第二章 第4节 水和无机盐是生命活动的必需物质(无答案)-高中生物学合格考学案等级考预备（新教材必修 第2版）

· 51 · 第 4 节 水和无机盐是生命活动的必需物质 一、水赋予细胞生命特性 1. 水在生物体的含量：组成生物体含量最多的化合物，是细胞的重要成分。一般情况下，活细胞内含 量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。 生物体内各种化合物的含量（%） 化合物 水 蛋白质 无机盐 脂类 糖类与其他有机物 含量 80～90 7～10 1～1.5 1～2 1～1.5 不同生物的含水量有所不同，同一生物的不同年龄阶段的含水量也不同（幼儿时期＞成年时期），同 一生物的不同器官含水量也不同（幼嫩部分＞成熟部分）。 人在不同发育阶段的含水量（%） 人体中几种不同器官或组织中水分的含量（%） 生长发育阶段 幼儿 成年（女） 成年（男） 组织器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液 质量分数 77 52～58 60～65 质量分数 10 22 76 79 83 2. 水存在形式 （1）自由水：在细胞内、细胞之间、生物体内可以自由流动，是良好溶剂，可以溶解许多物质，也可 参与物质代谢。自由水的含量影响细胞代谢的强度，新陈代谢越旺盛部位，含量越多。一般地我们把含有 自由水的生物叫做鲜重，不含有自由水的叫做干重。 元素 人体细胞鲜重元素（%） 人体细胞干重元素（%） O C H N P S 其他 C O H N Ca P K S Mg 百分比 65 18 10 3 1.4 0.3 ＜0.3 56 14.6 7.46 9.33 4.67 3.11 1.09 0.78 0.16 （2）结合水：在生物体内或细胞内与蛋白质、多糖等物质相结合，失去流动性，是细胞结构的重要组 成部分，也是形成和维持生物大分子空间结构的必要因素。结合水不能溶解其他物质，不参与代谢作用， 赋予各种组织、器官一定的形状、硬度和弹性。 （3）自由水与结合水之间转化：自由水和结合水在一定条件下存在着动态转化，自由水和结合水的转 化受代谢强度和温度的影响。细胞内代谢越强，细胞所处的温度越高，则会有较多的结合水转化为自由水。 反之亦然。当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，但抗逆性减弱。 干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分，获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。 当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物 具有较强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水相对含量较高。 3. 水的存在、功能验证：鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻，自由水散失，代谢减弱。干种子用水 浸泡后仍能萌发，说明失去自由水的种子仍保持其生理活性。把干种子放在试管中，用酒精灯加热，试 管壁上有水珠，失去的是结合水。种子浸泡后不萌发，说明失去结合水的细胞失去生理活性。 例 1 生物细胞中含量最多的两种物质所共有的元素是（ ）。 A. C、H、O B. C、H、O、N C. H、O D. N、P 形式 自由水 结合水 特点 流动性强、易蒸发、加压可析离，参与物质代谢 不流动、蒸发、不能析离，与其他物质结合 功能 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、废物 细胞结构的重要组成成分 联系 自由水和结合水在一定条件下可相互转化 · 52 · 例 2 下列对细胞内自由水的叙述中，错误的是（ ）。 A. 约占细胞内水分的 95.5％ B. 与蛋白质等物质相结合 C. 能够流动和易于蒸发 D. 在细胞中起溶剂作用 例 3 原产热带非洲地区的光棍树，树形奇特，无刺无叶，它茎干中的白色乳汁可以制取“石油”。光棍 树细胞中含量最多的化合物是（ ）。 A．水 B．脂质 C．蛋白质 D．糖类 例 3 有的植物能生存在干旱的地方。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 例 4 “嫦娥”二号卫星顺利进入月球卫星轨道至今进行了大量科学探索。