2.2 细胞中的无机物（提升讲义）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 （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 细胞中的水 1．水的含量特点 （1）含量：一般来说，水是活细胞中含量最多的化合物，占60%-95%。 （2）与生物种类及发育阶段的关系 ①生物种类不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陆生生物。 ②同一生物不同生长发育期含水量不同，如幼儿含水量多于成年人。 ③同一生物的不同器官含水量不同。 2．水的特性 （1）水分子具有极性，是良好的溶剂。 （2）水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，使水具有流动性。（氢键是一种弱的静电引力） （3）水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变。 3．水的存在形式及功能 项目 结合水（种子烘干丧失） 自由水（种子晒干丧失） 概念 与细胞内的其他物质相结合的水， 叫做结合水 细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水 作用 是细胞结构的重要组成部分 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运送营养物质和代谢废物 4.自由水和结合水的关系（冬小麦细胞中的结合水含量可高于自由水） [例1]在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。下列对于冬小麦体内水的叙述中，错误的是（　　） A．冬季来临时，冬小麦体内的一部分自由水通过与蛋白质和磷脂等物质结合转变成结合水，结合水比例升高，从而有利于抗寒 B．由于氢键不断地形成，又不断地断裂，因此水在常温下呈液态 C．因为氢键的存在，水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定十分重要 D．水是极性分子，因此水是一种良好的溶剂 [例2]下列有关水的特性及作用的叙述中正确的是（　　） A．每个水分子中的氢原子和氧原子都能形成一个氢键 B．水温的降低会形成较多的氢键，而氢键的形成又会消耗热量 C．水在细胞内含量虽高但本身不参与细胞中的代谢反应 D．水是极性分子，几乎所有具有极性基团的分子或电离子都能溶解于水中 必会知识二 细胞中的无机盐 1．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．存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 3．功能： （1）某些重要化合物的组成部分。（如：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。（如：人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引起肌肉酸痛、无力等；如果血液中Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状，而Ca2+的含量太高会出现肌无力） （3）维持细胞的酸碱平衡。（如人血浆中的HCO3-、H2PO4-等对血浆pH的稳定具有重要作用） （4）维持生物体的渗透压平衡，即水盐平衡。（细胞外液渗透压：Na+、Cl-细胞内液渗透压：K+） [例1]下列是某同学在校园内看到几种状况和他做出的处理意见，其中不恰当的是（　　） A．学校梧桐树叶片泛黄，他告诉学校管理人员可能需要施用一定浓度的Mg2+溶液 B．学校银杏树越冬，他告诉学校管理人员减少灌溉以抵抗寒冷 C．同桌最近视力下降了，他告诉同桌可以多吃点鱼眼，吃什么补什么 D．学校运动会上运动员大量流汗时，他告诉运动员要喝淡盐水 [例2]下列有关细胞中元素和化合物的叙述正确的是（　　） A．血红蛋白中含有铁元素，铁存在于血红蛋白的R基中 B．缺氮会影响叶绿素的合成，进而影响绿色植物的光合作用 C．缺钠会引起神经和肌肉的兴奋性升高，最终引发肌肉酸痛无力 D．烈日下篮球比赛，我们应该让运动员多喝白开水 难点知识一 细胞中的水 1．水的理化特性与分子结构的对应关系 理化特性 分子结构 是良好的溶剂 水是极性分子 具有流动性 氢键不稳定 具有高比热容 能形成分子间氢键 2．自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 在正常情况下，细胞内自由水所占比例越高，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。如曲线： 3．（教材拓展）如图表示冬小麦叶片细胞中的水与冻害程度的相关性曲线，冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值有什么关系？ 请解释其中的原因：冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值成正比。因为细胞中自由水越多，细胞越容易结冰而发生冻害。反之，如果结合水偏多，则不易结冰，从而有利于植物抗寒　。 4．（思维拓展）小麦晾晒和烘烤过程与自由水和结合水的关系 （1）刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，该过程中种子丢失的主要是自由水，种子仍保留活性。 （2）如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是结合水，种子失去活性。 （3）如果将种子燃烧，检测其产物会发现，主要为CO2和H2O（即失去了有机物中的C、H、O），剩余的白（灰）色粉末主要是无机盐。 （4）晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，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。 （5）越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，在一般情况下，结合水和自由水的比值越大，细胞抗逆性越强。 命题角度1 细胞中的水 下列关于水的功能的描述，错误的是（    ） A．作为生物体内含量最多的化合物，水是生物体的重要组成成分 B．水可以运输养料和代谢废物 C．水分子间有氢键，氢键形成会吸收热量，故水可以缓和温度变化 D．水是极性分子，凡是有极性的分子或离子都易溶于水 命题角度2 自由水和结合水的关系 在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化。下图为冬小麦在不同时期的含水量变化关系图。下列叙述错误的是（    ） A．结合水是细胞结构的重要组成成分 B．自由水具有流动性，这与氢键的形成与断裂有关 C．结合水/自由水比值下降可防止细胞因结冰而损害自身 D．冬小麦9月份的细胞代谢程度相比较于12月份的更旺盛 难点知识二 细胞中的无机盐 1．细胞中常见元素的功能及含量异常的表现 元素 功能 含量异常的表现 Fe 血红素分子的重要组成成分 缺铁性贫血症 Mg 叶绿素分子的重要组成成分 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用 Zn 很多酶的结构中心 生长发育不良(侏儒症)，生殖腺功能受阻 Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 儿童易患佝偻病，中老年人易患骨质疏松、痉挛等 (血钙)维持肌肉细胞的兴奋性 动物血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力 I 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大，儿童的智力和体格发育出现障碍(呆小症) B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺硼时，会导致“花而不实” K 促进植物体内淀粉的运输；维持动物细胞内液渗透压 植物缺K时抗逆能力减弱，易受虫害侵袭 Na 主要维持动物细胞外液的渗透压 过低时不能维持细胞的正常形态 N 蛋白质、ATP、NADP＋、叶绿素、核苷酸等的组成元素之 植物缺N时，植株矮小，叶片薄而黄 P ATP、NADP、核苷酸、磷脂等的组成元素之一；动物骨骼牙齿的组成成分 植物缺P时，开花迟而小，植株矮小 2．