2.2细胞中的无机物课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第2章 组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物 1 学 习 目 标 1. 阐明水以自由水和结合水的形式存在, 在生命活动中具有重要作用。 2. 举例叙述无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。 3. 认识到细胞和生物体的各种生命活动都有其物质基础,初步形成生命的物质性 观点,为树立辩证唯物主义世界观打下基础。 2 基础落实·必备知识全过关 3 知识点一 细胞中的水 1. 水的含量:水是构成细胞的重要成分,也是活细胞中含量______的化合物。生物 体的含水量随着生物种类的不同有所差别,一般为_ __________。 2. 水分子的特性 （1）水分子具有极性，属于____性分子。 （2）常温下能够维持液体状态，具有______性和溶解性。 （3）水分子具有较高的比热容。 最多 <m></m> 极 流动 4 3. 水的存在形式和功能 存在 形式 自由水 结合水 含义 细胞中绝大部分以游离的形式存在,是可以_____ _____的水 与细胞内的__________ 相结合的水 含量 约占细胞内全部水分的 约占细胞内全部水分的 功能 ①细胞内____________;②参与______________; ③为细胞提供______环境;④运送__________和 代谢废物 是细胞结构的重要组成 成分 自由流动 其他物质 良好的溶剂 生物化学反应 液体 营养物质 5 知识点二 细胞中的无机盐 1. 存在形式：大多数无机盐以______的形式存在。 2. 含量：很少，仅占细胞鲜重的_ __________。 3. 无机盐的生理功能及实例 生理功能 实例 细胞结构和某些复 杂化合物的重要组 成成分 ①_ ___是构成叶绿素的元素；②____是构成血红素的元素； 是组成________、________的重要成分 维持细胞和生物体 的生命活动 ①人体内 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终 引发肌肉酸痛、无力等；②某些无机盐离子对维持细胞的酸碱 平衡非常重要 离子 <m></m> <m></m> <m></m> 细胞膜 细胞核 6 旁栏边角 想一想 （1） ［教材P22拓展应用］目前已经探明，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤 中含有生命必需的 、 、 等元素。科学家也曾在火星上发现了流动水的痕迹。 科学家据此推测，火星上曾经或者现在存在生命。为什么科学家会作出这样的推测呢? 提示：水是生命之源，地球上最早的生命就是起源于水中。科学家在火星上发现了流动水的痕迹，说明那里可能有自由流动的水。同时，那里的土壤中含有生命必需的一些元素，所以科学家会作出这样的推测。 7 （2） ［教材P22旁栏思考］摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害? 提示：食盐摄入过多可能会增加骨质疏松、糖尿病、高血压或其他心血管疾病的患病风险。食盐摄入过少可能会导致人体全身乏力、排尿异常、内分泌功能异常等，但并非所有的人群都适合低盐饮食，某些疾病患者可能要维持相对高水平的盐摄入。 （3） ［教材P22拓展应用］生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要使用生理盐水？ 提示：质量分数为 的氯化钠溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境中溶质的浓 度，所以叫生理盐水。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生 理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。 8 结论语句 辨一辨 （1） 体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水。( ) √ （2） 与蛋白质结合在一起的水,是结合水,它不能自由流动,而自由水是可以自由流动 的。( ) √ （3） 细胞内结合水与自由水的比值,种子萌发时比休眠时高。( ) × （4） 同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同。( ) × （5） 无机盐是细胞中含量很少的有机物。( ) × （6） 细胞中的无机盐全部以离子的形式存在。( ) × （7） 小麦种子燃尽后的灰烬是无机盐。( ) √ （8） 细胞中的无机盐为细胞的生命活动提供物质和能量。( ) × 9 重难探究·能力素养全提升 10 主题一 细胞中的水 情境探究 水是生命之源。图1是水分子之间靠氢键结合的示意图，图2中A、B表示水在细胞中的两种存在形式及在不同状态下的转化情况。 图1 11 图2 （1） 结合图1分析，为什么水在常温下能够呈液体状态？ 提示：水分子是极性分子,当一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端（正电性区）时，它们之间的静电吸引作用形成氢键。每个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，因此使水在常温下能够维持液体状态,具有流动性。 