第2章 第2节 细胞中的无机物（学习手册）-【新课程能力培养】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

( ) * + , - ! ./012 １４　 学 Ｃ．为验证其甜度高，需增设多组不同浓度 的蔗糖样液作为颜色对照 Ｄ．样液与试剂混匀后还需水浴加热，实验 现象是由无色变成砖红色 答案：ＡＢ 解析：胡萝卜素为橙黄色，可能会对实验现 象产生干扰，但其为无关变量，Ａ正确；斐 林试剂由甲液 （质量浓度为０１ｇ／ｍＬ氢氧 化钠溶液）和乙液 （质量浓度为００５ｇ／ｍＬ 硫酸铜溶液）组成，双缩脲试剂由 Ａ液 （质量浓度为０１ｇ／ｍＬ氢氧化钠溶液）和Ｂ 液 （质量浓度为 ００１ｇ／ｍＬ硫酸铜溶液） 组成，因此，斐林试剂通过简单处理后，也 能用于鉴定黄金百香果中的蛋白质，Ｂ正 确；斐林试剂可用于鉴定还原糖，蔗糖为非 还原糖，Ｃ错误；样液与试剂混匀后还需水 浴加热，实验现象是由蓝色变成砖红色，Ｄ 错误。 　　下面是一组探究生物体内主要有机物存 在与否的鉴别实验，表中编号顺序对应下列 各项中的内容，正确的是 （　　） 待测物 试剂 颜色 反应条件 蛋白质 双缩脲试剂 ③ ④ 脂肪 ② 橘黄色 — ① 斐林试剂 砖红色 ５０～６５℃ Ａ．葡萄糖、苏丹Ⅲ染液、紫色、沸水浴 Ｂ．蔗糖、苏丹Ⅲ染液、紫红色、常温 Ｃ．还原糖、苏丹Ⅲ染液、蓝紫色、沸水浴 Ｄ．果糖、苏丹Ⅲ染液、紫色、                              常温 第２节　细胞中的无机物 　　１．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。（生命观念） 　　２．通过概括水与细胞代谢的关系形成科学的思维方式。（科学思维） 　　３．通过探究无机盐功能的技能训练培养科学探究能力。（科学探究） 知识点一　细胞中的水 １．水的存在形式和功能 ２．水的理化特性与分子结构的对应关系 　　理化特性 　　分子结构 ①是良好的溶剂 ａ．水是极性分子 ②具有流动性 ｂ．能形成分子间氢键 ③具有高比热容 ｃ．氢键不稳定 ３．自由水／结合水与代谢、抗逆性的关系                   ! " "#34&'567 　学 １５　 　　水与种子的关系 （１）种子晒干时减少的为自由水，仍能萌 发；种子加热或炒熟，丧失的是结合 水，种子死亡，不能萌发；种子萌发吸 收水，主要是自由水增多，代谢加强。 （２）不同种子亲水能力不同：大豆 （主要含 蛋白质） ＞小麦、玉米 （主要含淀粉） ＞花生 （主要含脂肪）。 （３）种子的含水量并不是越多越好。 　　自由水和结合水并不是固定不变的，二 者之间是可以相互转化的。 例１　近年来，人类积极探索外星球是否存 在适宜人类生存的条件，其中水作为重要指 标，关于水的特性及生理功能的叙述正确的 是 （　　） Ａ．水在低温下结冰，有利于细胞抵抗不利 环境 Ｂ．水分子具有极性的特点决定其是细胞内 良好溶剂 Ｃ．水分子间的弱吸引力氢键决定其具有固 体晶体的常态 Ｄ．细胞中结合水所占比例的增大利于增强 细胞代谢活动 答案：Ｂ 解析：水一旦结冰，冰晶就会破坏细胞的结 构，不利于细胞度过不利的环境条件，Ａ错 误；水是极性分子，决定其是细胞内良好溶 剂，为生物化学反应所必需，Ｂ正确；水分 子间弱的吸引力氢键决定其在常温下能够维 持液体状态，具有流动性，是物质运输所必 需，Ｃ错误；细胞中自由水所占比例的增大 利于增强细胞代谢活动，Ｄ错误。 例２　水是细胞生命活动不可缺少的成分， 下列相关叙述错误的是 （　　） Ａ．一般而言，细胞中含量最多的化合物 是水 Ｂ．水在细胞中以自由水和结合水的形式存 在，其中自由水是细胞良好的溶剂 Ｃ．细胞中自由水和结合水可以转化，结合 水含量增加，细胞代谢加强 Ｄ．干旱地区植物肉质茎和根系发达，是植 物对干旱环境的一种适应 答案：Ｃ 解析：一般而言，细胞中含量最多的化合物 是水，其次是蛋白质，Ａ正确；水在细胞中 以自由水和结合水的形式存在，其中自由水 是细胞良好的溶剂，Ｂ正确；细胞中自由水 和结合水可以转化，结合水含量增加，细胞 代谢减弱，Ｃ错误；干旱地区植物肉质茎和 根系发达，能从土壤中更好地吸收水分，是 植物对干旱环境的一种适应，Ｄ正确。 知识点二　细胞中的无机盐 　　无机盐的含量、存在形式及功能                                                                   ( ) * + , - ! ./012 １６　 学 １．无机盐的生理作用 例３　人体内钠离子缺乏会引起神经、肌肉 细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无 力等；血钙含量过低会出现肌肉抽搐现象， 血钙含量过高会出现肌无力。这些事实表明 无机盐的作用为 （　　） Ａ．可维持细胞的酸碱平衡 Ｂ．对维持生命活动有重要作用 Ｃ．是细胞内重要化合物的重要组成成分 Ｄ．为生物体的各项生命活动直接提供能量 答案：Ｂ 解析：无机盐中维持酸碱平衡的是缓冲对， 与题意不符，Ａ错误；根据题意，钠离子影 响了神经细胞和肌肉细胞的兴奋性，哺乳动 物的血液中如果钙离子含量太低就会出现抽 搐等症状，血钙含量过高会出现肌无力，这 说明了无机盐能维持细胞和生物体的生命活 动，Ｂ正确；无机盐是细胞中某些复杂化合 物的重要组成成分，如 Ｆｅ２＋是血红蛋白的 主要成分、Ｍｇ２＋是叶绿素的必要成分，但 是与题意不符，Ｃ错误；无机盐不能提供能 量，Ｄ错误。 ２．常见元素组成的无机盐在细胞中的作用 例４　下列关于无机盐的叙述，错误的是 （　　） Ａ．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素 不能合成 Ｂ．Ｍｇ２＋是叶绿素的成分之一，缺 Ｍｇ２＋影 响光合作用 Ｃ．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存 在，如ＣａＣＯ３是骨骼、牙齿的主要成分 Ｄ．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在 食盐中加碘 答案：Ｃ 解析：铁是血红素的组成成分，缺铁则不能 合成血红素，Ａ正确；Ｍｇ２＋是叶绿素的组 成成分，缺 Ｍｇ２＋则不能合成叶绿素，进而 影响光合作用，Ｂ正确；细胞中的无机盐大 多数以离子的形式存在，Ｃ错误；碘是合成 甲状腺激素的原料，在食盐中加碘是为了补 充碘，预防因缺碘而引起的地方性甲状腺 肿，Ｄ正确。 　　（不定项）无机盐对于维持生物体的生 命活动具有重要作用。下列叙述正确的是 （　　） Ａ．土壤中缺少镁会影响植物光合作用的进行 Ｂ．缺铁会导致哺乳动物血液运输 Ｏ２的能 力下降 Ｃ．和葡萄糖一样，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 ! " "#34&'567 　学 １７　 无机盐 ３．验证某种矿质元素生理功能的实验方案 （１）对照组：正常植物 ＋完全培养液共同 培养一段时间后，植物正常生长。 （２）实验组： 实验相关说明： （１）实验中应保证实验材料的统一性，即 材料的种类、生长状况等相同。 （２）实验组加入 Ｘ的目的是二次对照，使 实验组前后对照，以增强说服力。 （３）该方案也可用于检测某种矿质元素是 否为植物正常生长的必需元素。 例５　 （不定项）设计实验探究Ｘ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 Ｘ）与实 验后 （有 Ｘ）之间的自身对照。下列叙述 正确的是 （　　） Ａ．对照组是甲组、乙组实验前 Ｂ．此实验的无关变量只是选一些相同的植物 Ｃ．此实验如果是无土栽培，则实验前营养液 要灭菌 Ｄ．为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭 条件下进行 答案：ＡＣ 解析：该实验中对照组是甲组、乙组实验 前，Ａ正确；此实验的无关变量有选一些相 同的植物、培养条件等，Ｂ错误；若实验是 无土栽培，则实验前营养液要灭菌，Ｃ正 确；由于培养的是植物，故需在光照条件下 进行，Ｄ错误。 例６　无机盐能维持生物体正常的生命活 动。下面列出了若干确定无机盐 Ｘ是否为 植物必需的实验方案，其中正确的设计是 （　　） ①以土壤为基质盆栽，浇缺少无机盐 Ｘ的 “完全培养液”　②以沙土为基质盆栽，浇 缺少无机盐 Ｘ的 “完全培养液”　③只用 缺少无机盐Ｘ的 “完全培养液”，不用基质 ④以土壤为基质盆栽，浇蒸馏水　⑤以沙土 为基质盆栽，浇完全培养液　⑥不用基质， 只用完全培养液　⑦不用基质，只用含无机 盐Ｘ的培养液　⑧不用基质，只用蒸馏水 Ａ．以②为实验组，⑤为对照组 Ｂ．以③为实验组，⑥为对照组 Ｃ．以④为实验组，①为对照组 Ｄ．以⑦为实验组，⑧为对照组 答案：Ｂ 解析：设计实验遵循的原则有对照原则和单 一变量原则，由于本实验为了研究无机盐Ｘ 是否为植物必需的元素，而土壤、沙土中都 可能含有这种无机盐，因此不用基质做实 验。对照组应该是用完全培养液，而实验组 为缺少无机盐 Ｘ的缺素培养液，通过观察 植物的生长状况可以知道，故Ｂ正确                                                                 。 !"#$%&' ３１　 进行稀释，Ｄ正确。 ６．Ｂ【解析】斐林试剂可用于鉴定还原糖，淀粉属于 多糖，不是还原糖，不能用斐林试剂鉴定，Ａ错误；蛋白 质可与双缩脲试剂产生紫色反应，Ｂ正确；脂肪可用苏丹 Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色，苏丹Ⅲ不能鉴定磷脂，Ｃ错误； 淀粉遇碘液变蓝，还原糖不与碘液反应，可用斐林试剂鉴 定还原糖，Ｄ错误。 【提升练习】 １．ＡＣＤ【解析】组成玉米和人体的化学元素在无机 自然界都可以找到，体现了生物界和非生物界具有统一性， Ａ正确；Ｍｇ和Ｓ都属于细胞中的大量元素，Ｂ错误；生物 大分子以碳链为基本骨架，故细胞中Ｃ含量较高，Ｃ正确； 干重情况下，由于玉米细胞内纤维素和淀粉等糖类物质较 多，故细胞中Ｏ元素比例较高，Ｄ正确。 ２．Ｃ【解析】右图说明 Ｍｇ是构成叶绿素分子的关键 元素，植物体缺Ｍｇ，叶绿素合成受阻，会影响光合作用， Ａ正确；左图说明Ｆｅ是构成血红蛋白的重要元素，人缺Ｆｅ 会导致贫血，Ｂ正确；Ｆｅ属于微量元素，Ｃ错误。 ３．（１）斐林试剂　砖红色　葡萄糖　 （２）苏丹Ⅲ染 液　５０％酒精　显微镜　 （３）紫色　 （４）①现配现用　 ②０１ｇ／ｍＬＮａＯＨ　００１ｇ／ｍＬＣｕＳＯ４ 【解析】 （１）鉴定还原性糖所用的试剂是斐林试剂， 该试剂与细胞内还原性糖发生作用，形成砖红色沉淀，因 此，可用该试剂鉴定成熟苹果肉中存在还原性糖，葡萄糖 是还原性糖，所以可用该试剂检测糖尿病病人尿液中是否 存在葡萄糖。（２）鉴定花生子叶细胞中脂肪的实验中，能 将脂肪染成橘黄色的染液是苏丹Ⅲ染液，用其染色时，要 用５０％酒精来冲洗浮色，这是因为苏丹Ⅲ染液能溶解在酒 精中，橘黄色的脂肪滴需要用显微镜观察。（３）鉴定黄豆 组织中是否存在蛋白质时，向组织液中加入双缩脲试剂 Ａ 摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂 Ｂ摇匀，可观察到组织 样液变成紫色，因此双缩脲试剂的本质是碱性条件下的铜 离子。（４）①斐林试剂极不稳定，需要现配现用，即斐林 试剂的甲液和乙液需分别配制、储存，使用时再临时混合 均匀用于实验。②双缩脲试剂的使用，应先加试剂０１ｇ／ ｍＬＮａＯＨ，造成碱性环境，再加试剂００１ｇ／ｍＬＣｕＳＯ４，因 为双缩脲试剂的本质是碱性条件下的铜离子。 ( ２ /*-.J5PQO 学习手册 知识点一　细胞中的水 【知识梳理】 １．结合　组成成分　自由　良好溶剂　参与　液体　 营养　代谢废物 ２．①—ａ　②—ｃ　③—ｂ ３．旺盛　差　缓慢　强 知识点二　细胞中的无机盐 离子　化合物　叶绿素　血红素　生命活动　过高　 抽搐　很少　酸碱平衡 【要点精析】 变式训练　ＡＢＤ 练习手册 【基础练习】 １．Ｂ【解析】水分子是极性分子，Ｏ端带负电，Ｈ端 带正电，带正电荷或负电荷的分子都容易与水结合，Ａ正 确；结合水与细胞中的其他物质相结合，占细胞中水的少 部分，Ｂ错误；水分子之间靠氢键结合，其作用力较弱， 氢键不断断裂，又不断形成，使水呈液态，具有流动性， Ｃ正确；水分子之间的氢键使得水分子需要吸收更多的热 量才能打破分子之间的相互作用，使水具有较高的比热容， 使水的温度相对不易发生改变，有利于维持生命系统的稳 定性，Ｄ正确。 ２．Ｄ【解析】自由水与结合水的比值相对较小时，自 由水少，细胞代谢降低，Ａ、Ｂ错误；自由水与结合水的比 值相对较小时，自由水少，结合水含量增加，韧性和抗逆 性较大，Ｃ错误，Ｄ正确。 ３．Ｃ【解析】水作为细胞结构的重要组成成分是结合 水的功能，Ａ正确；参与营养物质、代谢废物的运输是自 由水的功能，Ｂ正确；水不能贮存供生命活动需要的能量， Ｃ正确；水可以参与细胞内的化学反应，Ｄ正确。 ４．Ａ【解析】由分析可知，无机盐是某些化合物的重 要组成成分，叶绿素、血红素中含有的无机盐离子分别是 Ｍｇ２＋和Ｆｅ２＋，Ａ正确。 ５．Ｃ【解析】该实验不能证明Ｃａ２＋对维持细胞形态有 重要作用，Ａ错误；Ｃａ２＋等无机盐离子不能为蛙心持续跳 动提供能量，Ｂ错误；Ｃａ２＋对于维持离体的蛙的心脏跳动 具有重要作用，这说明Ｃａ２＋对于维持生物体的生命活动具 有重要作用，Ｃ正确；青蛙体内的 Ｃａ２＋也能以化合物形式 存在，Ｄ错误。 ６．Ｃ【解析】哺乳动物血液中钙离子含量过低，会出 现抽搐症状，Ａ错误；镁属于大量元素，Ｂ错误；细胞中 的水包括结合水和自由水，两者在一定的条件下可以相互 转化，两者的比值受环境因素的影响，Ｃ正确；糖类的组 成成分中没有无机盐，Ｄ错误。 ７．Ｄ【解析】甲组、乙组之间的对照中，甲组是对照 组、乙组是实验组；乙组中实验前 （无 Ｘ）与实验后 （                                                                    有