2.2 细胞中的无机物（导学案）生物人教版2019必修1

2.2细胞中的无机物 导学案 【课标要求】 概念1 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位 1.1 细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子 1.1.2指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用 1.1.3举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关 【素养目标】 1.通过对水分子的化学结构分析和自由水、结合水的比较，理解水的多样功能和重要性，形成结构与功能观。（生命观念） 2.举例说出细胞中无机盐离子的种类和作用，归纳概括出其对维持细胞和生物体的生命活动具有重要意义。（科学思维） 3.基于无机盐含量过低或过高对身体健康造成的危害，树立合理均衡饮食的理念，形成良好的饮食习惯。（社会责任） 【学习重点】 水和无机盐在细胞中的作用。 【学习难点】 1．结合水的概念。 2．无机盐的作用。 一、细胞中的水 1．在构成生物体的各种化合物中，水一般占60~95%。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．生物的种类不同，含水量不同，水生生物含水量大于陆生生物，幼年生物含水量大于老年生物。 3．水的存在形式及作用 项目 自由水 结合水 形式 在细胞内以游离的形式存在 与细胞内的其他物质相结合 含量 约占95.5% 约占4.5% 作用 ①细胞内良好的溶剂； ②参与生化反应； ③为细胞提供液体环境； ④运输营养物质和代谢废物。 主要与蛋白质、多糖等物质结合，是细胞结构的重要组成部分 4．水分子的结构特点 （1） 水分子的空间结构以及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子，带有正电荷或负电荷（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。 （2） 氢键比较弱，容易断裂，只能维持极短时间，氢键不断断裂，又不断形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。 （3） 由于氢键的存在，水具有比较高的比热容，这意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。 5．自由水与结合水对细胞的影响 正常情况下，细胞内自由水所占的比例越多，细胞的代谢越旺盛，抗逆性越弱；而结合水越多，细胞代谢越缓慢，抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 二、细胞中的无机盐 1．存在形式：大多数以离子的形式存在。 2．含量：无机盐在细胞中的含量很少，占细胞鲜重的1~1.5%。 3．功能： （1）细胞中许多化合物的重要组成成分，如Mg是构成叶绿色的元素，Fe是血红素分子的构成元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。 （2）许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用。如哺乳动物中的Ca2+含量太低，动物会出现抽搐现象，Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低。 （3）维持细胞的渗透压平衡和酸碱平衡。 1、 细胞中的水 1. 细胞中水的含量 【探究活动1】分析比较不同情况下细胞中水的含量 结合以下资料，总结水的含量的特点。 资料1：不同生物体内的含水量 生物 水母 藻类 鱼类 青蛙 高等植物 哺乳动物 含水量（%） 97 90 80~85 78 60~80 65 资料2：人类不同年龄段体内的含水量 发育时期 婴儿 幼儿 成人 老人 含水量（%） 91 72 60 50 资料3：人体不同组织器官内的含水量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 含水量（%） 10 22 76 79 83 结论：（1）生物种类不同，含水量不同（水生生物 ＞ 陆生生物）。 （2）同种生物，不同生长发育阶段，含水量不同（动物：幼儿 ＞ 成人 ＞ 老人；植物：幼嫩部位 ＞ 成熟部位）。 （3）同种生物，不同组织器官，含水量不同。 【素养达成】结构与功能观 小组讨论：结合水分子结构特点，思考为什么水具有这些功能？ 结构功能 水是极性分子——是良好的溶剂——参与生化反应 分子间具有氢键——具有高比热容——维持温度稳定 氢键不稳定—— 具有流动性 ——运输营养物质和代谢废物； 为细胞提供液体环境 2. 水的存在形式 【探究活动2】自由水和结合水的关系 1.农业生产中，农民需要将种子晒干后再储存，这样能保存较长的时间。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。晒干以后的小麦种子不萌发，浸泡处理后的小麦种子却可以萌发。请回答下列问题： （1）上述材料中将种子晾晒干后重量减少是因为失去自由水，种子烘干后失去结合水。晒干的种子仍保持其生理活性浸泡后的种子因为含有较多的自由水，而代谢较为旺盛。烘烤后的种子用水浸泡后不能（填”能“或”不能“）萌发，这说明结合水是细胞结构的重要组成部分。 （2）越冬的植物、干旱地区的植物细胞中，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：一般情况下，结合水和自由水的比值越大，生物的抗逆性越强。 2.你是否能根据水在细胞中的存在形式，解释鸡蛋变质、鸭血凝固现象的原因。 提示：新鲜鸡蛋中，蛋清是液态胶状的存在状态，若鸡蛋变质，蛋清成水样的游离状态。说明鲜鸡蛋蛋清中自由水水相对较多，变质鸡蛋蛋清中的结合水水相对较多，结合水和自由水在一定条件下可以相互转化。 