第2节 细胞中的无机物（课件）-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第2章　组成细胞的分子 第2节　细胞中的无机物 [学习目标] 1．通过对种子进行暴晒和加热来分析细胞中水的种类及作用，进而分析水与细胞代谢及植物体抗逆性之间的关系。 2．结合具体实例分析、总结无机盐在细胞中的存在形式及主要作用。认识到物质的特性，初步形成生命的物质性及结构与功能相适应的观念。 第2节　细胞中的无机物 一、细胞中的水 1．水的含量 （1）生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。 （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。 种类 细胞 最多 第2节　细胞中的无机物 2．水的存在形式及作用 自由水 结合水 形式 在细胞中以游离的形式存在 与细胞内的其他物质相结合 作用 ①细胞内良好的溶剂； ②参与生化反应； 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 游离 细胞内的其他物质 生化 液体环境 代谢 细胞结构 第2节　细胞中的无机物 3．水的理化特性与分子结构的对应关系 第2节　细胞中的无机物 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。 自由水 代谢 结合水 干旱和寒冷 第2节　细胞中的无机物 二、细胞中的无机盐 1．存在形式 细胞中的大多数无机盐以离子的形式存在。 2．含量 无机盐在细胞中含量很少，仅占细胞鲜重的1%～1．5%。 离子 少 第2节　细胞中的无机物 3．生理作用 功能 举例 细胞内某些复杂化合物或结构的重要组成成分 Mg是叶绿素的组成元素；Fe是血红素的组成元素；P是组成细胞膜、细胞核的重要成分 维持细胞和生物体的生命活动 哺乳动物血液中缺Ca2＋会出现抽搐等症状 维持细胞的酸碱平衡 人体内的某些无机盐离子必须保持一定的量 Mg Fe P Ca2＋ 第2节　细胞中的无机物 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 1．不同生物含水量不同可能与其生存环境有关。 （　√　） 2．不同细胞内自由水与结合水的比例基本相同。 （　×　） 3．越冬植物的细胞内自由水含量较高。 （　×　） √ × × 4．晒干的种子细胞内不含有水分，导致细胞代谢停止，有利于种子长时间储存。 （　×　） × 第2节　细胞中的无机物 5．哺乳动物的血液中需含有一定量Ca2＋，如果Ca2＋含量太低，动物会出现抽搐等症状。 （　√　） 6．夏季植物叶片由绿变黄，可能是土壤中缺镁所致。 （　√　） √ √ 7．正常人饮食不当出现贫血，可能是食物中缺铁所致。 （　√　） 8．剧烈运动大量出汗后，补充水分的首选是凉开水。 （　×　） √ × 第2节　细胞中的无机物 知识点一　细胞中的水 1．水是细胞内良好的溶剂的原因是什么？ 提示：水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得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。 第2节　细胞中的无机物 2．水在常温下呈液态，具有流动性的原因是什么？ 提示：水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起，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，使水在常温下呈液态，具有流动性。 3．水的温度相对不容易发生改变的原因是什么？ 提示：由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变。 第2节　细胞中的无机物 4．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。 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。 第2节　细胞中的无机物 5．将少量干燥种子放入干燥的试管内，放在酒精灯火焰上烘烤，试管内壁上出现少量水珠。该水分在细胞中以哪种形式存在？如果用上述烘烤后的种子播种，种子能否萌发？ 提示：以结合水形式存在。如果将烘烤后的种子播种下去，种子不能萌发。因为结合水是细胞内的结构物质，失掉结合水，细胞结构被破坏，细胞死亡，导致种子失去活性。 第2节　细胞中的无机物 6．越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，这表明自由水和结合水的含量与生物的抗逆性有什么关系？ 