正确的是()A.细胞液浓度高，自由水多，代谢旺盛B.细胞液浓度高，自由水少，代谢缓慢C.细胞液浓度低，自由水少，代谢缓慢D.细胞液浓度低，自由水多，代谢旺盛解析耐旱植物的代谢缓慢，自由水含量少，结合水含量高，由于自由水含量少，因此细胞液浓度高，B 正确。答案B2.水是生命之源，下列关于水的叙述，错误的是()A.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B.冬
10、天针叶树体内结合水的含量会减少C.种子萌发初期，自由水与结合水比值不断增大，细胞代谢也随之增强D.正常人一生中，随年龄增长，大部分细胞内自由水与结合水比值逐渐减小解析自由水和结合水可以相互转化，温度降低时，结合水的含量增加，B 错误。答案B3.某实验室通过检测来自生物体内不同器官的细胞的水分含量，得到了下面一组数据：细胞类型骨细胞心肌细胞肝细胞肌细胞表皮细胞含水量62%79%75%73%70%根据上表中的数据，能够分析得到的结论是()水是组成生物体细胞中含量最多的化合物水在生物体中有自由水和结合水两种形式自由水与结合水的比值越高，生物的新陈代谢就越旺盛心肌细胞中自由水的含量比肝细胞中自由水的含
11、量多A.B.C.D.解析分析表格信息可知，人体不同细胞中含量最多的化合物是水，正确；表格信息不涉及水的存在形式，错误；表格信息不涉及自由水、结合水比值和新陈代谢之间的关系，错误；分析表格信息不能推断出心肌细胞中自由水的含量比肝细胞中自由水的含量多，错误。答案A4.生物体内的含水量可以变化，自由水和结合水可以相互转化，下图所示曲线错误的是()解析生物体内的含水量是可以变化的。 生物体不同生长发育阶段水的含量不同，动物的年龄增大时，农作物接近成熟时，植物处于寒冷季节时，生物体内的自由水都会减少。答案D5.下列有关水的叙述错误的是()A.晒干种子中的水主要以结合水存在B.水是细胞中某些化学反应的原料
12、C.细胞中的所有物质都能溶解在水中D.水能做溶剂、调节体温的生理作用与其是极性分子有关解析晒干种子中的水主要以结合态存在，A 正确；水是细胞中某些化学反应的原料，B 正确；细胞中的脂溶性物质不溶于水，C 错误；水是极性分子，能溶解极性物质；水分子间具有较强的氢键，使水具有较大的比热容，可以参与调节体温，D 正确。答案C知识点 2细胞中的无机盐6.随着人们生活水平的不断提高和环境保护意识的不断增强， 家庭绿化日益普及。对绿色观叶植物适当补充镁元素，可使其正常生长，其原因是()A.镁是合成蛋白质的原料B.镁是合成核酸的原料C.镁能够促进植物对水分的吸收D.镁是组成叶绿素的重要元素解析镁是组成叶绿素
13、的重要元素。适当补充镁，能保证叶绿素的正常合成，使叶色葱绿。答案D7.下列关于无机盐在生物体中功能的叙述，错误的是()A.镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素B.人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能C.人体血液中 Ca2浓度太低，会出现抽搐症状D.在探究小麦生长发育需要 Mg2的实验中必须设置对照实验解析叶绿体中有些色素不含镁，只有叶绿素含镁。答案A8.人的红细胞可在 0.9%的氯化钠溶液中保持正常的形态，若将红细胞置于浓盐水中，红细胞会失水皱缩，从而丧失输送氧气的功能。这些事实说明()A.无机盐对维持生物体的新陈代谢有重要作用B.无机盐对于维持细胞的渗透压有重要作用C.无机盐离子容易进出
14、细胞D.水分子容易进出细胞解析人体内的红细胞生活在血浆里， 血浆的渗透压与 0.9%的氯化钠溶液的渗透压相等，红细胞生活在这种环境中能维持渗透压的平衡。如果将红细胞放在浓盐水中，红细胞会失水皱缩，从而丧失输送氧气的功能。这些事实说明无机盐对维持细胞的渗透压有重要作用。答案B9.人体内血钙浓度低于 0.01 g/100 mL 时，外界只要有轻微刺激，神经肌肉就会出现强烈的抽搐。这一实例说明钙在人体内的重要作用之一是()A.维持细胞和生物体的生命活动B.调节细胞的酸碱平衡C.神经细胞的重要组成成分D.维持细胞正常渗透压解析由题意可知，当血液含钙量过低时，可导致神经肌肉抽搐，这一实例说明钙对于维持细
15、胞和生物体的生命活动有重要作用。答案A10.一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。 他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间实验。除施肥不同外、其他田间处理措施均相同。实验结果如下表，从表中可判断该农田最可能缺少的元素是()地块甲乙丙丁戊施肥情况尿素磷酸二氢钾磷酸二氢铵硫酸铵不施肥小麦收获量55.5665.2656.8855.4455.11A.KB.NC.PD.S解析由表中施肥情况可以看出，甲、乙、丙、丁都进行施肥处理，属于实验组，而戊不施肥，进行空白对照。甲和戊对照，证明植物不缺 N；丙和戊对照，证明植物不缺 P；丁和戊对照，证明植物
16、不缺 S；乙和戊对照，小麦收获量明显升高，所以，该农田缺少的元素是钾。答案A11.广告语“聪明的妈妈会用心(锌)”道出了锌的重要性。研究发现生物体内有 70多种酶的活性与 Zn2有关，这说明无机盐()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.对维持生物体的生命活动有重要作用D.对调节细胞内溶液的浓度有重要作用解析由题干信息可知， Zn2与生物体内的 70 多种酶的活性有关， 这体现了无机盐离子对维持生物体的生命活动有重要作用。答案C12.磁共振技术(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
17、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，新陈代谢速率都会发生改变解析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，细胞内自由水含量会发生改变；人体中不同组织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，代谢强度会发生改变。答案B13.为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是()A.检测正常叶片中该矿质元素的含量B.分析根系对该矿质元素的吸收过程C.分析环境条件对该矿质元素吸收的影响D.观察在完全培养