无机盐功能的验证 （1）对照组：植物＋完全培养液―→正常生长。 （2）实验组 （3）设计实验时应注意: ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ②实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水做对照。 ③实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 3．有水和无机盐的三个易错点 易错表现 正确理解 认为晒干的种子细胞内不含有水分，导致细胞代谢停止 晒干的种子细胞内主要是含有结合水，结合水成为细胞结构的重要组成成分 认为作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质只有无机盐 作物秸秆充分晒干后，其体内还有各种有机化合物 认为细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在 大多数以离子的形式存在, 少数以化合物的形式存在 命题角度1 细胞中的无机盐 无机盐是某些化合物的重要组成成分，具有维持生物体生命活动的重要作用。下列叙述正确的是（    ） A．与肌肉的兴奋性无关 B．是类胡萝卜素的必要成分 C．作为原料参与油脂的合成 D．具有维持人血浆酸碱平衡的作用 命题角度2 元素缺乏症 成年人体内钙总量可达1000~1200g，占体重的1.5%~2.0%。人体内99%的钙以羟基磷灰石晶体的形式存在于骨骼和牙齿中，其余1%的钙中以游离形式存在于细胞内和内环境中的Ca2+可作为一种信号分子，参与细胞呼吸、肌肉收缩等生命活动。下列叙述错误的是（    ） A．钙是组成细胞及生物体的大量元素之一 B．作为信号分子时，Ca2+可直接参与细胞呼吸 C．血钙过低会使人出现抽搐症状 D．缺钙的人补钙的同时要补充适量的维生素D 命题角度3 无机盐功能验证 某同学配制了两种培养液培养某种植物幼苗，探究某种无机盐对植物生长的影响，培养液主要成分配方如下表所示。下列叙述错误的是（　　） A．Mg是组成叶绿素的元素，缺Mg会抑制植物的光合作用 B．细胞液中的K+等无机盐离子可以调节植物细胞的渗透压 C．植物细胞从培养液中吸收的一部分水可与蛋白质和多糖等物质结合 D．若甲组正常生长，乙组出现缺乏症，说明K⁺是植物生长必需的离子 命题角度4 细胞中的水和无机盐综合 下图为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列叙述错误的是（　　） A．图中①是结合水，与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性 B．图中②是自由水，乙可代表：为细胞提供液体环境 C．若细胞内①/②的比值降低，则有利于提高植物的抗寒、抗旱等抗性 D．将种子晒干是为了减少②的量而使其代谢水平降低，便于储藏 1．下列农业谚语中蕴藏着丰富的生物学原理，相关分析错误的是（    ） A．肥多不浇烧坏苗，粪大水勤长得好——避免植物过度失水 B．有收无收，主要看水——自由水是细胞结构的重要组成部分 C．犁地深一寸，等于上层粪——有利于植物根细胞吸收无机盐 D．人黄有病，苗黄缺肥——氮、镁是构成叶绿素的成分 2．无机盐对生物体维持生命活动有重要的作用。人体缺钙会直接引起（　　） A．血红蛋白含量降低 B．肌肉抽搐 C．甲状腺肿大 D．神经细胞兴奋性降低 3．无机盐在细胞中含量虽少，但对细胞的生命活动意义重大。它参与维持细胞的渗透压、酸碱平衡，还作为许多酶的辅助因子参与化学反应。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，血红蛋白不能合成 B．Mg²+是叶绿素的成分之一，缺Mg²+会影响光合作用 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 4．麻辣烫是起源于乐山的一种美食，制作麻辣烫时，可以将多种食材融合到一起，补充人体所需的元素和营养物质等，以下相关说法正确的是（    ） A．蛋白质是细胞中含量最多的有机物，其氮元素主要存在于氨基中 B．Fe、Cu、Ca等微量元素虽然含量少，但在细胞中也具有重要作用 C．叶绿体中的光合色素都含有Mg，缺Mg会影响植物的光合作用 D．只含有C、H、O三种元素的小分子有机物不一定是糖类或脂肪 5．水分子中氢原子以共用电子对与氧原子结合。氧具有比氢更强的吸引共用电子对的能力，这使得氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间也可相互吸引，它们之间的静电吸引作用会形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，氢键易于形成和断裂。下列说法错误的是（    ） A．带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都易与水结合，因此，水是良好的溶剂 B．氢键的存在，使水具有较高的比热容，因此，水能维持生命系统的稳定性 C．结合水与细胞中的蛋白质、多糖、脂肪等物质相结合，使其失去了流动性和溶解性 D．细胞中自由水与结合水的含量比处于动态变化中，其大小与细胞的新陈代谢能力有关 6．化学元素含量对生命活动十分重要。下列说法错误的是（　　） A．植物缺镁导致叶绿素合成减少 B．哺乳动物缺钙会出现抽搐症状 C．人体缺铁导致镰状细胞贫血症 D．人体缺碘甲状腺激素合成减少 7．水和无机盐是细胞生命活动中重要的物质，下列说法错误的是（    ） A．水是良好的溶剂取决于氢键的存在 B．冬季的小麦中自由水过多会导致细胞损伤 C．无机盐在细胞中主要以离子的形式存在 D．细胞中无机盐的含量会影响细胞对水分的吸收 8．水分子中的氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间可相互吸引，形成氢键，氢键易于形成和断裂，水分子的上述结构特点决定了它具有多种多样的功能。下列叙述错误的是（　　） A．带有正、负电荷的分子或离子都容易与水结合，因此水是维生素D等物质的良好溶剂 B．氢键使水具有较高的比热容，因此水有助于维持生命系统的稳定性 C．结合水与细胞中的蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性 D．自由水与结合水的比例处于动态变化中，有利于生物体适应环境的多种变化 9．水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间可以靠氢键相互作用在一起，氢键易于断裂和形成，如图所示为水分子结构示意图，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．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 D．水可以与细胞中的蛋白质，多糖等相结合，成为生物体的构成成分 10．某实验小组为探究无机盐X对植物生长发育的影响，将若干生长状况相同的幼苗均分为两组，甲组用完全培养液培养，乙组用缺无机盐X的完全培养液培养。一段时间后，发现乙组幼苗出现叶片发黄、生长缓慢的现象，补充无机盐X后，症状逐渐消失。下列相关叙述错误的是（    ） A．该实验说明无机盐X对维持细胞的酸碱平衡有重要作用 B．乙组幼苗生长异常可能是因为无机盐X影响了叶绿素的合成 C．无机盐X可能参与构成细胞内某些重要的化合物 D．