【归纳总结】自由水和结合水比值关系 1.自由水与结合水的比值与细胞或生物体的代谢强度和抗逆性有关。 2.自由水与结合水在一定条件下可相互转化： 二、细胞中的无机盐 【探究活动3】细胞中无机盐的作用 【资料1】下图是一种叶绿素分子和血红蛋白分子的局部结构简图。 由材料可以看出，无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分。 【资料2】植物在缺乏N、P、K等营养物质时，会出现各种症状， 因此生产过程中常要给植物施肥。玉米在生长过程中缺乏P，植株就会特别矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。该材料说明：无机盐对维持细胞和生物体的正常生命活动有着重要的意义。 【资料3】生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，如果放到高浓度盐溶液中，就会皱缩，如果放到清水里，就会吸水膨胀。该材料说明：无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞的正常。 【资料4】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H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以中和这些变化。该材料说明：无机盐对于维持人体内环境的酸碱平衡相对稳定具有重要作用。 【归纳总结】自由水和结合水比值关系 1. 有些无机盐是细胞和生物体中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. 调节人体渗透压以及维持细胞正常形态。 4. 维持细胞和生物体的酸碱平衡。 【对点训练】 1．雨水，是二十四节气的第二个节气，通常预示着降雨开始，雨量渐增。俗话说“春雨贵如油”，适宜的降水对农作物的生长很重要。下列关于水的叙述，错误的是（   ） A．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合 B．细胞中的自由水是细胞结构的重要组成成分 C．与萌发种子相比，休眠种子中自由水与结合水的比值更小 D．玉米等种子收获后需经风干处理后再储藏，主要是减少自由水的含量 【答案】B 【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。 【详解】A、细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分，A正确； B、结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4．5%，B错误； C、与萌发种子相比，休眠种子代谢慢，自由水减少，而结合水多，即自由水与结合水的比值更小，C正确； D、将种子晒干就是减少了其中自由水的量而使其代谢水平降低，便于储藏；玉米等种子收获后需经风干处理后再储藏，主要是减少自由水的含量，D正确。 故选B。 2．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。 3．生物体内水的含量与其生存能力的强弱有重要关系，两条曲线代表代谢强度或抗逆性。 下列说法错误的是（　　） A．若图中①代表代谢强度，则②代表抗逆性 B．越冬作物通过增加灌溉可对②进行加强 C．种子萌发前吸收水分可使①增强 D．除改变水的含量外，增加细胞中蛋白质的含量也能使②增强 【答案】B 【分析】水在细胞中有两种存在形式，自由水与结合水，两者的相对含量（自由水/结合水）影响生物组织细胞的代谢速率，自由水含量越高，新陈代谢旺盛但是抗逆性较差。 【详解】A、分析图可知①代表代谢强度，②代表抗逆性，A正确； B、越冬作物通过增加灌溉，自由水增多，可对①进行加强，B错误； C、种子萌发前吸收水增加自由水的含量，可使①增强，C正确； D、除改变水的含量外，增加细胞中蛋白质的含量能够降低细胞液的凝固点，也能使②增强，D正确。 故选B。 4.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：两次对照中属于实验组的依次是（    ）    A．甲组、乙组实验前 B．甲组、乙组实验后 C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后 【答案】D 【分析】解答本题的关键是分析具体实验，准确应用实验设计的对照性原则。 1、矿质元素以离子形式被根尖吸收，这些元素的作用：（1）必需元素参与生命物质的构成，调节酶的活性和细胞的渗透势和水势。（2）植物对微量元素的需要量虽然很小，但微量元素有着重要的生理功能。（3）必需营养元素缺乏时出现的症状称为缺素症，是营养元素不足引起的代谢紊乱现象。任何必需元素的缺乏都影响植物的生理活动，并明显地影响生长。患缺素症的植物虚弱、矮小，叶片小而变形，而且往往缺绿。根据缺素症的症状和在植株上发生的部位，可以鉴定所缺营养元素的种类。 2、科学的研究方法包括：归纳法、实验法和演绎法。实验法是指通过试验的论证得出所需数据，进行分析后得出结论。分为：化学物质的检测方法；实验结果的显示方法；实验条件的控制方法；实验中控制温度的方法 3、实验必须遵守的原则：①设置对照原则：空白对照；条件对照；相互对照；自身对照。②单一变量原则；③平行重复原则。 【详解】实验必须遵守的原则：①设置对照原则。②单一变量原则。③平行重复原则。所谓实验组，是接受实验变量处理的对象组，乙组和乙组实验后进行了实验变量的改变，故两次对照中属于实验组的依次是乙组、乙组实验后，D正确，ABC错误； 故选D。 5.研究发现用不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持，而用含有少量Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时。