第2章 第2节 细胞中的无机物（Word教参）-【优化指导】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019 不定项版）

第2节　细胞中的无机物 课时目标 1.从结构与功能相适应的视角出发，说明水在细胞中的存在形式和重要作用。(生命观念) 2．分析资料、思考与讨论，举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。(生命观念、科学思维) 3．联系生活实际，倡导节水环保理念和健康生活意识。(社会责任) 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。 2．水的存在形式及作用 项目 自由水 结合水 存在形式 在细胞中呈游离状态 与细胞内的其他物质相结合 作用 ①细胞内良好的溶剂 ②参与生物化学反应 ③为细胞提供液体环境 ④运送营养物质和新陈代谢中产生的废物 细胞结构的重要组成部分 3.水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系 二、细胞中的无机盐 1．存在形式和含量 (1)存在形式：大多数以离子的形式存在。 (2)含量：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．无机盐的功能 ◆名师点睛 　自由水和结合水不是固定不变的。温度升高时，水分子可脱离有机分子的束缚，成为自由水；温度降低时，水分子动能减弱，可与有机分子结合，成为结合水。 ◆视野拓展 1．世界水日 第四十七届联合国大会确定自1993年起，将每年的3月22日确定为“世界水日”，宗旨是唤起公众的节水意识，加强水资源保护。 2．无机盐与人体健康 无机盐是存在于体内和食物中的矿物质营养素。人体已发现有20余种必需的无机盐，占人体质量的4%～5%。其中含量较多的(>5 g)为钙、磷、钾、钠、氯、镁、硫7种。 ◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”) 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。 (　　×　　) 提示：陆生生物含水量少于水生生物。 2．生物的含水量与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中含水量高。 (　　√　　) 3．晒干的种子不含自由水。 (　　×　　) 提示：晒干的种子自由水含量减少，而不是不含自由水。 4．Mg是构成血红素的重要元素。 (　　×　　) 提示：Fe是构成血红素的元素，Mg是构成叶绿素的元素。 ◆思维启迪 　某同学在运动过程中，出现了肌肉抽搐的现象，原因可能是什么？ 提示：运动过程中大量出汗，使血液中钙离子浓度降低，引起抽搐。 任务一__细胞中的水 乡村振兴的重要任务之一是粮食的生产和科学储存。粮食在贮藏期间应控制在安全含水量以下，如稻、麦、玉米等粮食作物种子安全含水量为12%～13%，棉花、豆类、花生等高油量种子为5%～9%，蔬菜种子为7%～9%。 [问题探究] 1．刚收获的小麦种子，需将其晒干后再储存，在这个过程中，种子丢失的主要是哪种形式的水？晒干后的种子还有活性吗？ 答案：该过程中种子丢失的主要是自由水。晒干后的种子仍保留有活性。 2．晒干种子与浸泡萌发的种子相比，细胞代谢较旺盛的是哪个？ 答案：浸泡萌发的种子细胞代谢较旺盛。 1．自由水与结合水的相互转化 自由水结合水 2．自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系 (1)图示 (2)曲线 关于生物体内水分的两个理解误区 (1)误认为水越多越好。水是生命之源，但并不是水越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会因为氧气供应不足而死亡。 (2)误认为晒干的种子不含自由水。晒干的种子失去自由水，并不是不含自由水，而是自由水含量大幅度降低。 1．(2025·济南高一检测)道德经中有言“上善若水，水善利万物而不争”，水具有滋养万物的属性。下列有关水的叙述错误的是 (　　) A．水在细胞中绝大部分以自由水的形式存在，可以自由流动 B．结合水一般不参与细胞代谢，是细胞结构的重要组成成分 C．在寒冷的冬季，植物体内自由水与结合水的比值会增大 D．