第2章 第2节 细胞中的无机物（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版）

本讲义聚焦“细胞中的无机物”核心知识点，系统梳理水的含量、特点、存在形式（自由水与结合水）及功能，阐明其与细胞代谢和抗逆性的关系，进而讲解无机盐的存在形式、含量及生理功能（组成复杂化合物、维持生命活动、维持平衡），构建完整知识体系。 该资料以生命观念为统领，通过“判断正误”“任务分析”（如种子晒干与加热的水形式转化）培养科学思维，结合“缺钾实验设计”等探究实践活动提升能力。课中助力教师引导学生深入理解，课后通过课时对点练帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

第2节　细胞中的无机物 [学习目标]　1.通过对水和无机盐的存在形式与作用的学习，形成结构与功能相适应的生命观念。2.通过事例分析，归纳总结水与细胞代谢的关系和无机盐的作用，形成科学的思维方式。3.通过探究无机盐功能的技能训练，培养科学探究能力。4.关注水和无机盐导致的健康问题。 一、细胞中的水 1．水的含量 (1)在活细胞中含量最多的化合物是水。 (2)生物种类不同含水量不同，一般为60%～95%，水母的含水量达到97%。 2．水的特点 (1)水分子是极性分子，因此水是良好的溶剂。 (2)水分子具有氢键，易于断裂和形成，使水具有流动性和较高的比热容。 3．水的存在形式及作用 形式 自由水 结合水 概念 细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动 与细胞内的其他物质相结合的水 功能 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 是细胞结构的重要组成部分 4.水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系 正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，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。 判断正误 (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(　　) (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(　　) (4)细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 提示　(1)不同种类的生物体中，含水量不同，水生生物含水量多于陆生生物。(3)晒干的种子中自由水含量较低，而非不含自由水。(4)细胞内的自由水是良好的溶剂，能参与物质运输和化学反应，而结合水不能。 任务一：分析细胞中水的存在形式及其相互转化 1．刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储藏，原因是什么？种子还有活性吗？ 提示　将种子晒干是为了减少自由水的含量而使其代谢水平降低，延长储存时间。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哪种形式的水？种子还有活性吗？ 提示　该过程中种子丢失的主要是结合水。种子失去活性。 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？ 提示　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、干旱地区的植物细胞中，结合水含量升高，这表明自由水和结合水的比值与生物的抗逆性有什么关系？ 提示　在一般情况下，自由水和结合水的比值越小，生物抗逆性越强。 核心归纳　 1．自由水与结合水的相互转化 (1)条件：自由水结合水。 (2)实例 ①烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。 ②水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。 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 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．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 答案　C 解析　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部分，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．水在植物的生命活动中具有重要作用。风干的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。下列叙述错误的是(　　) A．经阶段 Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以自由水的形式存在 B．风干的小麦种子中只有结合水，没有自由水 C．胚生长过程中，结合水/自由水的比值较风干种子中小 D．一定时间内，随着小麦种子萌发时间的延长，吸水量不断增加 答案　B 解析　风干的小麦种子中含有结合水和自由水，B错误。 二、细胞中的无机盐 1．存在形式和含量 2．无机盐的生理功能 生理功能 举例 组成某些复杂化合物 ①Mg是构成叶绿素的元素； ②Fe是构成血红素的元素； ③P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分 维持细胞和生物体的生命活动 ①人体内Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等； ②哺乳动物血液中Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状 维持生物体内的平衡 ①渗透压的平衡；②酸碱平衡 判断正误 (1)细胞中，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)√ 提示　(1)细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 任务二：分析并探究无机盐的作用 无机盐在细胞(鲜重)中的含量仅为1%～1.5%，但却有着重要的作用，请结合下列材料分析无机盐的作用。 1．材料1　一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图如下： 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。 2．材料2　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生长，缺少硼时常导致“花而不实”。 由材料说明，无机盐对维持生物体的正常生命活动有着重要的意义。 3．材料3　生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴液等渗的无机盐溶液，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，如果放到清水里，会吸水涨破。 由材料说明，无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态。 