甲组幼苗在培养过程中也需要吸收无机盐X来维持正常生命活动 11．俗话说“春雨贵如油”“地里缺肥庄稼荒”，水和无机盐在农业生产中有着重要作用。下列叙述错误的是（    ） A．种子萌发时结合水与自由水的比值减小，细胞代谢增强 B．一株水稻中新长叶片细胞比老叶细胞的自由水含量高 C．将田里的秸秆充分燃烧后的灰烬主要是秸秆中的无机盐 D．庄稼缺镁会因胡萝卜素的合成受阻而影响其光合作用 12．水具有很多重要作用，没有水就没有生命；无机盐虽然含量不多，但是当某些无机盐缺乏时，生命活动难以正常进行。 (1)在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，冬小麦体内发生了一系列适应低温的生理变化，如图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。 ①水在细胞中以两种形式存在，其中可以参与生物化学反应的是 ；另一种存在形式不具有流动性和溶解性，原因是 。 ②随着气温下降，冬小麦细胞中自由水与结合水含量的比值 （填“增大”或“减小”）。试分析植物体内发生的这一变化如何与低温相适应? 。 (2)无机盐在细胞中大多数以 的形式存在。人体内缺Na⁺会使神经兴奋性降低，缺Ca2+会引发肌肉抽搐，这说明无机盐对 都有重要作用。 (3)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是 （答出1点即可）。 13．土壤盐碱化已经成为世界范围的生态环境问题，中国盐碱土面积高达3460万公顷，占全国可利用土地面积约4.88%。在盐碱胁迫下，植物通过根系吸水或是自身渗透作用吸入过量的盐离子，会不同程度的抑制植物的生长。某小组同学准备以“不同NaCl浓度对小麦生长的影响”为课题，展开实验探究。 (1)①-⑥为实验过程中的相关步骤，实践操作中其排列次序正确的选项是（　　） ①提出问题  ②设计实验方案  ③分析实验现象④得出结论   ⑤作出假设  ⑥实施实验方案 A．①→②→⑥→③→④→⑤ B．②→⑥→①→③→⑤→④ C．①→⑤→②→⑥→③→④ D．⑤→①→②→⑥→③→④ (2)请为该小组同学完善下列实验步骤：小组同学采用80、120mmoL/L的NaCl培养液来模拟不同程度的盐胁迫进行试验。对照组的浓度可以设置为（　　） A．40mmoL/L B．0mmoL/L C．80mmoL/L D．120mmoL/L (3)在培养过程中，应保证各组的光照和温度等条件 （相同/不同），这遵循 原则。 (4)培养一段时间后，分别统计 。 14．当发生山体塌方，为了救出被掩埋人员，要迅速打通生命通道，向被困人员输送水和营养液。人体所需要的营养物质主要是水、无机盐、维生素、糖类、脂质和蛋白质。这些营养物质在人体细胞中有着重要的作用。 (1)细胞中大多数无机盐以 形式存在，铁是 的组成成分，Mg是构成 的成分，这说明无机盐的生理作用是 ；如果人体内钙离子的含量太低，会出现肌肉 现象，这说明无机盐的生理作用是 。 (2)水在人体内有着重要作用，水在人体细胞中存在形式有自由水和结合水两种。其中结合水的作用是 ；自由水的生理作用有① ；② ；③运输营养物质和代谢废物；④为细胞提供液体环境。 (3)在正常情况下，细胞内自由水与结合水的比值越 （填“高”或“低”），则细胞的抗逆性越强。 15．在冬季来临过程中，冬小麦体内会发生一系列适应低温的生理变化。如图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。请回答下列问题。 (1)9月至12月，随着气温下降，冬小麦细胞中自由水含量 (填“升高”、“不变”或“下降”)，出现这种变化的重要意义是 。 (2)冬天来临前，冬小麦细胞中的游离状态的水分子通过与 等物质结合，转化为结合水，流动性与溶解性降低，不易结冰，从而增强了抗寒能力。 (3)如果将晒过的种子再用火烘烤，失去的是 (“自由水”或“结合水”)。 (4)种子萌发时 (“自由水”或“结合水”)水增多。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物 （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 细胞中的水 1．水的含量特点 （1）含量：一般来说，水是活细胞中含量最多的化合物，占60%-95%。 （2）与生物种类及发育阶段的关系 ①生物种类不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陆生生物。 ②同一生物不同生长发育期含水量不同，如幼儿含水量多于成年人。 ③同一生物的不同器官含水量不同。 2．水的特性 （1）水分子具有极性，是良好的溶剂。 （2）水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，使水具有流动性。（氢键是一种弱的静电引力） （3）水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变。 3．水的存在形式及功能 项目 结合水（种子烘干丧失） 自由水（种子晒干丧失） 概念 与细胞内的其他物质相结合的水， 叫做结合水 细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水 作用 是细胞结构的重要组成部分 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运送营养物质和代谢废物 4.自由水和结合水的关系（冬小麦细胞中的结合水含量可高于自由水） [例1]在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。下列对于冬小麦体内水的叙述中，错误的是（　　） A．冬季来临时，冬小麦体内的一部分自由水通过与蛋白质和磷脂等物质结合转变成结合水，结合水比例升高，从而有利于抗寒 B．由于氢键不断地形成，又不断地断裂，因此水在常温下呈液态 C．因为氢键的存在，水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定十分重要 D．水是极性分子，因此水是一种良好的溶剂 【答案】A 【分析】自由水和结合水的区别如下： 1、自由水在细胞内、细胞之间、生物体内可以自由流动，是良好的溶剂，可溶解许多物质和 化合物;可以参与物质代谢，如输送新陈代谢所需营养物质和代谢的废物。 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。 3、结合水是细胞结构的重要组成成分，不能溶解其它物质，不参与代谢作用。 【详解】A、结合水主要与蛋白质、多糖等大分子结合，磷脂属于脂质，是脂溶性物质，并非结合水的直接结合对象，A错误； B、液态水中氢键不断的断裂与形成，导致水在常温下呈液态，B正确； C、氢键使水比热容高，缓冲温度变化，维持生命系统稳定，C正确； D、水的极性使其成为良好溶剂，溶解极性物质，D正确； 故选A。 [例2]下列有关水的特性及作用的叙述中正确的是（　　） A．每个水分子中的氢原子和氧原子都能形成一个氢键 B．水温的降低会形成较多的氢键，而氢键的形成又会消耗热量 C．水在细胞内含量虽高但本身不参与细胞中的代谢反应 D．水是极性分子，几乎所有具有极性基团的分子或电离子都能溶解于水中 【答案】D 【分析】水分子是极性分子，根据相似相溶原理，水能溶解极性分子，因此是水分子是细胞内良好的溶剂，许多化学反应和物质运输都必须在以水为基质的环境中进行；水分子之间存在着氢键，使水的沸点升高，因此水温度的升高或降低需要吸收或释放较多的热量，能缓解细胞内温度的变化。 【详解】A、一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成，一个水分子中的氧原子可以和其它水分子的氢原子可以形成两个氢键，A错误； B、水分子之间存在着氢键，水温的降低会形成较多的氢键，而氢键的形成又会释放热量，因此水具有缓和细胞内温度变化的作用，B错误； C、水在细胞内含量高且参与细胞中的代谢反应，如水参与有氧呼吸第二阶段，C错误； D、水是极性分子，凡是有极性的分子或离子都易溶于水中，D正确。 