氢键的存在使水具有较高的比热容，意味着水的温度相对稳定 C　解析：在细胞中绝大部分水以自由水的形式存在，可以自由流动，少部分水以结合水形式存在，A正确；参与细胞代谢的一般是自由水，结合水一般不参与细胞代谢，结合水是细胞结构的重要组成成分，B正确；自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛，在寒冷的冬季，细胞代谢弱，植物体内自由水与结合水的比值会减小，C错误；氢键的存在使水具有较高的比热容，水具有缓和温度变化的作用，意味着水的温度相对稳定，D正确。 2．(2025·广州高一检测)《齐民要术》记载了“热进仓”贮麦法：将经暴晒后的小麦种子趁热进仓贮存，温度控制在46 ℃左右，贮藏7～10天后通风降温，该贮藏方法具有防霉、防虫的作用，且不影响种子的发芽率。下列叙述错误的是 (　　) A．成熟的小麦种子细胞中含量最多的化合物是水 B．小麦种子暴晒后结合水含量减少，有利于储存 C．种子萌发时自由水的比例增大，细胞代谢旺盛 D．46 ℃处理时间延长，种子不易发霉，但发芽率降低 B　解析：活细胞中含量最多的化合物是水，因此成熟的小麦种子细胞中含量最多的化合物是水，A正确；水的存在形式有自由水和结合水，小麦种子暴晒后自由水减少，代谢减弱，有利于种子储存，B错误；种子萌发时，吸收水分后自由水含量增加，自由水与结合水的比例增大，细胞代谢活动增强，C正确；若46 ℃高温持续时间过长，则种子会保持较高的呼吸速率，消耗较多的有机物，不利于种子萌发，D正确。 3．(不定项) (2024·石家庄高一检测)下图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用，下列相关叙述正确的是 (　　) A．种子晒干过程中减少的是图中的①，不会导致细胞死亡 B．与萌发种子相比，休眠种子中①/②的值更大 C．水的存在形式由①转变成②，有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性 D．图中的甲可表示“组成细胞结构”，乙可表示“运输营养物质和代谢废物” [答题指导] BD　解析：图中①指的是结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，种子晒干过程中减少的是图中的②自由水，不会导致细胞死亡，A错误；图中②指的是自由水，萌发种子代谢旺盛，自由水含量较多，休眠种子代谢弱，自由水含量较少，因此，与萌发种子相比，休眠种子中①/②的值更大，B正确；①结合水的含量越多，抗逆性越强，故水的存在形式由①结合水转变成②自由水，即结合水减少，不利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性，C错误；①为结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，故图中的甲可表示“组成细胞结构”，②为自由水，自由水具有运输营养物质和代谢废物的功能，故乙可表示“运输营养物质和代谢废物”，D正确。 任务二__细胞中的无机盐 1．牛奶和奶粉中都含有钙、铁等元素。其中碳酸钙是人体骨骼和牙齿的重要组成成分，铁是血红蛋白的重要组成成分，这说明无机盐的生理作用是___________________________ ________________________________________________________________________。 答案：参与物质组成或构成某些复杂的化合物 2．如果钙离子的含量太低，会出现肌肉抽搐现象，这说明无机盐的生理作用是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：维持细胞和生物体的生命活动 　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+ 构成血红素 缺铁性贫血症 Mg2+ 构成叶绿素 植物体叶绿素合成受阻，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 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 (1)无机盐并不都以离子的形式存在。如骨骼中的钙以化合物CaCO3的形式存在。 (2)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，过少和过多都会影响生命活动。 1．(2025·台州高一检测)青少年时期需要补钙。当血钙浓度变高时，人体成骨细胞活动增强，磷酸钙合成增多，骨量增加。上述事实中Ca2+的作用是 (　　) A．提供能量 B．维持血浆酸碱平衡 C．维持血浆渗透压 D．构成细胞的重要组成成分 D　解析：无机盐不能提供能量，A错误；Ca2+不能维持血浆酸碱平衡，维持血浆酸碱平衡的是缓冲物质，B错误；Ca2+参与维持血浆渗透压，但在题意中没有体现，C错误；人体的牙齿和骨骼中的重要成分是磷酸钙，这说明无机盐是构成细胞的重要组成成分，D正确。 