12 （2） 请根据图2判断A、B分别表示哪种形式的水？晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？ 提示：A、B分别表示自由水和结合水。在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。 （3） 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，体内结合水和自由水的比值越大，生物抗逆性越强。 13 方法突破 1. 水分子的结构特点与其理化特性的联系 14 2. 自由水与结合水的相对含量与细胞代谢的关系 15 视角应用 1. ［多选］[2023广东揭阳高一期中]如图为对刚收获的种子所做的一系列处理。据图 分析，下列有关叙述正确的是( ) AC A.种子②细胞中含量最多的元素是C B.种子①和②均不能萌发形成幼苗 C.③是无机盐 D.④主要是结合水，⑤主要是自由水，④和⑤可以相互转化 16 【题后归纳】 鲜种子、干种子烘烤及燃烧后的成分变化与生活力分析 ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ 17 2. [2023福建漳州高一期中]为探究干旱胁迫对不同种源赤皮青冈幼苗叶片的自由水和 结合水含量的变化，某科研小组开展了相关研究，结果如下表所示（ 对照组； 轻度干旱胁迫； 中度干旱胁迫； 重度干旱胁迫）。下列说法不正确的 是( ) 地区 指标 浙江庆 元 自由水含量 47.94 48.38 40.61 30.15 结合水含量 25.60 28.47 30.63 38.97 自由水/结合水 1.87 1.70 1.33 0.77 湖南洞 口 自由水含量 51.61 49.79 39.17 31.08 结合水含量 19.75 24.26 26.23 32.43 自由水/结合水 2.61 2.05 1.49 0.96 18 A.随干旱胁迫加剧，叶片中的部分水分失去流动性和溶解性 B.随干旱胁迫加剧，叶片中自由水含量均下降 C.随干旱胁迫加剧，叶片中细胞代谢均逐渐减弱 D.随干旱胁迫加剧，幼苗对低温的适应能力可能逐渐增强 [解析] 由题表信息可知，随干旱胁迫加剧，结合水含量一直上升，所以叶片中的部分 水分失去流动性和溶解性，A项正确；随干旱胁迫加剧，叶片中自由水含量不是均下 降，浙江庆元的赤皮青冈幼苗轻度干旱胁迫 下自由水含量比对照组高，B项错误； 随干旱胁迫加剧，自由水/结合水的值一直降低，所以叶片中细胞代谢均逐渐减弱，C 项正确；随干旱胁迫加剧，自由水/结合水的值一直降低，幼苗对低温的适应能力可能 逐渐增强，D项正确。 √ 19 主题二 细胞中的无机盐 情境探究 1. 无机盐在细胞（鲜重）中的含量仅为 ，但却有着重要的作用，请结合下列材料分析无机盐的生理作用。 20 材料一 一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图如下： 21 材料二足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大 量钙离子引起的； 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 和 等物质，可以中和这些变化；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”。 通过上述材料，说明无机盐的生理作用有哪些？ 提示：由材料一可以看出无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分。由材料二说明无机盐对维持细胞和生物体的正常生命活动有重要作用。 22 2. 为了测定某种矿质元素是否属于植物的必需元素，有同学提出了如下四种测定思路，请予以评价。 甲：检测正常叶片中该矿质元素的含量； 乙：分析根系对该矿质元素的吸收过程； 丙：观察只有该矿质元素的培养液培养植株一段时间后植株的生长发育状况； 丁：观察含全部营养的培养液中去掉该矿质元素后植株的生长发育状况。 [解析] 确定某种矿质元素是否属于植物的必需元素，应采用溶液培养法，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），说明该元素是必需的矿质元素，思路丁是可行的。 23 方法突破 常见无机盐的作用与缺乏时引起的症状 种类 作用 缺乏时引起的症状 构成血红素的元素 缺铁性贫血症 构成叶绿素的元素 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受影响 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形，抽搐等 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 油菜缺B时，“花而不实” 维持神经、肌肉细胞的兴奋性等 神经、肌肉细胞的兴奋性降低，肌肉酸 痛、无力等 24 视角应用 1. [2023江苏常州高一校考阶段练习]下列有关无机盐对维持生物体的生命活动作用的 叙述，错误的是( ) B A.蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收 B.人体内 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性增强 C.缺铁会导致哺乳动物血液运输 的能力下降 D.