在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍，当血浆中NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒，当血浆中H2CO3含量减少时，会形成碱中毒。医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液，临床上可用来补液和洗涤伤口。上面一系列事实说明（    ） ①无机盐是细胞内许多重要化合物的组成成分 ②许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用 ③无机盐对于维持细胞的酸碱平衡非常重要 ④无机盐可维持细胞渗透压，从而维持细胞正常形态 A．②④③ B．②③④ C．①③④ D．①②③ 【答案】B 【分析】无机盐主要以离子的形式存在，其生理作用有：细胞中某些复杂化合物的重要组成成分、维持细胞的生命活动和维持细胞的酸碱平衡。 【详解】结合题干信息分析可知，不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持，而含有Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时，这说明Ca2+和K+具有维持生物体正常生命活动的作用； 当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中H2CO3含量减少时，则形成碱中毒，这表明无机盐具有维持细胞的酸碱平衡的作用 ；医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液，临床上可用来补液和洗涤伤口，这是因为其渗透压与细胞内液相同，利于维持人体细胞活性。 综上所述，上面一系列事实说明，②许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用；③无机盐对于维持细胞的酸碱平衡非常重要；④无机盐可维持细胞渗透压，从而维持细胞正常形态，即B正确。 故选B。 6.“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是由缺钾导致的。准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的完全培养液、缺钾培养液等。 (1)实验步骤： ①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100 mL的完全培养液，向乙瓶中加入__________________； ②将_____________________________________分别栽种在甲、乙瓶中； ③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察________________________________。 (2)实验结果与结论： ①若甲瓶的小麦幼苗正常生长，_________________________________，则说明小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的； ②若_____________________________________，则说明小麦叶片“焦边”不是由缺钾引起的。 (3)通过实验证实“焦边”是由缺钾导致的，为增强实验的说服力，在上述实验的基础上应如何改进？ _______________________________________________________________________。 【答案】 (1)100mL缺钾全素培养液 长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组 小麦叶片是否出现“焦边”现象 (2)乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象 甲、乙瓶中的小麦均未出现“焦边”现象 (3)可以在缺钾全素培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常 【分析】本实验的实验目的是探究小麦“焦边”是由缺钾导致的，实验自变量是培养液是否缺钾，检测指标受小麦叶片“焦边”与否，实验时无关变量应保持相同且适宜。 【详解】 本实验的实验目的是探究小麦“焦边”是由缺钾导致的，实验自变量是培养液是否缺钾，检测指标受小麦叶片“焦边”与否。因此实验步骤如下：①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100mL的全素培养液，向乙瓶中加入100mL缺钾全素培养液；②将长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组分别栽种在甲、乙培养瓶中；③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察小麦叶片是否出现“焦边”现象。 若小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的，则甲瓶的小麦幼苗正常生长，乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象。若小麦叶片“焦边”不是由缺钾引起的，则甲、乙瓶中的小麦均未出现“焦边”现象。 通过实验证实“焦边”是由缺钾导致的，为增强实验的说服力，应该在上述实验的基础上继续进行实验，在缺钾全素培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常，若恢复正常，则进一步说明小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的。 【真题试练】 1．（2025·云南·高考真题）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。 