2．无机盐对生物体的生命活动起着重要作用。下列叙述不正确的是 (　　) A．血液中Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持生物体的生命活动非常重要 B．人输液时用生理盐水而不是蒸馏水，这说明无机盐在维持细胞的正常形态和功能中具有重要作用 C．无机盐在细胞中含量很少，所以属于微量元素 D．哺乳动物体内Na＋缺乏，会导致肌肉酸痛、无力 C　解析：血液中Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，A正确；人输液时用生理盐水而不是蒸馏水，这说明无机盐在维持细胞的正常形态和功能中具有重要作用，B正确；无机盐中也包含大量元素，如N、P、Mg等，C错误；哺乳动物体内Na＋缺乏，会导致肌肉酸痛、无力等，D正确。 水与种子萌发——生命观念 水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如下图。 设计1：考查知识迁移能力与生命观念 (1)植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要以________的形式存在。经阶段 Ⅰ 吸水后，种子中的水主要是以________的形式存在。 设计2：考查对实验结果的分析能力 (2)在阶段 Ⅱ ，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段 Ⅰ ，代谢速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段 Ⅰ 。 设计3：考查解决问题与长句表达能力 (3)进入阶段 Ⅲ 后，种子吸水量持续上升，这是因为_____________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)结合水　自由水　 (2)小于　大于　 (3)胚根突破种皮，幼苗代谢活动需要更多的水 解析：(1)风干种子细胞中自由水含量较少，水主要以结合水的形式存在。经阶段 Ⅰ 吸水后，种子中自由水含量升高，水主要是以自由水的形式存在。(2)根据图示可知，在阶段 Ⅱ ，种子含水量变化不大，故种子吸水速率小于阶段 Ⅰ ；而随自由水含量的增加，种子代谢强度大大增加，故代谢速率大于阶段 Ⅰ 。(3)由图可知，在阶段 Ⅲ ，胚根突破种皮，进入幼苗生长时期，代谢加快，需要更多的水分，因此进入阶段 Ⅲ 后，种子吸水量持续上升。 1．(2025·天津高一检测)方便面中脱水蔬菜的主要加工过程如下：原料挑选、切削和烫漂、冷却沥水、烘干。烘干的过程需要注意温度，否则容易烤焦。下列叙述正确的是 (　　) A．脱水蔬菜细胞中含量最多的元素为氮 B．蔬菜烘干的过程中失去的水主要是结合水 C．完全烤焦后剩余的无机盐能给细胞提供能量 D．方便面中干牛肉(假设牛肉完全失水)中含量最多的化合物为蛋白质 D　解析：脱水蔬菜细胞中含量最多的是碳元素，A错误；细胞中的水主要是自由水，蔬菜烘干的过程中失去的水主要为自由水，B错误；烤焦后形成的物质主要为无机盐，而无机盐不能给细胞提供能量，C错误；据题干信息可知，干牛肉细胞已完全失水，细胞干重中含量最多的化合物为蛋白质， D正确。 2．(2025·抚顺高一检测)阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。下列有关组成细胞的元素和化合物的叙述，错误的是 (　　) A．碳是细胞中最基本的元素，因为细胞中的生物大分子都是以碳链为基本骨架 B．水是活细胞中含量最多的化合物，自由水的含量与细胞代谢水平呈负相关 C．大多数无机盐以离子形式存在，与细胞的结构、酸碱平衡、生物体的生命活动等有关 D．氢键的不稳定性导致水在常温下能维持液态，且具有较高的比热容 B　解析：碳是细胞中最基本的元素，因为细胞中的生物大分子都是以碳链为基本骨架，如蛋白质、核酸和多糖，A正确；水是活细胞中含量最多的化合物，自由水的含量与细胞代谢水平呈正相关，自由水比例越大，细胞代谢越旺盛，B错误；细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，与细胞的结构、酸碱平衡、渗透压、细胞和生物体的生命活动等有关，C正确；氢键的不稳定性导致水在常温下能维持液态，且具有较高的比热容，因此水的温度相对不容易发生改变，D正确。 3．(2025·广州高一检测)农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基础。下列说法错误的是 (　　) A．