提示：在一般情况下，结合水和自由水的比值越大，细胞抗逆性越强。 第2节　细胞中的无机物 1．自由水与结合水之间的相互转化 （1）细胞内的结合水，一般与纤维素、蛋白质等大分子物质结合，作为细胞的构成成分。 第2节　细胞中的无机物 （2）自由水与结合水的相互转化 ①转化条件：一般是温度，自由水 结合水。 ②转化实例： a．烘干种子时，部分结合水转化为自由水； b．水果放入冰箱冷藏、植物进入冬季时，部分自由水转化为结合水。 第2节　细胞中的无机物 2．自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系 （1）图示 第2节　细胞中的无机物 （2）曲线 第2节　细胞中的无机物 3．水在生产中应用的实例及原理 （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。 第2节　细胞中的无机物 第2节　细胞中的无机物 第2节　细胞中的无机物 2．“夜来春雨润垂杨，春水新生不满塘。日暮平原风过处，菜花香杂豆花香。”下列各图为植物在春天复苏、生长过程中细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图，则图示表示正确的是 （　　） 第2节　细胞中的无机物 第2节　细胞中的无机物 解析　植物在复苏、生长过程中细胞新陈代谢活动逐渐增强，因此自由水相对含量升高，结合水相对含量降低。 答案　B 第2节　细胞中的无机物 判断自由水、结合水比例变化的方法 （1）看环境条件是否恶化，若环境条件恶化，则自由水相对含量下降，结合水相对含量上升。 （2）看生命活动强度或状态的变化，若生命活动增强，则自由水相对含量上升，结合水相对含量下降。 第2节　细胞中的无机物 知识点二　细胞中的无机盐 　　无机盐在细胞中的含量（鲜重）仅为1%～1．5%，但却有着重要的作用，请结合下列材料分析无机盐的有关知识。 第2节　细胞中的无机物 （1）材料一：一种叶绿素和血红素的局部分子结构简图如下。由材料可以看出，无机盐具有什么功能？ 第2节　细胞中的无机物 （2）材料二：足球运动员在激烈的比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是大量钙离子随着汗液丢失引起的；硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。这一材料可以看出，无机盐具有什么功能？ （3）材料三：生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴液等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0．9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的状态，如果放到清水里，会吸水涨破。这一材料说明无机盐具有什么功能？生病输液时，通常要用生理盐水溶解药物后再输液，这样做的目的是什么？ 第2节　细胞中的无机物 （4）材料四：人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度，人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以中和这些变化。这说明无机盐具有什么功能？ 提示：（1）无机盐是某些化合物的重要组成成分。 （2）无机盐对于维持细胞正常的生命活动具有重要意义。 （3）无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞正常形态。这样做的目的是保证细胞的生活环境相对稳定，维持细胞正常的渗透压。 （4）无机盐对于维持细胞酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。 第2节　细胞中的无机物 1．常见无机盐的作用与缺乏症 种类 作用 缺乏时引起的症状 Fe2＋ 血红蛋白的重要组成成分 缺铁性贫血症 Mg2＋ 叶绿素的重要组成成分 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用 Zn2＋ 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受影响 Ca2＋ 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形；抽搐等 第2节　细胞中的无机物 种类 作用 缺乏时引起的症状 I－ 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大；呆小症 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 “花而不实” Na＋ 维持动物细胞外液的渗透压 动物细胞外液渗透压降低，过低时不能维持正常的细胞形态 K＋ 促进植物体内淀粉的运输；动物细胞内液渗透压的维持 植物抗逆能力减弱，易受病害侵袭；细胞内液渗透压下降 第2节　细胞中的无机物 2．