2．（2025·浙江·高考真题）无机盐对生物体维持生命活动有重要的作用。人体缺铁会直接引起（    ） A．血红蛋白含量降低 B．肌肉抽搐 C．神经细胞兴奋性降低 D．甲状腺肿大 【答案】A 【分析】部分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、Fe2+是血红蛋白中血红素的组成成分，缺铁会直接引起血红蛋白含量降低，A正确； B、血钙过低时，会出现抽搐现象，B错误； C、神经细胞兴奋性降低与细胞外Na+浓度低有关，C错误； D、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，D错误。 故选A。 3．（2022·湖北·高考真题）水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是（　　） A．水是酶促反应的环境 B．参与血液中缓冲体系的形成 C．可作为维生素D等物质的溶剂 D．可作为反应物参与生物氧化过程 【答案】C 【分析】细胞内的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、自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确； B、血液中的缓冲对是由离子组成的，离子溶解在水中才能形成缓冲体系，B正确； C、维生素D属于脂质，脂质通常都不溶于水，C错误； D、自由水能参与化学反应，故水可作为反应物参与生物氧化过程，D正确。 故选C。 4．（2021·浙江·高考真题）无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是（　　） A．Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中 B．HCO3- 对体液pH 起着重要的调节作用 C．血液中Ca2+含量过低，人体易出现肌肉抽搐 D．适当补充I-，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症 【答案】A 【分析】无机盐主要以离子的形式存在，其功能： （1）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； （2）维持细胞的生命活动，如血液钙含量低会抽搐； （3）维持细胞的形态、酸碱度、渗透压。 【详解】A、Mg2+存在于叶绿体的叶绿素中，类胡萝卜素是由碳氢链组成的分子，不含Mg2+，A错误； B、HCO3-、H2PO4-对体液pH 起着重要的调节作用，B正确； C、哺乳动物血液中Ca2+含量过低，易出现肌肉抽搐，C正确； D、I是组成甲状腺激素的重要元素，故适当补充I-，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症，D正确。 故选A。 常见无机盐的主要功能及缺乏症 无机盐 功能 每日需要量 缺乏症 Fe 组成血红蛋白、细胞色素、含铁酶类 0.3～29mg 缺铁性贫血 Ca 促进牙齿、骨骼生长，调节神经肌肉的敏感性 0.2g～1.2g 佝偻病、骨质疏松 P 构成骨骼、肌肉等，促进酶活性，构成ATP 0.1～0.72g 厌食、肌无力 Na 体液的主要组成部分，调节体液渗透压 0.17～1.6g 爱迪生（Addison）病 K 使生长正常，保持肌肉功能正常，维持离子浓度，调节体液渗透压 2g～4g 心率异常 I 形成甲状腺激素 的成分 0.085～0.24mg 甲状腺肿 Mg 与酶活性有关，保持肌肉功能正常 0.02～0.37g 惊厥 Cu 促进正常生长 0.3～1.4mg 贫血症；卷毛综合征 Zn 若干与消化有关的酶的结构中心 2.0～12.5mg 侏儒、生殖腺功能受影响 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2细胞中的无机物 导学案 【课标要求】 概念1 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位 1.1 细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子 1.1.2指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用 1.1.3举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关 【素养目标】 1.通过对水分子的化学结构分析和自由水、结合水的比较，理解水的多样功能和重要性，形成结构与功能观。（生命观念） 2.举例说出细胞中无机盐离子的种类和作用，归纳概括出其对维持细胞和生物体的生命活动具有重要意义。（科学思维） 3.基于无机盐含量过低或过高对身体健康造成的危害，树立合理均衡饮食的理念，形成良好的饮食习惯。（社会责任） 【学习重点】 水和无机盐在细胞中的作用。 【学习难点】 1．结合水的概念。 2．无机盐的作用。 一、细胞中的水 1．在构成生物体的各种化合物中，水一般占____________。水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量 ______的化合物。 2．生物的种类不同，含水量______，水生生物含水量______陆生生物，幼年生物含水量______老年生物。 3．水的存在形式及作用 项目 自由水 结合水 形式 在细胞内以______的形式存在 与________________相结合 含量 约占95.5% 约占4.5% 作用 ①细胞内良好的溶剂； ②参与______反应； ③为细胞提供________； ④运输营养物质和________。 主要与蛋白质、多糖等物质结合，是________的重要组成部分 4．