植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐 25 [解析] 蔬菜中的草酸与食物中的钙结合，形成沉淀不利于钙的吸收，A项正确；人体内 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，B项错误；人体内缺铁会影响血红蛋白的合成，导致哺乳动物血液运输氧气的能力下降，C项正确；植物秸秆燃烧过程中有机物被分解，剩下的灰烬是无机盐，D项正确。 26 2. 图1表示甲、乙两种无机盐离子处于不同浓度时与作物产量的关系；图2表示不同浓 度的钙对某种植物花粉萌发和花粉管生长速率的影响。下列相关描述不正确的是 ( ) 图1 图2 27 A.同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不同 B.乙的浓度为 时，对提高作物产量最有利 C.适宜浓度的钙离子有利于花粉管的生长 D.无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用 [解析] 由图1可知，同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不同，A项正确；分 析图1可知，乙的浓度为 时，作物产量最高，对提高作物的产量最有利，B项错误； 分析图2可知，钙离子浓度对花粉管的生长有影响，适宜浓度的钙离子有利于花粉管 的生长，C项正确；由图中的信息可知，无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用， D项正确。 √ 28 素养升级·情境命题强突破 29 探究无机盐对植物生长的作用 命题情境 探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐,一般利用溶液培养法,具体设计思路如下。 （1）对照组：植物 完全培养液 正常生长 （2）实验组： 实验组加入 盐的目的是二次对照,使实验组前后自身对照,以增强说服力。 30 高考例证 [2019全国Ⅲ卷]农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮 和硝态氮 。已知 作物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中 和 的吸收具有偏好性（ 和 同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这种偏好 性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。 [答案] 实验思路：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培养作物甲，一 段时间后，检测营养液中 和 剩余量。 预期结果和结论：若营养液中 剩余量小于 剩余量，则说明作物甲偏好吸 收 ；若营养液中 剩余量小于 剩余量，则说明作物甲偏好吸收 。 31 [解析] 本实验的目的是验证作物甲对硝酸铵中的 和 的吸收具有偏好性，因变量是作物甲对二者的吸收量，因此可将生理状态相同的若干作物甲培养在适宜浓度的以硝酸铵为唯一氮源的营养液中，在适宜条件下培养一段时间，并测定实验后营养液中的 和 的浓度，最后进行比较，如果实验后营养液中的 的浓度低于 ，可说明作物甲对硝酸铵中的 的吸收具有偏好性；反之，则说明作物甲对硝酸铵中的 的吸收具有偏好性。 32 新题速递 1. [2023山东泰安肥城高一期中]设计实验探究 是否属于植物生长所必需的无机盐， 某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验 前（无 ）与实验后（有 ）之间的自身对照。下列叙述不正确的是( ) 33 A.该实验中对照组分别是甲组、乙组实验前 B.实验需在黑暗密闭条件下进行 C.“植物的生理状态相同”属于此实验的无关变量 D.此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌 [解析] 该实验中分为两次对照，分别是甲组、乙组实验前，A项正确；该实验的无关变量包括选择一些相同的植物、适宜的培养条件等，如需要适宜的温度、光照等，以保证幼苗在适宜的条件下能正常生长，B项错误，C项正确；若该实验是无土栽培,则实验前营养液要灭菌，D项正确。 √ 34 2. [2023江苏海安高级中学高一期中]为探究种植番茄时施用锌肥的最佳浓度范围，科 研人员将多株长势相同的番茄幼苗均分为8组，分别喷施不同浓度的硫酸锌溶液，结果 如图所示（不考虑 对实验结果的影响）。下列有关叙述错误的是( ) D A.锌元素属于番茄生长所必需的微量元素 B.实验中栽培各组番茄幼苗时所使用的土 壤基质应相同 C.硫酸锌溶液浓度过高会降低番茄植株的 果实产量 D.由实验结果分析，施用硫酸锌溶液的最 佳浓度范围是 35 [解析] 锌元素属于番茄生长所必需的微量元素，A项正确；该实验的自变量是硫酸锌溶液的浓度，栽培各组番茄幼苗时所使用的土壤基质为无关变量，各组应该相同，B项正确；硫酸锌溶液浓度为 时，平均果实产量小于硫酸锌溶液浓度为 时的平均果实产量，因此硫酸锌溶液浓度过高会降低番茄植株的果实产量，C项正确；由实验结果分析，硫酸锌溶液的浓度为 时平均果实产量较高，故施用硫酸锌溶液的最佳浓度范围是 ，D项错误。 36 网络构建 经典图示 ______________________________________________________________________ 细胞中自由水含量与代谢强度、抗逆性的关系 37 $$