故选D。 必会知识二 细胞中的无机盐 1．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．存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 3．功能： （1）某些重要化合物的组成部分。（如：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。（如：人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引起肌肉酸痛、无力等；如果血液中Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状，而Ca2+的含量太高会出现肌无力） （3）维持细胞的酸碱平衡。（如人血浆中的HCO3-、H2PO4-等对血浆pH的稳定具有重要作用） （4）维持生物体的渗透压平衡，即水盐平衡。（细胞外液渗透压：Na+、Cl-细胞内液渗透压：K+） [例1]下列是某同学在校园内看到几种状况和他做出的处理意见，其中不恰当的是（　　） A．学校梧桐树叶片泛黄，他告诉学校管理人员可能需要施用一定浓度的Mg2+溶液 B．学校银杏树越冬，他告诉学校管理人员减少灌溉以抵抗寒冷 C．同桌最近视力下降了，他告诉同桌可以多吃点鱼眼，吃什么补什么 D．学校运动会上运动员大量流汗时，他告诉运动员要喝淡盐水 【答案】C 【分析】无机盐在细胞中大多以离子形式存在，具有维持细胞渗透压、维持细胞正常生命活动等作用。 【详解】A、Mg²⁺是叶绿素的组成元素，叶片泛黄可能因缺Mg导致叶绿素减少，施用Mg²⁺溶液合理，A正确； B、减少灌溉可降低银杏树细胞自由水含量，减少结冰损伤，增强抗寒性，B正确； C、视力下降与维生素A缺乏有关，鱼眼无法直接补充所需维生素A，“吃啥补啥”无科学依据，C错误； D、大量流汗会丢失水和Na⁺，喝淡盐水可维持渗透压平衡，D正确。 故选C。 [例2]下列有关细胞中元素和化合物的叙述正确的是（　　） A．血红蛋白中含有铁元素，铁存在于血红蛋白的R基中 B．缺氮会影响叶绿素的合成，进而影响绿色植物的光合作用 C．缺钠会引起神经和肌肉的兴奋性升高，最终引发肌肉酸痛无力 D．烈日下篮球比赛，我们应该让运动员多喝白开水 【答案】B 【分析】无机盐的功能有：（1）构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分；（2）维持细胞和生物体的生命活动；（3）维持细胞和生物体的酸碱平衡；（4）维持细胞内外的渗透压。 【详解】A、铁元素是血红素的组成成分，而血红素是血红蛋白的辅基，并非存在于氨基酸的R基中。血红蛋白的肽链中不含铁，铁通过血红素结合，A错误； B、叶绿素含氮元素，缺氮会导致叶绿素合成受阻，影响光反应阶段，从而降低光合作用速率，B正确； C、缺钠会导致神经和肌肉细胞的兴奋性降低，引发肌肉无力，而非兴奋性升高，C错误； D、剧烈运动后大量排汗会丢失水和钠，仅补充白开水可能引发低钠血症，应补充含电解质的溶液，D错误。 故选B。 难点知识一 细胞中的水 1．水的理化特性与分子结构的对应关系 理化特性 分子结构 是良好的溶剂 水是极性分子 具有流动性 氢键不稳定 具有高比热容 能形成分子间氢键 2．自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 在正常情况下，细胞内自由水所占比例越高，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。如曲线： 3．（教材拓展）如图表示冬小麦叶片细胞中的水与冻害程度的相关性曲线，冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值有什么关系？ 请解释其中的原因：冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值成正比。因为细胞中自由水越多，细胞越容易结冰而发生冻害。反之，如果结合水偏多，则不易结冰，从而有利于植物抗寒　。 4．（思维拓展）小麦晾晒和烘烤过程与自由水和结合水的关系 （1）刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，该过程中种子丢失的主要是自由水，种子仍保留活性。 （2）如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是结合水，种子失去活性。 （3）如果将种子燃烧，检测其产物会发现，主要为CO2和H2O（即失去了有机物中的C、H、O），剩余的白（灰）色粉末主要是无机盐。 （4）晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，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。 （5）越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，在一般情况下，结合水和自由水的比值越大，细胞抗逆性越强。 命题角度1 细胞中的水 下列关于水的功能的描述，错误的是（    ） A．作为生物体内含量最多的化合物，水是生物体的重要组成成分 B．水可以运输养料和代谢废物 C．水分子间有氢键，氢键形成会吸收热量，故水可以缓和温度变化 D．水是极性分子，凡是有极性的分子或离子都易溶于水 【答案】C 【分析】水在细胞中以两种形式存在：（1）一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分，大约占细胞内全部水分的4.5%。（2）细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。自由水是细胞内的良好溶剂，许多种物质溶解在这部分水中，细胞内的许多生物化学反应也都需要有水的参与。 【详解】A、水是生物体内含量最多的化合物，约占细胞鲜重的60%-95%，是细胞结构的重要组成成分，A正确； B、水作为良好的溶剂，可参与运输营养物质（如血液中的葡萄糖）和代谢废物（如尿素），B正确； C、水分子间有氢键，氢键形成会释放热量，氢键断裂会吸收热量，由于氢键的存在，水的比热容较大，故水可以缓和温度变化，C错误； D、水是极性分子，根据相似相溶原理，极性分子（如葡萄糖）和带电离子（如Na⁺）易溶于水，D正确。 故选C。 命题角度2 自由水和结合水的关系 在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化。下图为冬小麦在不同时期的含水量变化关系图。下列叙述错误的是（    ） A．结合水是细胞结构的重要组成成分 B．自由水具有流动性，这与氢键的形成与断裂有关 C．结合水/自由水比值下降可防止细胞因结冰而损害自身 D．冬小麦9月份的细胞代谢程度相比较于12月份的更旺盛 【答案】C 【分析】细胞内的水以自由水和结合水的形式存在，结合水是细胞结构的主要组成成分，自由水是细胞内良好的溶剂，是许多化学反应的介质，水还是许多化学反应的反应物或生成物，水能自由移动，对于运输营养物质和代谢废物具有重要作用；自由水与结合水的比值越高，细胞新陈代谢越旺盛，抗逆性越差，反之亦然。 【详解】A、结合水是细胞结构的重要组成成分，这是结合水的重要功能之一，A正确； B、自由水具有流动性，这与水分子之间氢键的形成与断裂有关，氢键不断地形成与断裂使得水分子能够自由移动，B正确； C、 随着气温降低，结合水/自由水比值上升，细胞代谢减弱，抗逆性增强，可防止细胞因结冰而损害自身。而该选项说结合水/自由水比值下降可防止细胞因结冰而损害自身，说法错误，C错误； D、由图可知，9 月份自由水含量相对较高，12 月份自由水含量相对较低。自由水含量高，细胞代谢旺盛，所以冬小麦 9 月份的细胞代谢程度相比较于 12 月份的更旺盛，D正确。 故选C。 难点知识二 细胞中的无机盐 1．细胞中常见元素的功能及含量异常的表现 元素 功能 含量异常的表现 Fe 血红素分子的重要组成成分 缺铁性贫血症 Mg 叶绿素分子的重要组成成分 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用 Zn 很多酶的结构中心 生长发育不良(侏儒症)，生殖腺功能受阻 Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 儿童易患佝偻病，中老年人易患骨质疏松、痉挛等 (血钙)维持肌肉细胞的兴奋性 动物血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力 I 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大，儿童的智力和体格发育出现障碍(呆小症) B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺硼时，会导致“花而不实” K 促进植物体内淀粉的运输；维持动物细胞内液渗透压 植物缺K时抗逆能力减弱，易受虫害侵袭 Na 主要维持动物细胞外液的渗透压 过低时不能维持细胞的正常形态 N 蛋白质、ATP、NADP＋、叶绿素、核苷酸等的组成元素之 植物缺N时，植株矮小，叶片薄而黄 P ATP、NADP、核苷酸、磷脂等的组成元素之一；动物骨骼牙齿的组成成分 植物缺P时，开花迟而小，植株矮小 2．无机盐功能的验证 （1）对照组：植物＋完全培养液―→正常生长。 （2）实验组 （3）设计实验时应注意: ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ②实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水做对照。 ③实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 3．有水和无机盐的三个易错点 易错表现 正确理解 认为晒干的种子细胞内不含有水分，导致细胞代谢停止 晒干的种子细胞内主要是含有结合水，结合水成为细胞结构的重要组成成分 认为作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质只有无机盐 作物秸秆充分晒干后，其体内还有各种有机化合物 认为细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在 大多数以离子的形式存在, 少数以化合物的形式存在 命题角度1 细胞中的无机盐 无机盐是某些化合物的重要组成成分，具有维持生物体生命活动的重要作用。下列叙述正确的是（    ） A．与肌肉的兴奋性无关 B．是类胡萝卜素的必要成分 C．作为原料参与油脂的合成 D．具有维持人血浆酸碱平衡的作用 【答案】D 【分析】无机盐在生物体内含量不高，约占1%～1.5%，多数以离子形式存在，但它们对于维持生物体的生命活动有着重要作用，还是某些化合物的重要组成成分。 【详解】A、Ca2+与肌肉的兴奋性有关，若哺乳动物血液中Ca2+含量过低，则会发生抽搐，A错误； B、无机盐中的Mg2+是叶绿素的必需成分，类胡萝卜素中不含无机盐，B错误； C、油脂只含有C、H、O三种元素，其中不含无机盐，C错误 ； D、无机离子中的HCO3-作为血浆中的缓冲物质，具有维持人血浆酸碱平衡的作用，D正确。 故选D。 命题角度2 元素缺乏症 成年人体内钙总量可达1000~1200g，占体重的1.5%~2.0%。人体内99%的钙以羟基磷灰石晶体的形式存在于骨骼和牙齿中，其余1%的钙中以游离形式存在于细胞内和内环境中的Ca2+可作为一种信号分子，参与细胞呼吸、肌肉收缩等生命活动。下列叙述错误的是（    ） A．钙是组成细胞及生物体的大量元素之一 B．作为信号分子时，Ca2+可直接参与细胞呼吸 C．血钙过低会使人出现抽搐症状 D．缺钙的人补钙的同时要补充适量的维生素D 【答案】B 【分析】无机盐主要以离子的形式存在，其生理作用有：（1）细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，如Mg2+是叶绿素的必要成分。（2）维持细胞的生命活动，如Ca2+可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。（3）维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态。 【详解】A、钙属于生物体中的大量元素，A正确； B、Ca²⁺作为信号分子时，通常通过调节酶活性或信号通路间接影响细胞呼吸，而非直接参与反应，B错误； C、血钙过低会导致抽搐，血钙过高会导致肌无力，C正确； D、维生素D可促进肠道对钙的吸收，缺钙的人补钙的同时要补充适量的维生素D，D正确。 故选B。 命题角度3 无机盐功能验证 某同学配制了两种培养液培养某种植物幼苗，探究某种无机盐对植物生长的影响，培养液主要成分配方如下表所示。下列叙述错误的是（　　） A．Mg是组成叶绿素的元素，缺Mg会抑制植物的光合作用 B．细胞液中的K+等无机盐离子可以调节植物细胞的渗透压 C．植物细胞从培养液中吸收的一部分水可与蛋白质和多糖等物质结合 D．若甲组正常生长，乙组出现缺乏症，说明K⁺是植物生长必需的离子 【答案】D 【分析】无机盐主要以离子的形式存在，其生理作用有：①细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，如Fe是血红蛋白的必要成分；Mg是叶绿素的必要成分；② 维持细胞的生命活动，如钙离子可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐；③维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态。 【详解】A、Mg是组成叶绿素的元素，缺Mg植物合成叶绿素受阻，植物光合作用会受到抑制，A正确； B、细胞液中的K+等无机盐离子可以调节植物细胞的渗透压，B正确； C、植物细胞从培养液中吸收的一部分水可与蛋白质和多糖等物质结合成为结合水，C正确； D、乙组配制的培养液中缺少K+和NO3-，若甲组正常生长，乙组出现缺乏症，说明K+或NO3-或K+和NO3-植物生长必需的离子，D错误。 故选D。 命题角度4 细胞中的水和无机盐综合 下图为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列叙述错误的是（　　） A．图中①是结合水，与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性 B．图中②是自由水，乙可代表：为细胞提供液体环境 C．若细胞内①/②的比值降低，则有利于提高植物的抗寒、抗旱等抗性 D．将种子晒干是为了减少②的量而使其代谢水平降低，便于储藏 【答案】C 【分析】细胞内水的存在形式是自由水和结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与许多化学反应，自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用；自由水与结合水不是一成不变的，可以相互转化，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，抗逆性越低，反之亦然。 【详解】A、细胞所处的温度下降，细胞代谢减弱，此时细胞中的自由水转变成结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，故图中①指的是结合水，与蛋白质等物质结合失去流动性和溶解性，A正确； B、细胞所处环境温度上升，则细胞代谢增强，自由水含量上升，因此，图中②指的是自由水，自由水含量越多，细胞代谢越旺盛，水可以为细胞提供液体环境，B正确； C、细胞内①/②的比值降低，即自由水/结合水比值升高，说明细胞液浓度下降，细胞代谢加强，不利于提高植物的抗寒、抗旱等抗性，C错误； D、将种子晒干失去的是自由水，自由水含量下降，细胞代谢减慢，因而储藏过程中失去的有机物减少，便于储藏，D正确； 故选C。 