水分子的结构特点 （1） 水分子的________以及电子的__________，使得水分子成为一个极性分子，带有正电荷或负电荷（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。 （2） 氢键比较弱，容易断裂，只能维持极短时间，氢键不断断裂，又不断形成，使水在常温下能够维持________，具有流动性。 （3） 由于氢键的存在，水具有比较高的______，这意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。 5．自由水与结合水对细胞的影响 正常情况下，细胞内自由水所占的比例越多，细胞的代谢越______，抗逆性越______；而结合水越多，细胞代谢越______，抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越______。 二、细胞中的无机盐 1．存在形式：大多数以______的形式存在。 2．含量：无机盐在细胞中的含量很少，占细胞鲜重的____________。 3．功能： （1）细胞中许多化合物的重要组成成分，如______是构成叶绿色的元素，______是血红素分子的构成元素，P是组成______________的重要成分。 （2）许多种无机盐对于维持细胞和生物体的________都有重要作用。如哺乳动物中的____________含量太低，动物会出现抽搐现象，____________缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低。 （3）维持细胞的______平衡和______平衡。 1、 细胞中的水 1. 细胞中水的含量 【探究活动1】分析比较不同情况下细胞中水的含量 结合以下资料，总结水的含量的特点。 资料1：不同生物体内的含水量 生物 水母 藻类 鱼类 青蛙 高等植物 哺乳动物 含水量（%） 97 90 80~85 78 60~80 65 资料2：人类不同年龄段体内的含水量 发育时期 婴儿 幼儿 成人 老人 含水量（%） 91 72 60 50 资料3：人体不同组织器官内的含水量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 含水量（%） 10 22 76 79 83 结论：（1）________不同，含水量不同（水生生物__________________陆生生物）。 （2）同种生物，不同____________，含水量不同（动物：幼儿__________________成人__________________老人；植物：幼嫩部位__________________成熟部位）。 （3）同种生物，不同________，含水量不同。 【素养达成】结构与功能观 小组讨论：结合水分子结构特点，思考为什么水具有这些功能？ 结构功能 水是极性分子——是良好的溶剂——参与生化反应 分子间具有氢键——具有高比热容——维持温度稳定 氢键不稳定—— 具有流动性 ——运输营养物质和代谢废物； 为细胞提供液体环境 2. 水的存在形式 【探究活动2】自由水和结合水的关系 1.农业生产中，农民需要将种子晒干后再储存，这样能保存较长的时间。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。晒干以后的小麦种子不萌发，浸泡处理后的小麦种子却可以萌发。请回答下列问题： （1）上述材料中将种子晾晒干后重量减少是因为失去______，种子烘干后失去______。晒干的种子仍保持其生理活性浸泡后的种子因为含有较多的______，而代谢较为旺盛。烘烤后的种子用水浸泡后______（填”能“或”不能“）萌发，这说明______是细胞结构的重要组成部分。 （2）越冬的植物、干旱地区的植物细胞中，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？ 2.你是否能根据水在细胞中的存在形式，解释鸡蛋变质、鸭血凝固现象的原因。 【归纳总结】自由水和结合水比值关系 1.自由水与结合水的比值与细胞或生物体的代谢强度和抗逆性有关。 2.自由水与结合水在一定条件下可相互转化： 二、细胞中的无机盐 【探究活动3】细胞中无机盐的作用 【资料1】下图是一种叶绿素分子和血红蛋白分子的局部结构简图。 由材料可以看出，无机盐是____________________________。 【资料2】植物在缺乏N、P、K等营养物质时，会出现各种症状， 因此生产过程中常要给植物施肥。玉米在生长过程中缺乏P，植株就会特别矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。该材料说明：______________________________________有着重要的意义。 【资料3】生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，如果放到高浓度盐溶液中，就会皱缩，如果放到清水里，就会吸水膨胀。该材料说明：无机盐能调节人体的______，维持细胞的______。 【资料4】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H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以中和这些变化。该材料说明：无机盐对于维持人体内环境的________相对稳定具有重要作用。 【归纳总结】自由水和结合水比值关系 1. 有些无机盐是细胞和生物体中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. 调节人体渗透压以及维持细胞正常形态。 4. 维持细胞和生物体的酸碱平衡。 【对点训练】 1．雨水，是二十四节气的第二个节气，通常预示着降雨开始，雨量渐增。俗话说“春雨贵如油”，适宜的降水对农作物的生长很重要。下列关于水的叙述，错误的是（   ） A．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合 B．