自由水是细胞内良好的溶剂，参与许多生物化学反应 B．自由水和结合水的作用有差异，两者可以相互转化 C.晒干的种子依然保有生理活性，其丧失的是结合水 D．种子萌发时细胞代谢旺盛，自由水所占的比例升高 C　解析：自由水是细胞内良好的溶剂，参与许多生物化学反应，结合水是细胞结构的重要组成部分，自由水和结合水的作用有差异，两者可以相互转化，A、B正确；晒干的种子依然保有生理活性，其丧失的主要是自由水，C错误；种子萌发时细胞代谢旺盛，自由水所占的比例升高，此时抗逆性减弱，D正确。 4．(2025·惠州高一检测)种庄稼有一句谚语“缺肥黄，多肥倒，不怕种子旱，就怕倒春寒”。下列解释错误的是 (　　) A．缺肥黄：无机盐不足可导致叶绿素合成减少，叶片发黄 B．多肥倒：施肥过量可使根细胞因吸收过多无机盐而致细胞失水 C．不怕种子旱：将种子晒干以减少细胞内的自由水，有利于储存 D．就怕倒春寒：温度过低对幼苗的伤害大于种子 B　解析：镁是合成叶绿素的组成成分，无机盐不足可导致叶绿素合成减少，叶片发黄，A正确；若一次性给农作物施肥过多，会使土壤溶液浓度过高，大于植物细胞溶液的浓度，植物细胞不能吸水，反而会失水，导致植物因失水而萎蔫，造成“烧苗”现象，B错误；晒干种子时，自由水蒸发出来，细胞中自由水的含量减少，降低代谢水平，减少有机物的消耗，便于储藏，C正确；因为种子处于休眠状态，新陈代谢活动较弱，对环境的适应能力更强，因此，温度过低对幼苗的伤害大于种子，D正确。 5．(不定项) (2024·沧州高一检测)开心果已成为世界第五大坚果作物，它具有耐旱、抗热等特性，含有丰富的有机物、无机盐(如钾、钠、铁、钙)等。下列关于开心果的元素与物质组成的叙述，错误的是 (　　) A．无机盐在细胞中多以化合物形式存在，少数以离子形式存在 B．坚果比较干、硬，所以结合水的含量远远多于自由水，以利于其耐受干旱 C．细胞中钾、钙、镁元素含量远多于硼元素，B在细胞中含量较少，属于微量元素 D．在开心果植株中含量最多的化合物是糖类 ABD　解析：无机盐在细胞中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；一般细胞中自由水的含量远远多于结合水，而不是结合水远远多于自由水，而结合水与自由水的比值越大，抗旱性越好，B错误；大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等，大量元素含量大于微量元素含量，C正确；在开心果植株中含量最多的化合物是水，D错误。 6．冬小麦一般在9月中下旬至10月上旬播种，翌年5月底至6月中下旬成熟。在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，冬小麦体内会发生一系列适应低温的生理变化，抗寒能力逐渐增强。翌年，农民在储存小麦种子前，需将刚收获的小麦种子晒干后，再收进粮仓存放。请回答下列有关问题： (1)活细胞中含量最多的化合物是________。 (2)冬小麦在冬天来临前，________的比例会逐渐降低，而________的比例会逐渐上升，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)农民晒种时小麦种子失去的主要是以________的形式存在于细胞中的水。当把种子晒干后放在试管中点燃，直至燃成灰烬，此过程中失去的水分主要是________，灰烬是________。 (4)储存小麦种子前，如果暴晒的时间不够长，在粮仓中储存时小麦会产热导致霉烂。通过上述事实可以看出，细胞的代谢强弱与细胞的_____________________________________ 有密切联系。 答案：(1)水 (2)自由水　结合水　避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身 (3)自由水　结合水　无机盐 (4)自由水含量(或自由水与结合水的比值) 解析：(1)活细胞中含量最多的化合物是水。(2)水在细胞中的存在形式是自由水和结合水。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，原因是避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。(3)农民晒种时小麦种子失去的主要是以自由水的形式存在于细胞中的水。当把种子晒干后放在试管中点燃，直至燃成灰烬，此过程中失去的水分主要是结合水，灰烬是无机盐。(4)储存小麦种子前，如果暴晒的时间不够长，在粮仓中储存时小麦会产热导致霉烂。通过上述事实可以看出，细胞的代谢强弱与细胞的自由水含量有密切联系。 学科网（北京）股份有限公司 $$