对照法探究植物生长必需的无机盐 （1）实验原理：若缺乏该种无机盐，植物的生长发育发生障碍，不能完成其正常生命活动。植物在缺乏该种无机盐的环境中表现出某一病症后，可以通过补充该无机盐，使植物恢复正常生长。 第2节　细胞中的无机物 （2）实验设计 第2节　细胞中的无机物 ②自身对照 ③实验中应保证实验材料的统一性，即植物的种类、生长状况等应一致。 ④实验组在幼苗生长不正常后加入X的目的：与实验组加入X前形成对照，植物恢复正常生长，更能说明X是必需无机盐，使实验更有说服力。 （3）实验中的对照 ①空白对照 第2节　细胞中的无机物 1．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 第2节　细胞中的无机物 解析　蔬菜中的草酸和钙形成草酸钙沉淀，不利于钙的吸收，A正确；血红蛋白的作用是参与氧气的运输，铁是构成血红素的重要元素，缺铁会影响血红素的合成，会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降，B正确；KH2PO4不能作为生物体的能源物质，C错误；植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，燃烧过程中有机物被分解，剩下来的是无机盐，D正确。 答案　C 第2节　细胞中的无机物 2．为验证镁元素是番茄幼苗生长的必需元素，不同小组设计了相关实验方案（完全培养液能为番茄提供各种所需元素），可以达到实验要求的是 （　　） 选项 所选幼苗状况及分组 幼苗的培养液（基） 实验中光照条件 A 长势相同幼苗分成两组 一组用清水培养，一组用镁溶液培养 充足光照 B 长势不同幼苗分成两组 一组提供完全培养液，一组提供只缺镁的培养液 充足光照 C 长势相同幼苗分成两组 一组提供完全培养液，一组提供只缺镁的培养液 充足光照 D 长势相同幼苗分成两组 一组用普通土壤培养，一组用加镁土壤培养 充足光照 第2节　细胞中的无机物 解析　探究实验应该遵循对照原则和单一变量原则，该实验的目的是验证镁元素是番茄幼苗生长的必需元素。因此自变量是镁元素的有无，即一组提供完全培养液，一组提供只缺镁的培养液，且需要长势相同的幼苗，故选C。 答案　C 第2节　细胞中的无机物 　　判断某种无机盐离子是否是植物必需的无机盐离子的原理。 （1）由于缺乏某种元素，植物的生长发育遇到障碍，不能完成它的生活史。 （2）除去某种元素以后，植物体表现出专一的病症，而且这种病症是可以利用该元素进行预防和恢复的。 （3）某种元素在植物营养上表现的效果是直接的，而不是由土壤的物理、化学或微生物等因素的改变而产生的间接效果。 第2节　细胞中的无机物 素养发展　探究应用 [情境] 水与代谢的关系 中国的传统诗词中很多描述春雨的，下面是南宋诗人陆游的一首《春雨》。 春雨 细雨吞平野，余寒勒早春。 未增豪饮兴，先著苦吟身。 幽径萱芽短，方桥柳色新。 闭门非为老，半世是闲人。 第2节　细胞中的无机物 [探究] （1）“幽径萱芽短，方桥柳色新”这句诗中，柳树细胞中自由水与结合水的含量发生了何种变化？在坐标图中画出其变化趋势。 （2）分析出现上述变化的原因。 第2节　细胞中的无机物 答案　（1） （2）柳树发芽，细胞的新陈代谢变得旺盛，自由水的相对含量升高，结合水的相对含量降低。 第2节　细胞中的无机物 第2节　细胞中的无机物 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）生物种类不同，含水量也不同，如水生生物含水量多于陆生生物。 （　√　） （2）水中含有氢键，所以具有较高的比热容。 （　√　） （3）细胞内自由水含量越高，细胞新陈代谢越旺盛。 （　√　） （4）种子晒干过程中散失的主要是自由水。 （　√　） √ √ √ √ 第2节　细胞中的无机物 （5）细胞中的无机盐都是以离子形式存在的。 （　×　） （6）小麦种子燃尽后的灰烬是无机盐。 （　√　） （7）细胞中无机盐为细胞的生命活动提供物质和能量。 （　×　） × √ × 第2节　细胞中的无机物 第2节　细胞中的无机物 第2节　细胞中的无机物 第2节　细胞中的无机物 3．某植物培养液中含有甲、乙、丙3种离子，它们对植物的生长都有影响。下表列出的5种培养液中，甲、乙、丙3种离子的浓度（单位：mmol/L）不同。为了研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，进行实验时可以选用的两种培养液是 （　　） 培养液编号 ① ② ③ ④ ⑤ 甲离子浓度 20 30 50 30 40 乙离子浓度 55 45 60 45 55 丙离子浓度 10 15 20 25 25 A．①⑤ B．②③ C．②④ D．③⑤ 第2节　细胞中的无机物 解析　研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，可设置两组实验，自变量为丙离子浓度，而甲、乙两种离子的浓度应相同。故应选择②④两种培养液，C正确。 答案　C 第2节　细胞中的无机物 4．“浓霜打白菜，霜威空自严。不见菜心死，翻教菜心甜”是白居易的一首描写白菜的诗。研究表明，“霜打”后白菜细胞的细胞液浓度升高，冰点降低。下列叙述错误的是 （　　） A．该现象是白菜对低温环境的一种适应 B．细胞内的结合水增多，抗寒能力增强 C．细胞内的自由水增多，细胞代谢旺盛 D．白菜变甜是因为糖类增多，同时提高了抗冻能力 第2节　细胞中的无机物 解析　“霜打”后白菜细胞的细胞液浓度升高，冰点降低，抗寒、抗冻能力增强，这是白菜对低温环境的一种适应，A正确；低温来临，自由水转化为结合水，细胞内的结合水增多，增强其抗寒能力，B正确；低温来临，自由水转化为结合水，细胞内的自由水减少，细胞代谢减慢，C错误；低温来临，细胞中一些物质会转化成单糖，使细胞冰点降低，提高抗寒、抗冻能力，D正确。 答案　C 第2节　细胞中的无机物 5．莫拉德营养液是配制方便、使用简单且效果良好的培养液之一。其配方包括A液和B液。A液由硝酸钙125 g，硫酸亚铁12 g，加水1 000 mL配制而成；B液由硫酸镁37 g，磷酸二氢铵28 g，硝酸钾41 g，硼酸0．6 g，硫酸锰0．4 g，硫酸铜0．004 g，硫酸锌0．004 g，加水1 000 mL配制而成。 （1）培养液中的N、P、S、K、Ca、Mg等无机盐进入细胞后主要以　　　　形式存在。  第2节　细胞中的无机物 （3）“要健美，吃镁食”，是因为镁在能量代谢和脂肪燃烧中起着重要的作用。实验证明催化脂肪分解的很多酶含有镁或在Mg2＋存在时才能正常发挥功能。这说明无机盐离子对酶具有　　　　或　　　　作用，参与生物体的代谢活动。  （2）无机盐离子能维持细胞和生物体的正常　　　　，从而使细胞保持一定的形态；有的无机盐离子能维持生物体或细胞内的　　　　，缓冲pH变化。  第2节　细胞中的无机物 解析　（1）无机盐在细胞中主要以离子形式存在。（2）无机盐离子能维持细胞和生物体的正常渗透压，从而使细胞保持一定的形态；有的无机盐离子能维持生物体或细胞内的酸碱平衡，缓冲pH变化。（3）催化脂肪分解的很多酶含有镁或在Mg2＋存在时才能正常发挥功能。这说明无机盐离子对酶具有活化或辅助作用，参与生物体的代谢活动。 答案　（1）离子　 （2）渗透压　酸碱平衡　 （3）活化　辅助 第2节　细胞中的无机物 分层练习提素养 点击进入word版 第2节　细胞中的无机物 1．(河南南阳高一期中)人们普遍认为，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。下列关于水的说法错误的是(　　) A．水是极性分子，带电分子(或离子)易与水结合，因此水是一种良好的溶剂 B．由于氢键的存在，使水可以缓解温度的变化，有利于维持生命系统的稳定性 C．结合水主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，是细胞中水的主要存在形式 D．种子萌发时结合水与自由水的比值减小，细胞代谢增强 解析　自由水是细胞中水的主要存在形式，结合水是细胞结构的重要组成成分，可与蛋白质、多糖等物质结合，赋予各种组织、器官一定的形状、硬度和弹性，C错误。 答案　C 2．(山东枣庄高一期中)图甲表示几种生物体内的含水量，图乙表示人体内有关组织或器官的含水量。对图中数据分析，可以得出的结论是(　　) ①构成生物体的成分中水的含量最多 ②生物体的含水量与生物的生活环境密切相关 ③代谢旺盛的组织器官含水较多 ④组织器官的形态结构差异与水的存在形式相关 A．①②③④　　　　 B．仅①②③ C．仅①② D．仅① 解析　由图甲可知，构成生物体的成分中水的含量最多，①正确；由图甲可知，水生生物的含水量高于陆生生物，说明生物体的含水量与其生活环境密切相关，②正确；由图乙可知，代谢旺盛的组织或器官中含水量较多，③正确；由图乙可知，血液和心脏的含水量相差无几，但心脏呈固态，而血液呈液态，说明组织或器官的形态差异与水的存在形式相关，④正确。 答案　A $$