18、液中去掉该矿质元素前后植株生长发育状况解析判断元素是否是必需元素通常用溶液培养法。 在人工配制的完全培养液中，除去某种矿质元素， 然后观察植物的生长发育情况： 如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育又恢复正常(症状消失)，说明该元素是植物生长必需的矿质元素。答案D14.分析下列事实，回答有关问题：事实一在正常人的血浆中， 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；当血浆中的 H2CO3含量减少时，则形成碱中毒。事实二
19、在初生蝌蚪或幼小植物体内，当自由水的比例减小时，机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时，机体代谢强度升高。事实三Mg2是叶绿素分子必需的成分；Fe2是血红蛋白的重要成分；碳酸钙和磷酸钙是动物和人体的骨和牙齿的主要成分。事实四人体某些组织的含水量近似， 但形态却不同。 例如， 心肌含水量约为 79%而呈坚韧的状态，血液含水约 82%，却呈川流不息的液态。(1)事实一表明_。(2)你对事实二中现象的全面解释是_。(3)事实三表明_。(4)你对事实四中差异的正确解释是_。解析(1)事实一可表明 NaHCO3、H2CO3等无机盐离子有调节酸碱平衡的作用。(2)自由水不仅是良好的溶剂和细胞反应的重要介质
20、，而且还可作为反应物直接参与许多生化反应，故缺乏自由水时细胞代谢缓慢。(3)许多无机盐离子可作为细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。(4)水的存在形式可直接影响组织、器官物理状态。 心肌与血液都既含有结合水也含有自由水， 心肌与血液的含水量差别不大，但是形态却具有显著差异，其原因是心肌内结合水与自由水的比值相对较大，血液中结合水与自由水的比值相对较小。答案(1)无机盐具有调节酸碱平衡(pH)的作用(2)自由水是细胞内良好的溶剂， 是细胞内生化反应的介质， 并参与某些代谢反应，参与体内营养物质和代谢废物的运输(3)无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分(4)组织器官的形态差异与生物体内水分的
21、存在形式有关，心肌中的水分主要以结合水形式存在15.互花米草是一种滩涂草本盐沼植物，对水淹的生态环境有很强适应能力，曾被称为“保滩护堤、促淤造陆的最佳植物”。某科研小组以“探究互花米草体内自由水与结合水的比值和潮汐水淹时间的关系”为课题，设计了如下实验：选取同一海滩的互花米草幼苗分别栽种于多个沙盆中。将长势相同生长良好的互花米草幼苗平均分成 5 组，分别每天以 0 h、3 h、6 h、12 h 和 24 h 进行水淹处理。在处理 50 d 后，采集整株植株并测定自由水与结合水含量，计算自由水与结合水的比值。如曲线甲所示。分析实验过程及实验结果，回答以下问题：(1)为了能最大程度地模拟互花米草水
22、淹的生态环境，在进行水淹处理时，实验用水应为_水，来源于_。(2)自由水与结合水的比值和植物的代谢能力及抗逆性有着密切的关系。根据实验结果可知，互花米草在水淹时间为_h/d 的环境下，抗逆性最强；图中乙曲线表示互花米草对 K的吸收速率， 这在一定程度上反映了细胞的代谢强度， 由此可知在水淹时间为_h/d 的环境下，代谢活动最旺盛。解析(1)为确保实验结果的可靠性，该实验应选用取自互花米草采样地点的海水。(2)由甲曲线可知，每天水淹 3 h，自由水/结合水的比值最低，互花米草的抗逆性最强。由乙曲线可知，在没有水淹时，K吸收速率最高，代谢最旺盛。答案(1)海互花米草采样地点(2)3016.华北某地
23、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：三组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。(3)方法步骤：首先配制全素培养液和相应的缺锌培养液和_培养液，分别放入三个培养缸并编号为 A、B、C。将三组长势相同的幼苗分别培养在上述三种培养液中。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
24、预测和分析：_缸内的苹果幼苗正常生长。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 两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明_；若 B、C 两缸内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：_，增加步骤后的实验结果是_。解析(3)分析题干信息可知，该实验的目的是探究苹果小叶病是土壤中缺锌引起的还是土壤中缺镁引起的；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是否含有镁元素，因此实验分为三组，一组是全素营养液作为对照，一组是缺锌的营养
25、液，一组是缺镁的营养液。(4)预期结果和分析：由于该实验是探究实验，预期的结果有多种情况，可能与锌有关、可能与镁有关，可能与二者都有关，也可能与二者都无关。A 缸是完全营养液，因此 A 中的苹果幼苗正常生长。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；如果苹果小叶病与缺锌和缺镁都有关，B、C 两缸内的幼苗都表现为小叶病。(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，还应增设一组实验，缺锌的培养液 B 中幼苗出现症状后再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)缺镁(4)A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有关苹果小叶病与缺锌与缺镁都无关(5)在缺锌的培养液 B 中加入一定量的含锌的无机盐一段时间后小叶病消失， 幼苗恢复正常生长