科学家始终把寻找水作为外 星球是否存在生命最关键的环节。水可以作为生命存在的依据是（ ）。 A．水是细胞鲜重中含量最多的化合物 B．水在生物体内可以流动 C．蛋白质是亲水性的物质 D．生化反应必须在水中进行 例 5 下列过程中所散失的水分主要属于结合水的是（ ）。 A．植物蒸腾作用散失的水分 B．糖西红柿腌制过程中失去的水分 C．种子晒干过程中散失的水分 D．干种子烘烤过程散失的水分 例 6 水稻收获后，要充分晾晒才能入库，这样做的目的是（ ）。 A．减少水稻种子中自由水的含量 B．增强水稻种子的呼吸作用强度 C．减少水稻种子中有机物的含量 D．增强水稻种子的光合作用强度 例 7 下列选项中属于结合水的是（ ）。 A．鲜榨的西瓜汁 B．切菜时流出的汁 C．鸡蛋清所含的水 D．种子晒干蒸发的水 例 8 美国宇航局于 2004年 3月 2 日公布了“机遇”号火星探测车对火星进行探测的详细资料，有明确 的数据表明，火星过去曾有丰富的水资源，于是推测火星上可能存在过生命。推测的理由是（ ）。 A．水是细胞内含量最多的化合物 B．结合水是细胞和生物体的成分 C．一切生命活动都离不开水 D．代谢旺盛的细胞水的含量高 例 9 含水量不同的四种小麦：①10%、②12%、③13%、④15%，贮存在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 例 10 若细胞内结合水与自由水的比值用 a表示，则幼嫩细胞 a1与衰老细胞 a2的大小为（ ）。 A．a1＞a2 B．al＝a2 C．a1＜a2 D．无法判断 例 11 缓步动物具有隐生现象：当环境干燥时，缓步动物的身体失水而萎缩，腿也缩回而处于一种隐生 状态，这时它的代谢率几乎降到零，甚至在纯酒精、液氦（-273℃）中也能隐生。当环境变得有利于其生 存时，它可以在几小时内吸水，使身体膨胀而复苏。这说明了（ ）。 A. 自由水参与生命活动 B. 结合水参与生命结构 C. 从基因水平说明生物具有多样性 D. 水对生命活动的重要性 例 12 在大米和面粉中生活的米虫一生都不要“饮水”，也吃不到含水量丰富的食物，可它们仍能正常 生活，其原因是（ ）。 A．米虫的生命活动不需要水 B．米虫体内含有大量水 C．米虫消化淀粉时产生水 D．米虫利用糖类等有机物氧化分解过程中产生的水 · 53 · 例 13 “绵绵的春雨，是她润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”此过程中，细胞中自由水与结 合水的相对含量变化表示正确的是（ ）。 例 14 根据下表中生物体含水量（%）的数据，不能得出的结论是（ ）。 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 休眠种子 97 80～85 78 65 90 60～80 ＜10 A. 各种类型生物体中都有一定的含水量 B. 水生生物的体内含水量相对较高 C. 生命活动处于极微弱状态的休眠种子也不能没有水 D. 代谢越旺盛的生物或器官含水量越高 例 15 在正常人的一生中，细胞内自由水与结合水的比值 P随年龄变化的曲线是（ ）。 例 16 如果各细胞内自由水与结合水的比值用 a表示，则下表中正确的是（ ）。 不同生理状态或部位的细胞 比较 A 根尖分生区细胞 a1、表皮细胞 a2 a1＜a2 B 正常细胞 a1、衰老细胞 a2 a1＜a2 C 正常洋葱表皮细胞 a1、质壁分离洋葱表皮细胞 a2 a1＜a2 D 休眠种子 a1、萌发种子 a2 a1＜a2 例 17 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 例 18 初冬霜冻之后，植物叶片中的细胞液浓度会增高以防止结冰。细胞中物质发生的下列变化中， 正确的是（ ）。 ①淀粉分解成葡萄糖 ②葡萄糖合成淀粉 ③自由水与结合水比例增大 ④自由水与结合水比例减小 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 例 19 下表是一组生物体及人体组织、器官的含水量。从表中数据分析可得的正确结论是（ ）。 