细胞中的自由水是细胞结构的重要组成成分 C．与萌发种子相比，休眠种子中自由水与结合水的比值更小 D．玉米等种子收获后需经风干处理后再储藏，主要是减少自由水的含量 2．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 3．生物体内水的含量与其生存能力的强弱有重要关系，两条曲线代表代谢强度或抗逆性。 下列说法错误的是（　　） A．若图中①代表代谢强度，则②代表抗逆性 B．越冬作物通过增加灌溉可对②进行加强 C．种子萌发前吸收水分可使①增强 D．除改变水的含量外，增加细胞中蛋白质的含量也能使②增强 4.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：两次对照中属于实验组的依次是（    ）    A．甲组、乙组实验前 B．甲组、乙组实验后 C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后 5.研究发现用不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持，而用含有少量Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时。在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍，当血浆中NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒，当血浆中H2CO3含量减少时，会形成碱中毒。医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液，临床上可用来补液和洗涤伤口。上面一系列事实说明（    ） ①无机盐是细胞内许多重要化合物的组成成分 ②许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用 ③无机盐对于维持细胞的酸碱平衡非常重要 ④无机盐可维持细胞渗透压，从而维持细胞正常形态 A．②④③ B．②③④ C．①③④ D．①②③ 6.“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是由缺钾导致的。准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的完全培养液、缺钾培养液等。 (1)实验步骤： ①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100 mL的完全培养液，向乙瓶中加入__________________； ②将_____________________________________分别栽种在甲、乙瓶中； ③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察________________________________。 (2)实验结果与结论： ①若甲瓶的小麦幼苗正常生长，_________________________________，则说明小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的； ②若_____________________________________，则说明小麦叶片“焦边”不是由缺钾引起的。 (3)通过实验证实“焦边”是由缺钾导致的，为增强实验的说服力，在上述实验的基础上应如何改进？ _______________________________________________________________________。 【真题试练】 1．（2025·云南·高考真题）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 2．（2025·浙江·高考真题）无机盐对生物体维持生命活动有重要的作用。人体缺铁会直接引起（    ） A．血红蛋白含量降低 B．肌肉抽搐 C．神经细胞兴奋性降低 D．甲状腺肿大 3．（2022·湖北·高考真题）水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是（　　） A．水是酶促反应的环境 B．参与血液中缓冲体系的形成 C．可作为维生素D等物质的溶剂 D．可作为反应物参与生物氧化过程 4．（2021·浙江·高考真题）无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是（　　） A．Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中 B．HCO3- 对体液pH 起着重要的调节作用 C．血液中Ca2+含量过低，人体易出现肌肉抽搐 D．适当补充I-，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症 常见无机盐的主要功能及缺乏症 无机盐 功能 每日需要量 缺乏症 Fe 组成血红蛋白、细胞色素、含铁酶类 0.3～29mg 缺铁性贫血 Ca 促进牙齿、骨骼生长，调节神经肌肉的敏感性 0.2g～1.2g 佝偻病、骨质疏松 P 构成骨骼、肌肉等，促进酶活性，构成ATP 0.1～0.72g 厌食、肌无力 Na 体液的主要组成部分，调节体液渗透压 0.17～1.6g 爱迪生（Addison）病 K 使生长正常，保持肌肉功能正常，维持离子浓度，调节体液渗透压 2g～4g 心率异常 I 形成甲状腺激素 的成分 0.085～0.24mg 甲状腺肿 Mg 与酶活性有关，保持肌肉功能正常 0.02～0.37g 惊厥 Cu 促进正常生长 0.3～1.4mg 贫血症；卷毛综合征 Zn 若干与消化有关的酶的结构中心 2.0～12.5mg 侏儒、生殖腺功能受影响 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $