第2章 第2节 细胞中的无机物（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一生物必修第一册同步学案（人教版2019）

第2节　细胞中的无机物 课标要求 素养要求 1.简述水在细胞中的存在形式和作用。 2.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 1.生命观念：认同一切生命活动都离不开水。 2.科学思维：利用生活中的现象(如新鲜种子晾晒前后)理解自由水与结合水的转化及其与代谢的关系。 一、细胞中的水 1．生命活动离不开水 (1)水是构成细胞的重要成分，是活细胞含量最多的化合物。 (2)生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别。 2．水的特性 (1)水分子中的氢原子以共用电子对与氧原子结合；氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。 (2)水是一个极性分子，原因是水的空间结构及电子的不对称分布。 (3)水分子之间靠氢键结合，该氢键不断地断裂，又不断地形成，在常温下维持液体状态，具有流动性。 (4)水具有较高的比热容，水温不宜改变。 3．水的存在形式和功能 存在形式 自由水 结合水 概念 绝大部分水呈游离状态，可以自由流动 与细胞内的其他物质相结合，主要是与蛋白质、多糖等物质结合 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 ②参与细胞内的生化反应 ③多细胞生物体的绝大多数细胞生活的液体环境 ④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分 关系 【正误判断】 　(1)生物体的含水量与生物的生活环境密切相关(　　) (2)种子储存前，晒干是为了去掉全部自由水，降低种子的代谢速率，以延长种子储存时间(　　) (3)植物种子中自由水与结合水的比例与其新陈代谢的强弱关系不大(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)× 【深化探究】 1．刚刚收获的鲜种子一般要放在阳光下暴晒，种子变干，重量减轻，鲜种子失去的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：失去的主要是自由水，种子仍保留活性。 2．将干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠产生，这种情况下，干种子失去的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：失去的主要是结合水，种子丧失活性。 3．晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：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。 4．越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，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何关系？ 答：________________________________________________________________________ 答案：一般情况下，自由水和结合水的比值越大，细胞的抗逆性越差。 【归纳总结】 　(1)自由水和结合水在一定条件下可以相互转化 如 实例：将水果放入冰箱内，部分自由水可以转化成结合水。 (2)自由水与结合水相互转化的原因 ①水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以氢键相结合。 ②温度升高，水分子的动能增加，结合水会逃脱氢键的束缚成为自由水。 (3)关于生物体中水的误解 ①水是生命之源，但并不是水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。 ②晒干种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅降低。 ③生物体不同发育阶段的含水量是不同的，如幼儿期>成年期，幼嫩部分>老熟部分。 二、细胞中的无机物 1．存在形式 大多数以离子的形式存在。 2．含量 占细胞鲜重的1%～1.5%。 3．功能 (1)细胞必不可少的许多化合物的成分，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红蛋白的元素，玉米缺P植株矮小，叶片暗绿偏紫色。 (2)维持细胞和生物体的生命活动，如人体内Na＋缺乏引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，哺乳动物的血液中Ca2＋含量降低，会出现抽搐现象等。 (3)维持细胞的酸碱平衡。 【归纳总结】 几种重要无机盐的功能和缺乏症 无机盐 功能 缺乏症 I－ 甲状腺激素的组成成分 缺乏时患地方性甲状腺肿 Fe2＋ 血红蛋白的组成成分 缺乏时患贫血症 Ca2＋ 降低神经系统的兴奋性 血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会肌无力 Mg2＋ 组成叶绿素的成分之一 缺乏时叶片变黄，影响光合作用 续表 无机盐 功能 缺乏症 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺乏时，会出现“花而不实” K＋ 促进植物体内淀粉的运输；维持细胞内液渗透压 缺乏时植物抗逆能力减弱，易受病害侵袭 Na＋ 维持细胞外液的渗透压 缺乏会导致细胞外液渗透压下降 【拓展提升】　夏季，人在剧烈运动后需要补充淡盐水。这样做的原因是人大量出汗后，Na＋和Cl－大量流失时，人体内溶液浓度会发生较大变化，为保证浓度的平衡应及时补充淡盐水。 【正误判断】 　(1)生物体内，无机盐均以离子形式存在(　　) (2)无机盐含量过多或过少都会影响生物体的正常生命活动(　　) (3)植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√ 【深化探究】 1．足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大量钙离子引起的；硼能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺硼往往“花而不实”。该资料说明无机盐具有什么功能？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：无机盐对于维持细胞和生物体的正常生命活动有重要作用。 2．为什么人体缺铁会导致贫血？为什么植物缺镁会影响光合作用？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：铁是血红蛋白的重要组成成分。镁是叶绿素的重要组成成分。 3．患急性肠胃炎，为什么医生用0.9%的生理盐水静脉注射，而不用蒸馏水？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：注射的生理盐水与细胞的渗透压相等，保证了细胞的正常形态和生命活动。 【学习小结】 　 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 C　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。 2．生物体内的含水量可以变化，自由水和结合水可以相互转化。下列所示曲线中错误的是(　　) D　自由水与结合水比值增大，细胞代谢增强，A正确；人一生中自由水与结合水的比值在下降，B正确；生物体不同的生长发育阶段，水的含量不同，幼儿时期>成年时期，幼嫩部分>老熟部分，开花前>开花后，C正确；随着温度升高，植物体内自由水含量相对上升，结合水含量相对下降，新陈代谢加快，D错误。 3．如图所示为水分子结构示意图，根据所学知识判断，下列叙述正确的是(　　 ) A．作用力①这种弱引力的存在，使水成为良好的溶剂 B．作用力②使水分子成为极性分子，因此水具有较高的比热容 C．因为②不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态 D．细胞中结合水和自由水的含量是不断变化的，结合水越多，细胞抗逆性越强 D　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、具有较高比热容，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，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；水在常温下能够维持液体状态是由于水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，①是氢键，C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，结合水越多，细胞抗逆性越强，D正确。故选D。 4．下列关于无机盐的叙述，错误的是(　　) A．缺铁性贫血是由于体内缺乏铁，不能合成血红素引起的 B．镁是构成叶绿素的成分之一，缺镁会影响光合作用的进行 C．患急性肠胃炎的病人脱水时只需要补充体内丢失的水分 D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘 C　患急性肠胃炎的病人脱水时，不仅需要补充水分，还需要补充体内丢失的无机盐，C错误。 5．英国医生赛达尼·任格在对离体蛙心进行灌注实验时发现，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灌注，蛙心可持续跳动数小时。该实验说明(　　) A．钙盐和钾盐是心肌组织的重要组成成分 B．钙盐和钾盐为蛙心的持续跳动提供足够的能量 C．钙盐和钾盐对维持生物体的生命活动有重要作用 D．钙盐和钾盐对维持心肌的形态有重要作用 C　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灌注，蛙心可持续跳动数小时，该实验不能说明钙盐和钾盐是心肌组织的重要组成成分，A错误；无机盐不能为生命活动提供能量，B错误；该实验说明钙盐和钾盐对维持生物体的生命活动有重要作用，不能说明钙盐和钾盐对维持心肌的形态有着重要作用，C正确，D错误。 6．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图所示。请回答下列问题： (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。 (2)在阶段Ⅱ，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ，呼吸速率__________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ。 解析：(1)风干种子细胞中自由水含量较少，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，主要是以自由水的形式存在。(2)据图示可知，在阶段Ⅱ，种子含水量没有多大变化，故种子吸水速率小于阶段I；而随自由水含量的增多、代谢强度大大增加，故呼吸速率大于阶段Ⅰ。 答案：(1)结合水　自由水　 (2)小于　大于 学科网（北京）股份有限公司 $$