生物体的含水量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 含水量（%） 97 80～85 78 65 90 60～80 人体组织、器官的含水量 组织器官 牙质 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 脑 含水量（%） 10 22 76 79 83 84 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 对 自由水 结合水 0 复苏时间 相 含 量 对 结合水 自由水 0 复苏时间 相 含 量 对 自由水 0 复苏时间 相 含 量 结合水 对 自由水 0 复苏时间 相 含 量 结合水 A B C D A B C D · 54 · ③代谢旺盛的组织器官含水量较多 ④组织器官的形态结构差异与水的存在形式相关 A．①②③④ B．①②③ C．①② D．① 例 20 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减小 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和种子萌发时相反 第 20题图 第 21题图 例 21 题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，下列有关叙述 中错误的是（ ） A. 水生生物的含水量一般比陆生生物高 B. 代谢旺盛的组织或器官含水量一般较多 C. 生物体内含量最多的是水 D. 血液中自由水与结合水之比大于 1，而心脏中则相反 二、无机盐和生命活动密切相关 1. 细胞中的无机盐：点燃一粒小麦种子，燃尽时可见到一些灰白色的物质，这就是小麦种子里的无机 盐。无机盐在体内通常以离子状态存在，常见的阳离子有 K ＋ 、Na ＋ 、Ca 2＋ 、Mg 2＋ 、Fe 2＋ 、Fe 3＋ 等；常见的阴 离子有 Cl － 、SO4 2－ 、PO4 3－ 、HPO4 2－ 、H2PO4 － 、HCO3 － 等，少数以化合态形式存在。植物依靠根部根毛区的主动 运输，动物主要通过食物从消化道获取。 2. 无机盐的作用 （1）某些重要化合物的结构成分 ①N：N是各种酶、叶绿素、ATP和 NADP ＋ 的组成元素；N素可促进细胞分裂和生长，使叶面积增大，从 而增大光合作用面积。人体获取氮素主要以氨基酸形式摄取，蛋白质在人体内不能储存，因此必需每天摄 取一定量蛋白质。 ②P：P 是叶绿体双层膜和基粒的组成元素；P 是 ATP、叶绿体 DNA 的组成元素；P 在光合作用的物质 转化中起重要作用；Ca、P都是牙齿、骨骼的重要成分。 ③K：K 可使植物抗倒伏，保持挺拔状态，接受充足光照；K可促进光 合作用中糖类的合成、运输。K可维持细胞内液的渗透压，维持心肌舒张， 保持心肌正常兴奋性。 ④其他元素：叶绿素含有 Mg，血红蛋白含有 Fe，甲状腺激素含有 I。 （2）影响生物体生命活动：如哺乳动物血液中必须含有一定量的 Ca 2＋ ，如果某个动物血液中钙盐的 含量过低就会出现抽搐，过高又会出现肌无力。 血液 Ca 2＋ （凝血、传导） 草酸钙（结石） 钙盐（Ca 2＋ ） 齿骨（磷酸钙、碳酸钙） 骨质疏松（缺乏） 叶绿素（局部） 血红蛋白（局部） · 55 · （3）维持生物体内的平衡：体内平衡使细胞能有稳定的结构和功能，是生物维持正常的代谢和生理 活动的必要条件。 ①渗透压的平衡：Na ＋ 、Cl － 对细胞外液渗透压起重要作用，K ＋ 则对细胞内液渗透压起决定作用。 ②离子平衡：动物细胞内外 Na ＋ /K ＋ /Ca 2＋ 的比例是相对稳定的。细胞膜外 Na ＋ 高、K ＋ 低，细胞膜内 K ＋ 高、Na ＋ 低。K ＋ 、Na ＋ 这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。 ③酸碱平衡（即 pH平衡）：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成物的所有 特性以及在细胞内发生的一切反应：如人血浆中的 HCO3 - 、PO4 3— 等。人剧烈运动后会产生乳酸，但对人体 pH 的影响不大，原因如下图所示： 例22 构成纤维素、DNA、过氧化氢酶的化学成分中，共有的化学元素是（ ）。 A．C、H、O、N B．C、H、O C．C、H、O、N、P D．C、H、O、N、P、S 例 23 经化学分析后断定某物质不含有任何矿质元素，则该物质最可能是（ ）。 A. 纤维素 B. 甲状腺激素 C. 胰岛素 D. 核苷酸 例 24 草莓出现叶脉缺绿，叶片变黄等症状时，说明体内可能缺乏（ ）。 A．Ca 2＋ B．Mg 2＋ C．Na ＋ D．K ＋ 例 25 人体剧烈运动时，肌肉产生大量乳酸进入血液，但不会引起血浆 pH 剧烈变化。其中发挥缓冲作 用的物质主要是（ ）。 A．碳酸氢钠 B．碳酸 C．ATP D．钾离子 例 26 右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，下列说法中不正确的是（ ）。 A．合成叶绿素和血红蛋白分别需要镁和铁 B．植物体缺镁会影响光合作用 C．人体缺铁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 例 27 某运动饮料广告词：“解口渴，更解体渴，佳得乐”。其中的“解体渴”主要是指（ ）。 A．该饮料中含有大量水，补充剧烈运动散失的水分 B．该饮料中含有葡萄糖，补充剧烈运动散失的能量 C．该饮料中含有大量水和少量无机盐，补充剧烈运动散失的水分和无机盐 D．该饮料中添加的葡萄糖和无机盐，能补充剧烈运动散失的能量和无机盐 例 28 人的血液中含钙量约为 0.01g/100ml，当含钙量过低时，可导致肌肉痉挛，甚至抽搐。这一事 例说明，无机盐在生物体内的重要作用之一是（ ）。 A．构成肌肉细胞的重要成分 B．调节细胞内的酸碱平衡 C. 能刺激肌细胞产生抽搐 D. 维护细胞的正常生理功能 例 29 长时间运动引起机体缺氧时，血液 pH的变化趋势、引起 pH变化的物质、能起缓冲作用的物质 分别是（ ）。 分解 O2充足 与 NaHCO3反应 进入肝 脏转化 碳酸 肝糖原 糖在细胞内氧化 乳酸 CO2、H2O 脑干中的呼吸中枢 呼吸运动 排出体外 剧烈运动 O2供应不足 O2充足，彻 底氧化分解 刺 激 加 强 葡萄糖 · 56 · A．降低、CO2、Na2CO3 B．升高、CO2、H2CO3 C．降低、乳酸、NaHCO3 D．升高、乳酸、NaHCO3 例 30 一头牛突然得病，并发生全身抽搐。兽医除必须对症下药外，还需注射一定量的（ ）。 A．生理盐水 B．葡萄糖液 C．葡萄糖酸钙液 D．淀粉和蔗糖 例 31 近日，小明的不良反应引起了父母的担忧：感冒频繁，口腔溃疡反复发作，伤口不易愈合，食欲 不振，免疫力低下。比起同龄儿童，身体偏矮，偏瘦。去医院后，经检查发现血清中锌的含量过低。对上 述材料的解释，不正确的是（ ）。 A．锌是人体必需的化学元素 B．锌在人体的生长发育过程中的作用不容替代 C．锌是人体必需的微量元素 D．锌的作用极大，只要有锌，人就能正常生长 例 32 在治疗创伤的中药方剂中，雄性羚羊角或犀牛角的用量极少，但是缺少这味药疗效将大大下降 甚至无效。已知动物的角主要是由死亡细胞的角化（变性）蛋白质组成的，则羚羊角等的有效成分最可 能是（ ）。 A．特殊活性蛋白质 B．DNA C．微量元素类 D．大量元素类 例 33 生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的 Na ＋ 而促进细胞吸收水 分，该现象说明液泡内 Na ＋ 参与（ ）。 A．调节渗透压 B．组成体内化合物 C．维持正常 pH D．提供能量 例 34 下列关于无机盐的叙述中，错误的是（ ）。 A．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成 B．Mg 2＋ 是叶绿素的成分之一，缺 Mg 2＋ 影响光合作用 C．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如 CaCO3构成骨骼、牙齿 D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘 例 35 无机盐在生命活动中有重要作用，下列相关描述中正确的是（ ）。 A．铜是叶绿素分子必需的成分 B．人体缺铁易导致肌肉抽搐 C．钙是甲状腺激素必需的成分 D．人体缺锌易导致发育不良 例 36 英国医生塞达尼·任格在对离体蛙心进行实验中发现，用不含钙的生理盐水灌注蛙心，收缩不 能维持。用含少量钙和钾的钠盐溶液灌流时，蛙心可持续跳动数小时。实验说明钙盐（ ）。 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．为蛙心的持续跳动提供能量 例 37 人体红细胞呈两面凹的圆饼状，具有运输氧气的功能。下图是将人体红细胞分别放在三种不同 的液体环境中，下图为一段时间内的变化示意图，请分析该图说明的问题（ ）。 A. 水分容易进出细胞 B. 无机盐离子容易进出细胞 C. 红细胞有运输氧气的功能 D. 水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用 0.9%生理盐水 蒸馏水 浓盐水 吸水过多 细胞胀破 失水过多，细胞 皱缩，失去功能 细胞正常