第2章 第2节 细胞中的无机物-【金版教程】2024-2025学年新教材高中生物必修1 分子与细胞创新导学案word（人教版2019，单选版）

第2节　细胞中的无机物 1.说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用。2.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 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，也是活细胞中含量最多的化合物。生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60%～95%，水母的含水量达到97%。 2.水的特点 (1)水分子为极性分子。带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。 (2)水分子与水分子靠氢键相互作用，氢键比较弱，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。由于氢键的存在，水具有较高的比热容，意味着水的温度相对不容易发生改变。 3.水的存在形式及功能 存在形式 自由水 结合水 含义 细胞中绝大部分呈游离状态，可以自由流动的水 与细胞内其他物质(主要与蛋白质、多糖等)相结合的水 含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5% 功能 ①细胞内的良好溶剂 ②参与许多生物化学反应 ③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 4.自由水和结合水的相互转化：在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；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。 知识点二　细胞中的无机盐 1.存在形式及含量：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。与水不同，无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。 2.生理功能：(1)组成细胞许多化合物的成分：Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。 (2)维持细胞和生物体的生命活动：人体内Na＋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；哺乳动物的血液中Ca2＋含量太低，动物会出现抽搐等症状；对维持细胞的酸碱平衡非常重要。 (课本P22拓展应用)生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴液等渗的质量分数为________%的________溶液。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________，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。 答案：0.9　氯化钠　溶剂 1.水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。(课本P21) 练习1　(1)生物种类不同，含水量不同，如陆生生物含水量多于水生生物。(　　) (2)生物的含水量与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中自由水含量高。(　　) (3)晒干的种子所含水全部为结合水。(　　) (4)北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时，自由水过多导致结冰而损害自身。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 2.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。(课本P21) 练习2　无机盐在细胞内主要以离子形式存在，有些是大分子物质的组成成分。(　　) 答案：√ 疑难一　水在细胞中的作用 水的结构与水的作用相适应 水的结构特点 水的特性 水的作用 空间结构及电子的不对称分布 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 水是良好的溶剂，许多物质能够在水中溶解 由于极性水分子间形成氢键，且比较弱 常温下能够维持液体状态，具有流动性 水可以把营养物质运送到各个细胞，把产生的废物运送到排泄器官或直接排出体外；绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中 水具有较高的比热容，温度相对不容易发生改变 对于维持生命系统的稳定性十分重要 水分子与多种有机物间形成氢键 结合水与细胞内多种物质结合 细胞结构的重要组成部分 [例1]　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 [例2]　如图所示为水分子结构示意图，根据所学知识判断，下列说法正确的是(　　) A.水之所以是良好的溶剂，是因为结构①这种弱引力的存在 B.结构②使水分子成为极性分子，从而使水具有较高的比热容 C.水在细胞中多以自由水形式存在，在生命活动中承担重要作用 D.细胞中结合水的含量是不断变化的，结合水越多，细胞代谢越旺盛 解析：①是氢键，由于氢键这种弱引力的存在，使得水在常温下具有流动性、较高比热容，水之所以是良好的溶剂是因为水分子是极性分子，A错误；②是共价键，氢、氧原子对电子的吸引能力不同，使得水分子具有不对称性，成为极性分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，使水成为良好的溶剂，B错误；细胞中自由水的含量是不断变化的，自由水所占比例越大，细胞代谢越旺盛，D错误。 答案：C 疑难二　无机盐在细胞中的作用 无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在。无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和过多都可能影响生命活动。如下实例为一些无机盐在细胞中的作用。 无机盐的作用 无机盐 实例 组成细胞许多化合物的成分 镁 构成叶绿素分子的成分，缺镁使叶绿素合成受阻，进而影响光合作用 铁 构成血红素成分，血红素为构成血红蛋白的成分，缺铁会导致血红蛋白合成障碍，引起贫血 磷 细胞膜、细胞核膜等的重要成分。比如植物缺磷会由于糖代谢障碍出现叶片颜色异常，长的矮小、结实率低 维持细胞和生物体的生命活动 钠 人体缺Na＋引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，引发肌肉酸痛、无力 钙 血液中Ca2＋含量太低，动物出现抽搐等症状 某些无机盐离子(如HPO、HCO) 维持细胞酸碱度平衡等重要作用 [例3]　与完全营养液培养的植物相比，缺镁元素的营养液培养的植物显出缺绿症状。当补充镁盐时，上述症状得以缓解。这说明(　　) A.镁是叶绿素合成代谢的必需元素 B.缺绿病症是细胞不能吸收镁离子引起的 C.镁是构成叶绿素分子的微量元素 D.镁仅参与植物细胞内叶绿素的合成 答案：A [例4]　碳酸酐酶(蛋白质类化合物)中含有一个锌离子。该酶能催化反应：H2CO3→CO2＋H2O。从而可使人免于酸中毒。以上实例不能体现无机盐的哪一功能(　　) A.维持细胞的正常形态 B.合成某些重要化合物的原料 C.维持细胞的酸碱平衡 D.维持人体正常的生命活动 解析：该实例中没有提到细胞形态，故不能体现无机盐维持细胞正常形态的功能，A符合题意；碳酸酐酶中含有锌离子，说明无机盐是合成某些重要化合物的原料，B不符合题意；该酶催化的结果是H2CO3分解，使人免于酸中毒，表明无机盐能维持酸碱平衡，维持人体正常生命活动，C、D不符合题意。 答案：A 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ 题点 水的功能 水的存在形式和功能及来源 水的功能 水和无机盐的功能 水和无机盐的功能 无机盐的功能 无机盐的功能 水的存在形式、功能、无机盐的功能 无机盐的功能 细胞中水的存在形式与代谢关系 不同生物中含水量比较、水的存在形式 无机盐的功能 无机盐功能探究实验 [基础对点] 知识点一　细胞中的水 1.人们普遍以为，地球上最早的生命孕育于海洋之中，生命从一开始就离不开水。下列关于生物体内水的叙述，错误的是(　　) A.水分子之间易形成氢键，因此水具有较低的比热容 B.自由水是细胞内良好的溶剂，许多物质能够在水中溶解 C.同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的含水量不同 D.一般情况下，细胞内自由水所占比例越大，细胞代谢越旺盛 答案：A 解析：水分子之间易形成氢键，因此水具有较高的比热容，A错误。 2.仓储小麦等种子或粮食要纯净干燥，颗粒完整，但有时候储存不当会生出一种小虫子，这种小虫子叫赤拟谷盗。它们一生都不需要“饮水”，也吃不到含水丰富的食物，可它们仍能正常生活，其原因是(　　) A.赤拟谷盗的生命活动不需要水 B.赤拟谷盗体内储存着供其一生用的水 C.赤拟谷盗的细胞内结合水比自由水含量高 D.赤拟谷盗在新陈代谢中产生水 答案：D 解析：正常生物的生命活动都离不开水，结合题意可知，赤拟谷盗虽不饮水，也吃不到含水量丰富的食物，可它们仍然能正常生活，是因为其会利用代谢过程中产生的水，D正确。 3.下列有关细胞内水的功能的叙述中，不正确的是(　　) A.参与新陈代谢，运输代谢废物 B.储存能量 C.是细胞结构的重要组成成分 D.作为良好的溶剂 答案：B 解析：水属于无机物，不能储存能量，B错误。 4.“有收无收在于水，收多收少在于肥”，说明水和无机盐对植物生长的重要性。下列有关说法错误的是(　　) A.结合水是细胞结构的重要组成成分 B.自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应 C.小麦种子燃尽后的灰烬是无机盐 D.无机盐是细胞中许多化合物的重要组成成分 答案：B 知识点二　细胞中的无机盐 5.患急性肠胃炎的人要及时补充生理盐水，其主要目的是(　　) A.降温 B.提供能量 C.消毒 D.维持水和无机盐代谢的平衡 答案：D 6.某医生在对离体蛙心进行实验中发现，用不含钙和钾的生理盐水灌注蛙心，收缩不能维持。用含少量钙和钾的生理盐水溶液灌注时，蛙心可持续跳动数小时，实验说明钙盐和钾盐(　　) 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 答案：B 7.无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列有关生物体内无机盐的叙述错误的是(　　) A.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3参与构成骨骼、牙齿等 B.生理盐水可用于清洗外伤伤口，因为它可维持细胞正常的渗透压，并具有清洁作用 C.I－作为原料参与合成甲状腺激素 D.HCO具有维持人血浆酸碱平衡的作用 答案：A 解析：细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在，A错误。 8.清朝扬州八怪之一的郑板桥有诗云：“东北人参凤阳梨，难及潍县萝卜皮”。潍县青萝卜甜脆多汁，稍有辣味，膳食纤维丰富，具有较高的营养价值和保健功能。请回答下列问题： (1)青萝卜细胞中含量最多的化合物是________，青萝卜种子萌发初期，结合水与自由水的比值________(填“上升”“不变”或“下降”)。 (2)青萝卜甜脆多汁，是由于含水量较高，糖等多种物质溶解于水中。水作为良好溶剂的原因是____________________________________________。青萝卜有助于消化，原因是其含有较多的膳食纤维。 (3)无机盐在植物细胞内含量很少，但是作用很大。在植物生长发育过程中，需要供给足够的营养，如果钾供应不足，叶片边缘变褐色，肉质根不能正常膨大，这说明无机盐具有________________________的功能。除此之外还具有的功能是_________________________ _____________。 答案：(1)水　下降 (2)水是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合 (3)维持细胞和生物体的正常生命活动　构成化合物的成分 [能力提升] 9.叶绿素分子和血红素分子结构中都含有无机盐，下列叙述错误的是(　　) A.合成叶绿素和血红素分别需要Mg和Fe B.植物体缺Mg会影响光合作用 C.人体缺Fe会影响血红蛋白(由血红素等构成)对氧的运输 D.Mg和Fe分别存在于植物细胞和动物细胞中 答案：D 解析：Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，A正确；植物体缺Mg会影响叶绿素的合成，进而影响光合作用，B正确；人体缺Fe会影响血红素的合成，由血红素等构成的血红蛋白有运输氧的功能，故人体缺Fe会影响血红蛋白对氧的运输，C正确；Mg和Fe是组成细胞的元素，普遍存在于植物细胞和动物细胞中，D错误。 10.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(　　) 选项 不同生理状态或部位的细胞 比较 A 根尖分生区细胞a1、根尖成熟区细胞a2 a1＝a2 B 衰老细胞a1、正常细胞a2 a1>a2 C 花生种子a1、大豆种子a2 a1<a2 D 休眠种子a1、萌发种子a2 a1<a2 答案：D 解析：正常细胞比衰老细胞新陈代谢旺盛，因此其自由水与结合水的比值高，即a1<a2，B错误；花生种子富含脂肪，大豆种子富含蛋白质，而蛋白质对水的结合能力强，所以大豆中自由水和结合水的比值较低，即a1>a2，C错误；休眠种子的细胞比萌发种子的细胞的新陈代谢弱，因此其自由水与结合水的比值低，即a1<a2，D正确。 11.如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多 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化合物是水 D.血液中自由水与结合水之比大于1，而心脏中则相反 答案：D 解析：水生生物的含水量一般高于陆生生物的含水量，A正确；代谢旺盛的器官或组织一般含水量高，B正确；水是生物体中含量最多的化合物，C正确；通过图示无法得出各器官中自由水与结合水的比例关系，但在生物体中自由水的含量要高于结合水的含量，D错误。 12.图甲表示A、B两种无机盐离子处于不同浓度时与作物产量的关系；图乙表示钙对某种植物花粉管生长的影响。下列相关叙述中，不正确的是(　　) A.据图甲可知，B的浓度为b时，对提高作物的产量最有利 B.据图甲可知，B的浓度为d时，虽然对提高产量有利，但会造成肥料的浪费 C.据图乙可知，适宜浓度的钙有利于花粉管的生长 D.据图乙可知，钙对花粉管生长速率的影响随浓度变化而变化 答案：A 解析：据图甲可知，B的浓度在c～d范围内时，对提高作物的产量最有利，A错误；据图甲可知，当B的浓度为c左右时(曲线峰值之前)，提高作物产量的效果与浓度为d时相同，而d＞c，因此在B的浓度为d时，虽然对提高产量有利，但会造成肥料的浪费，B正确；据图乙可知，植物花粉管生长速率随着钙离子浓度的增大，表现为先增大后减小，因此适宜浓度的钙有利于花粉管的生长，C正确；据图乙可知，钙的浓度对花粉管的生长有影响，花粉管生长速率随钙的浓度的变化而变化，D正确。 13.华北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，请你完成实验以证实哪种猜测正确。 材料用具：30株长势相同的苹果幼苗、完全培养液(含有各种植物必需元素的培养液)、缺锌的培养液、缺镁的培养液、适当的固定材料、培养缸若干、含镁的无机盐、含锌的无机盐。 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。根据完全培养液和缺锌的培养液、缺镁的培养液对苹果生长发育影响的比较，判断小叶病的病因。 (1)方法步骤： ①取三个洁净的培养缸分别编号为A、B、C，向A中加入一定量的完全培养液，向B、C中加入________________、______________。 ②将30株长势相同的幼苗均分三组分别培养在上述三种培养液中。 ③放在相同且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。 (2)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，则说明苹果小叶病是由缺________引起的；若__________________________，则说明苹果小叶病是由缺镁引起的；若B、C两缸幼苗都表现为小叶病，则说明__________________________；若B、C两缸幼苗都不表现为小叶病，则说明________________________。 (3)若实验证明苹果小叶病是由于缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是__________________________________________。预期的实验结果：________________ ____________________。 答案：(1)等量的缺锌培养液　等量的缺镁培养液 (2)①A　②锌　C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有　苹果小叶病是由缺锌和缺镁引起的　苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关 (3)向B缸中加入适量含锌的无机盐，观察苹果幼苗能否恢复正常生长　一段时间后小叶病消失，苹果幼苗恢复正常生长 1 学科网（北京）股份有限公司 $$