1．下列农业谚语中蕴藏着丰富的生物学原理，相关分析错误的是（    ） A．肥多不浇烧坏苗，粪大水勤长得好——避免植物过度失水 B．有收无收，主要看水——自由水是细胞结构的重要组成部分 C．犁地深一寸，等于上层粪——有利于植物根细胞吸收无机盐 D．人黄有病，苗黄缺肥——氮、镁是构成叶绿素的成分 【答案】B 【分析】农田施肥时，无机盐离子溶解在土壤溶液中，会导致土壤溶液浓度较高，从而使植物根出现失水现象，不利于植物生长，此外，无机盐离子溶解在水中才能被作物根吸收，所以农田在施肥的同时，还需要浇水。 【详解】A、“肥多不浇烧坏苗”是因土壤溶液浓度过高导致根细胞失水，“粪大水勤”可稀释土壤溶液浓度，避免烧苗，A正确； B、结合水是细胞结构的重要组成部分，B错误； C、深耕松土可增强根细胞有氧呼吸，为主动运输吸收无机盐提供能量，C正确； D、叶绿素含镁（Mg），且合成需要氮（N），缺乏会导致叶片发黄，D正确。 故选B。 2．无机盐对生物体维持生命活动有重要的作用。人体缺钙会直接引起（　　） A．血红蛋白含量降低 B．肌肉抽搐 C．甲状腺肿大 D．神经细胞兴奋性降低 【答案】B 【分析】无机盐离子的具体功能： （1）I-是甲状腺激素的组成成分，缺乏时甲状腺激素合成减少，成年人患地方性甲状腺肿； （2）Fe2+是血红蛋白中血红素的组成成分，缺乏时患贫血； （3）Ca2+：血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力； （4）Mg2+是组成叶绿素的元素之一，缺乏时叶片变黄，无法进行光合作用。 【详解】A、血红蛋白含铁，缺铁导致其含量降低，与缺钙无关，A错误； B、血钙过低会引发肌肉抽搐，直接由缺钙引起，B正确； C、甲状腺肿大由缺碘导致，与钙无关，C错误； D、缺钙时神经细胞兴奋性应增高（引发抽搐），而非降低，D错误。 故选B。 3．无机盐在细胞中含量虽少，但对细胞的生命活动意义重大。它参与维持细胞的渗透压、酸碱平衡，还作为许多酶的辅助因子参与化学反应。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，血红蛋白不能合成 B．Mg²+是叶绿素的成分之一，缺Mg²+会影响光合作用 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 【答案】C 【分析】细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在，有些无机盐还参与大分子化合物的组成，如铁是血红蛋白的组成成分，镁是叶绿素的组成成分，钙是骨骼和牙齿的组成成分等。 【详解】A、铁是血红蛋白的必需成分，缺铁会导致血红蛋白合成障碍，引发缺铁性贫血，A正确； B、Mg2+是叶绿素分子的核心元素，缺乏时叶绿素无法合成，直接影响光反应，B正确； C、细胞中的无机盐主要以离子形式存在（如Na+、K+），仅少数以化合物形式存在（如CaCO3构成骨骼），选项中“大多数以化合物形式存在”表述错误，C错误； D、甲状腺激素含碘，缺碘会导致甲状腺肿大，食盐加碘可预防此病，D正确。 故选C。 4．麻辣烫是起源于乐山的一种美食，制作麻辣烫时，可以将多种食材融合到一起，补充人体所需的元素和营养物质等，以下相关说法正确的是（    ） A．蛋白质是细胞中含量最多的有机物，其氮元素主要存在于氨基中 B．Fe、Cu、Ca等微量元素虽然含量少，但在细胞中也具有重要作用 C．叶绿体中的光合色素都含有Mg，缺Mg会影响植物的光合作用 D．只含有C、H、O三种元素的小分子有机物不一定是糖类或脂肪 【答案】D 【分析】1、组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类。（1）大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg；（2）微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。2、叶绿素的组成元素含有C、H、O、N、Mg，缺Mg会影响叶绿素的合成进而影响植物的光合作用。3、核酸的组成元素是C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素主要是C、H、O、N，有的含有S、Fe等元素。 【详解】A、蛋白质是细胞中含量最多的有机物，其氮元素主要存在于“—CO—NH—”中，而不是氨基中，A 错误； B、Fe、Cu是微量元素，而Ca是大量元素，B 错误； C、叶绿体中的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素含有Mg，类胡萝卜素不含有Mg，C 错误； D、只含有C、H、O三种元素的小分子有机物不一定是糖类或脂肪，例如丙酮酸等，D 正确。 故选D。 5．水分子中氢原子以共用电子对与氧原子结合。氧具有比氢更强的吸引共用电子对的能力，这使得氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间也可相互吸引，它们之间的静电吸引作用会形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，氢键易于形成和断裂。下列说法错误的是（    ） A．带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都易与水结合，因此，水是良好的溶剂 B．氢键的存在，使水具有较高的比热容，因此，水能维持生命系统的稳定性 C．结合水与细胞中的蛋白质、多糖、脂肪等物质相结合，使其失去了流动性和溶解性 D．细胞中自由水与结合水的含量比处于动态变化中，其大小与细胞的新陈代谢能力有关 【答案】C 【分析】细胞内水的存在形式是自由水和结合水。结合水是细胞结构的主要组成成分。自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与许多化学反应，自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用。自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。 【详解】A、水分子是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子结合，因此，水是良好的溶剂，A正确； B、氢键的存在使水具有较高的沸点，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要，B正确； C、结合水与细胞中的蛋白质、多糖等物质相结合，使其失去了流动性和溶解性，但脂肪不与结合水结合，C错误； D、细胞中自由水与结合水的含量比处于动态变化中，其大小与细胞的新陈代谢能力有关，自由水含量越高，新陈代谢越旺盛，D正确。 故选C。 6．化学元素含量对生命活动十分重要。下列说法错误的是（　　） A．植物缺镁导致叶绿素合成减少 B．哺乳动物缺钙会出现抽搐症状 C．人体缺铁导致镰状细胞贫血症 D．人体缺碘甲状腺激素合成减少 【答案】C 【分析】化学元素在生命活动中起着至关重要的作用。例如，镁是叶绿素的重要组成成分，钙对于维持肌肉的正常功能很关键，铁是血红蛋白的组成部分，碘是合成甲状腺激素的原料。 【详解】A、镁是叶绿素的组成元素，植物缺镁会导致叶绿素合成减少，A 正确； B、哺乳动物血液中钙离子含量过低会出现抽搐症状，这体现了钙对维持肌肉正常功能的重要性，B 正确； C、人体缺铁会导致缺铁性贫血，而镰状细胞贫血症是由于基因突变导致血红蛋白结构异常引起的，并非缺铁所致，C 错误； D、碘是合成甲状腺激素的原料，人体缺碘会使甲状腺激素合成减少，D 正确。 故选C。 7．水和无机盐是细胞生命活动中重要的物质，下列说法错误的是（    ） A．水是良好的溶剂取决于氢键的存在 B．冬季的小麦中自由水过多会导致细胞损伤 C．无机盐在细胞中主要以离子的形式存在 D．细胞中无机盐的含量会影响细胞对水分的吸收 【答案】A 【分析】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。细胞中自由水和结合水所起的作用是有差异的：自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分。 【详解】A、水是良好的溶剂的原因是水是一种极性分子，A错误； B、自由水含量越高，细胞代谢越旺盛，但抗逆性较低，冬季温度低，自由水过多会导致细胞损伤，B正确； C、无机盐在细胞中主要以离子的形式存在，少部分以化合物形式存在，C正确； D、细胞中无机盐的含量高，渗透压大，细胞吸收水分的能力更强，所以无机盐的含量会影响细胞对水分的吸收，D正确。 故选A。 8．水分子中的氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间可相互吸引，形成氢键，氢键易于形成和断裂，水分子的上述结构特点决定了它具有多种多样的功能。下列叙述错误的是（　　） A．带有正、负电荷的分子或离子都容易与水结合，因此水是维生素D等物质的良好溶剂 B．氢键使水具有较高的比热容，因此水有助于维持生命系统的稳定性 C．结合水与细胞中的蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性 D．自由水与结合水的比例处于动态变化中，有利于生物体适应环境的多种变化 【答案】A 【分析】生物体的一切生命活动离不开水，水是活细胞中含量最多的化合物；细胞内水的存在形式是自由水和结合水，结合水是细胞结构的主要组成成分，自由水是良好的溶剂、是许多化学反应的介质、自由水还参与许多化学反应，自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用；自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛，反之亦然。 【详解】A、维生素 D 属于脂质，脂质是疏水性物质，不易溶于水，A 错误； B、氢键使水具有较高的比热容，即水吸收或释放较多热量时温度变化较小，这有助于维持生命系统的稳定性，B 正确； C、结合水与细胞中的蛋白质、多糖等物质结合后，失去了流动性和溶解性，成为细胞结构的重要组成部分，C 正确； D、自由水与结合水的比例处于动态变化中，例如在代谢旺盛的细胞中自由水含量较高，在环境恶劣时结合水含量相对增加，这种动态变化有利于生物体适应环境的多种变化，D 正确。 故选A。 9．水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间可以靠氢键相互作用在一起，氢键易于断裂和形成，如图所示为水分子结构示意图，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．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 D．水可以与细胞中的蛋白质，多糖等相结合，成为生物体的构成成分 【答案】D 【分析】生物体的一切生命活动离不开水，水是活细胞中含量最多的化合物；细胞内水的存在形式是自由水和结合水，结合水是细胞结构的主要组成成分，自由水是良好的溶剂、是许多化学反应的介质、自由水还参与许多化学反应，自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用；自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛，反之亦然。 【详解】A、①是氢键，氢键这种弱引力的存在，是水在常温下具有流动性、具有较高比热容的根本原因，水之所以是良好的溶剂，是由于水分子为极性分子，A错误； B、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，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； C、细胞中结合水的含量是不断变化的，自由越多，细胞代谢越旺盛，C错误； D、水可以与细胞中的蛋白质、多糖等相结合，即结合水，成为生物体的构成成分，D正确。 故选D。 10．某实验小组为探究无机盐X对植物生长发育的影响，将若干生长状况相同的幼苗均分为两组，甲组用完全培养液培养，乙组用缺无机盐X的完全培养液培养。一段时间后，发现乙组幼苗出现叶片发黄、生长缓慢的现象，补充无机盐X后，症状逐渐消失。下列相关叙述错误的是（    ） A．该实验说明无机盐X对维持细胞的酸碱平衡有重要作用 B．乙组幼苗生长异常可能是因为无机盐X影响了叶绿素的合成 C．无机盐X可能参与构成细胞内某些重要的化合物 D．甲组幼苗在培养过程中也需要吸收无机盐X来维持正常生命活动 【答案】A 【分析】1、植物的生长需要多种无机盐，无机盐必须溶解在水中植物才能吸收利用。 2、探究实验要求遵循变量唯一原则，及除控制变量不同外，其他条件均相同。 【详解】A、依据题干信息可知，该实验说明了无机盐X对植物生长发育的影响，而并无体现无机盐X对维持细胞酸碱平衡的作用，A错误； BC、乙组用缺无机盐X的完全培养液培养。一段时间后，发现乙组幼苗出现叶片发黄的现象，说明叶绿素合成不足，进而说明了无机盐X影响了叶绿素的合成，无机盐X可能参与构成细胞内某些重要的化合物，BC正确； D、乙组在缺少无机盐X的完全培养液培养一段时间后，其幼苗出现叶片发黄的现象，而甲组用完全培养液培养，其幼苗生长正常，说明甲组幼苗在培养过程中需要吸收无机盐X来维持正常生命活动，D正确。 故选A。 11．俗话说“春雨贵如油”“地里缺肥庄稼荒”，水和无机盐在农业生产中有着重要作用。下列叙述错误的是（    ） A．种子萌发时结合水与自由水的比值减小，细胞代谢增强 B．一株水稻中新长叶片细胞比老叶细胞的自由水含量高 C．将田里的秸秆充分燃烧后的灰烬主要是秸秆中的无机盐 D．庄稼缺镁会因胡萝卜素的合成受阻而影响其光合作用 【答案】D 【分析】1、自由水：细胞中绝大部分以自由水形式存在的，可以自由流动的水。其主要功能：（1）细胞内的良好溶剂。（2）细胞内的生化反应需要水的参与。（3）多细胞生物体的绝大部分细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中。（4）运送营养物质和新陈代谢中产生的废物。 2、结合水：细胞内的一部分与其他物质相结合的水，它是组成细胞结构的重要成分；代谢旺盛的细胞中，自由水所占比例增加。若细胞中结合水所占比例增大，有利于抵抗不良环境（高温、干旱、寒冷等）。 【详解】A、细胞内结合水与自由水的比值越小，细胞代谢越旺盛，种子萌发时细胞代谢增强，结合水与自由水的比值减小，A正确； B、幼嫩细胞中含水量高于老熟细胞，因此一株水稻中新长叶片细胞比老叶细胞的自由水含量高，B正确； C、秸秆燃烧掉的是有机物，剩下的是无机物，无机物主要指水和无机盐，水在燃烧过程中已经蒸发，只剩下无机盐，C正确； D、叶绿素中含有镁，胡萝卜素中不含有镁，因此庄稼缺镁不会影响胡萝卜素的合成，D错误。 故选D。 12．水具有很多重要作用，没有水就没有生命；无机盐虽然含量不多，但是当某些无机盐缺乏时，生命活动难以正常进行。 (1)在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，冬小麦体内发生了一系列适应低温的生理变化，如图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。 ①水在细胞中以两种形式存在，其中可以参与生物化学反应的是 ；另一种存在形式不具有流动性和溶解性，原因是 。 ②随着气温下降，冬小麦细胞中自由水与结合水含量的比值 （填“增大”或“减小”）。试分析植物体内发生的这一变化如何与低温相适应? 。 (2)无机盐在细胞中大多数以 的形式存在。人体内缺Na⁺会使神经兴奋性降低，缺Ca2+会引发肌肉抽搐，这说明无机盐对 都有重要作用。 (3)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是 （答出1点即可）。 【答案】(1)自由水 结合水与蛋白质、多糖等物质结合，失去了流动性和溶解性 减小 气温低，植物体内的自由水下降可防止结冰而损害自身，抗寒能力逐渐增强，有利于植物度过不良环境 (2)离子 维持细胞和生物体的生命活动 (3)施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收 【分析】水在细胞内以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞的重要组成成分，自由水是细胞内良好的溶剂，许多化学反应必须溶解在水中才能进行，自由水是化学反应的介质，自由水还参与细胞内的化学反应，自由水的自由流动，对于运输营养物质和代谢废物具有重要作用，自由水与结合水的比值越高，细胞新陈代谢越旺盛。 【详解】（1）①水在细胞中以两种形式存在，分别是自由水和结合水，其中可以参与生物化学反应的是自由水‌。自由水在细胞内扮演着良好溶剂的角色，许多物质都溶解在这部分水中，同时许多生物化学反应也需要自由水的参与‌；结合水与蛋白质、多糖等物质结合，失去了流动性和溶解性。 ②由图可知，随着气温下降，冬小麦细胞中自由水减少，结合水增加，自由水与结合水含量的比值减小。气温低，植物体内的自由水下降可防止结冰而损害自身，抗寒能力逐渐增强，有利于植物度过不良环境，故植物体内发生的这一变化是与低温相适应的。 （2）无机盐在细胞中大多数以离子形式存在。人体内缺Na⁺会使神经兴奋性降低，缺Ca2+会引发肌肉抽搐，这说明无机盐有助于维持细胞和生物体的生命活动。 （3）水是良好的溶剂，施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收，因此农田施肥的同时，往往需要适当浇水。 13．土壤盐碱化已经成为世界范围的生态环境问题，中国盐碱土面积高达3460万公顷，占全国可利用土地面积约4.88%。在盐碱胁迫下，植物通过根系吸水或是自身渗透作用吸入过量的盐离子，会不同程度的抑制植物的生长。某小组同学准备以“不同NaCl浓度对小麦生长的影响”为课题，展开实验探究。 (1)①-⑥为实验过程中的相关步骤，实践操作中其排列次序正确的选项是（　　） ①提出问题  ②设计实验方案  ③分析实验现象④得出结论   ⑤作出假设  ⑥实施实验方案 A．①→②→⑥→③→④→⑤ B．②→⑥→①→③→⑤→④ C．①→⑤→②→⑥→③→④ D．⑤→①→②→⑥→③→④ (2)请为该小组同学完善下列实验步骤：小组同学采用80、120mmoL/L的NaCl培养液来模拟不同程度的盐胁迫进行试验。对照组的浓度可以设置为（　　） A．40mmoL/L B．0mmoL/L C．80mmoL/L D．120mmoL/L (3)在培养过程中，应保证各组的光照和温度等条件 （相同/不同），这遵循 原则。 (4)培养一段时间后，分别统计 。 【答案】(1)C (2)B (3)相同 控制变量 (4)小麦的高度 【分析】实验过程中的变化因素称为变量。其中人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量，因自变量改变而变化的变量叫作因变量；除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。 【详解】（1）实验探究是生物学实验常用的方法，提出问题后，根据提出的问题作出假设，根据假设设计并实施实验方案，分析实验现象后得出结论，故顺序是提出问题、作出假设、设计实验方案、实施实验方案、分析实验现象、得出结论，ABD错误，C正确。 故选C。 （2）80、120mmoL/L的NaCl培养液来模拟不同程度的盐胁迫，对照组应在没有盐胁迫的环境中，用0mmoL/L处理，B正确。 故选B。 （3）在培养过程中，各组的光照和温度属于无关变量，无关变量可能对实验结果造成影响，应控制变量，保持相同且适宜。 （4）实验的目的是探究不同NaCl浓度对小麦生长的影响，因此，实验的因变量是小麦的生长情况，故可统计小麦的高度。 14．当发生山体塌方，为了救出被掩埋人员，要迅速打通生命通道，向被困人员输送水和营养液。人体所需要的营养物质主要是水、无机盐、维生素、糖类、脂质和蛋白质。这些营养物质在人体细胞中有着重要的作用。 (1)细胞中大多数无机盐以 形式存在，铁是 的组成成分，Mg是构成 的成分，这说明无机盐的生理作用是 ；如果人体内钙离子的含量太低，会出现肌肉 现象，这说明无机盐的生理作用是 。 (2)水在人体内有着重要作用，水在人体细胞中存在形式有自由水和结合水两种。其中结合水的作用是 ；自由水的生理作用有① ；② ；③运输营养物质和代谢废物；④为细胞提供液体环境。 (3)在正常情况下，细胞内自由水与结合水的比值越 （填“高”或“低”），则细胞的抗逆性越强。 【答案】(1)离子 血红素（血红蛋白） 叶绿素 某些复杂化合物的组成成分 抽搐 维持（细胞和生物体）正常的生命活动 (2)细胞结构的重要组成部分 细胞内良好的溶剂 参与生物化学反应 (3)低 【分析】1、无机盐主要以离子的形式存在，有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的组成成分，如铁是血红蛋白的组成成分，镁是叶绿素的组成成分，碘是甲状腺激素的原料等。 2、细胞内的水以自由水和结合水的形式存在，结合水是细胞结构的主要组成成分，自由水是良好的溶剂，是化学反应的介质，自由水还参与化学反应并对运输营养物质和代谢废物具有重要作用。 【详解】（1）细胞中的无机盐主要以离子的形式存在，有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的组成成分，如铁是血红蛋白的组成成分，镁是叶绿素的组成成分。如果人体内钙离子的含量太低，会出现肌肉抽搐现象，这说明无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。 （2）细胞内的水以自由水和结合水的形式存在，结合水是细胞结构的主要组成成分，自由水是细胞内的良好溶剂，参与多种生物化学反应，运送营养物质和代谢废物，并为细胞提供液体环境，因此对于维持生命系统的稳定性十分重要。 （3）细胞中结合水和自由水比例不同，细胞的代谢和抗逆性不同，在正常情况下，细胞内自由水与结合水的比值越低，则细胞的抗逆性越强。 15．在冬季来临过程中，冬小麦体内会发生一系列适应低温的生理变化。如图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。请回答下列问题。 (1)9月至12月，随着气温下降，冬小麦细胞中自由水含量 (填“升高”、“不变”或“下降”)，出现这种变化的重要意义是 。 (2)冬天来临前，冬小麦细胞中的游离状态的水分子通过与 等物质结合，转化为结合水，流动性与溶解性降低，不易结冰，从而增强了抗寒能力。 (3)如果将晒过的种子再用火烘烤，失去的是 (“自由水”或“结合水”)。 (4)种子萌发时 (“自由水”或“结合水”)水增多。 【答案】(1)下降 避免气温下降时细胞内自由水过多导致结冰而损害自身，并提高植株抗寒能力 (2)蛋白质和多糖 (3)结合水 (4)自由水 【分析】从横坐标分析，9～12月温度降低，而细胞中含水量曲线呈逐渐下降趋势。植物水分运输的主要动力是蒸腾作用，随着温度降低，植物的蒸腾作用减弱，是植物体的水分减少，加上温度降低，是新陈代谢减弱，自由水与结合水的比例减少，植物的抗逆性增强。 【详解】（1）题图分析，9月至12月，随着气温下降，自由水含量下降，结合水含量增加，细胞呼吸减弱减慢，有机物消耗减少，可溶性糖积累，使细胞液浓度升高，不易结冰，这是抵御寒冷适应环境的一种表现。 （2）小麦细胞中结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等亲水性物质结合。所以冬天来临前，冬小麦细胞中的游离状态的水分子通过与蛋白质和多糖等物质结合，转化为结合水，流动性与溶解性降低，不易结冰，从而增强了抗寒能力。 （3）将晒过的种子蒸发掉的是自由水，再用火烘烤，失去的是结合水。 （4）种子萌发时，细胞代谢速率快，自由水增多。 2 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