4．材料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等物质，可以中和这些变化。 由材料说明，无机盐对于维持人体内环境酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。 3．苹果含有微量元素Zn，而Zn是构成与记忆力息息相关的核酸和蛋白质不可缺少的元素，儿童缺Zn会导致大脑发育不良，因此苹果又称为记忆之果。这说明无机盐离子(　　) A．对维持酸碱平衡有重要作用 B．对维持细胞形态有重要作用 C．对调节细胞内的浓度有重要作用 D．对维持生物体的生命活动有重要作用 答案　D 解析　由“Zn是构成与记忆力息息相关的核酸和蛋白质不可缺少的元素，儿童缺Zn会导致大脑发育不良”可知，无机盐对于维持生物体的正常生命活动有重要作用，D符合题意。 4．“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤证明小麦“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)①100 mL的缺钾培养液　②长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组　③小麦叶片是否出现“焦边”现象　(2)①乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象　②甲、乙瓶中的小麦均未出现“焦边”现象　(3)可以在缺钾培养液中加入钾，培养一段时间后观察植物叶片生长是否恢复正常 方法技巧　植物必需无机盐的验证 (1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。 (2)实验组 课时对点练 [分值：100分] 第1～4题，每题5分；第5～13题，每题6分，共74分。 题组一　细胞中的水 1．(2025·长春高一期中)下列有关水的叙述，错误的是(　　) A．水是构成细胞结构的重要组成部分 B．细胞内的结合水是细胞内的良好溶剂 C．细胞中许多生物化学反应需要水的参与 D．同一株植物中，老叶细胞中的自由水比例比幼叶细胞中的少 答案　B 解析　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%，自由水是细胞内的良好溶剂，B错误。 题点　水的功能 2．(2025·六安高一期中)水分子的结构特点决定了它具有多种多样的功能。下列相关叙述错误的是(　　) A．水能结合带有正电荷、负电荷的分子，是良好的溶剂 B．水具有较高的比热容，有助于维持生命系统的稳定性 C．结合水与细胞中的多糖、蛋白质等分子相结合，在活细胞中结合水最多 D．水分子间氢键不断形成与断裂，使水在常温下具有流动性 答案　C 解析　细胞内结合水与蛋白质、多糖等结合，失去流动性和溶解性，成为细胞结构的重要组成部分，结合水大约占细胞内全部水分的4.5%，C错误。 题点　水的结构特点 3．磁共振技术可应用于临床疾病诊断。因为许多疾病会导致组织和器官内水分发生变化，这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。下列有关叙述错误的是(　　) A．构成人体的不同组织和器官含水量不同 B．水是细胞内良好的溶剂 C．水分子的化学性质与其结构无关 D．发生病变的器官，代谢强度可能会发生改变 答案　C 解析　若水与其他亲水性物质结合形成结合水，其结构与自由水相比，肯定会有所变化，进而化学性质也会发生变化，C错误。 题点　有关水的综合 4．(2025·龙岩高一期中)下列关于细胞中水含量的叙述，不正确的是(　　) A．水是沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物 B．新陈代谢旺盛的植物细胞自由水含量较高 C．越冬植物的细胞内自由水含量较高 D．老年人细胞中含水量比婴儿要少 答案　C 解析　自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛，抗逆性越差；新陈代谢旺盛的植物细胞自由水含量较高，越冬植物的细胞内自由水含量较低，B正确，C错误。 题点　水的含量 5．(2025·福州高一期中)随着冬季气温的降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理变化，植株含水量总体呈下降趋势，抗寒能力逐渐增强。冬小麦在不同时期含水量变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．冬小麦的含水量从9月—12月处于下降趋势，主要是因为自由水含量下降 B．冬小麦结合水含量上升的原因是一部分自由水转化成结合水 C．冬小麦结合水上升比较多有利于抵抗低温冻害 D．收获的小麦种子晒干后无自由水，以降低代谢，有利于储藏 答案　D 解析　收获的小麦种子晒干后自由水减少，代谢减慢，而非无自由水，D错误。 题点　有关水的综合 题组二　细胞中的无机盐 6．(2025·眉山高一期中)叶绿素对植物的光合作用至关重要，血红素是人体运输氧气的关键。下列叙述错误的是(　　) A．合成叶绿素和血红素分别需要Mg和Fe B．植物体缺Mg会影响光合作用 C．人体缺Fe会引起贫血症状 D．Mg和Fe都属于微量元素 答案　D 解析　Mg和Fe都是组成细胞的重要元素，其中Fe属于微量元素，D错误。 题点　无机盐的功能 7．某医生在对离体蛙心进行实验中发现，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时，蛙心可持续跳动数小时，实验说明钙盐和钾盐(　　) A．是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分 B．对维持生物体的生命活动有重要作用 C．对维持细胞的形态有重要作用 D．为蛙心的持续跳动提供能量 答案　B 解析　该实验不能说明钙盐和钾盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分，A不符合题意；无机盐具有维持细胞渗透压、保持细胞形态的重要作用，但是本实验未体现，C不符合题意；钙盐和钾盐不具有提供能量的作用，D不符合题意。 题点　无机盐的功能 8．(2025·临沧高一期中)下列关于细胞中无机化合物的叙述，错误的是(　　) A．细胞中大多数无机盐以离子形式存在 B．人体内Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性增强 C．哺乳动物血液中钙离子含量过少会引起肌肉抽搐 D．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 答案　B 解析　人体内Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，B错误。 题点　无机盐的存在形式及作用综合 9．植物缺钾会引起叶片边缘出现枯黄的现象。如表是某课外小组探究钾对植物生长影响的培养液配方，下列相关叙述不正确的是(　　) 组别 培养液类型 培养液所含主要成分的质量浓度/(mg·L－1) KNO3 CaCl2·2H2O MgSO4·7H2O (NH4)2SO4 甲 完全培养液 25 000 150 150 134 乙 缺素培养液 0 150 250 134 A.Mg2＋是合成叶绿素必需的无机离子 B．设置甲组的目的是作为实验的对照组 C．若培养液的浓度过高会导致植物萎蔫 D．该方案能达到探究钾对植物生长影响的目的 答案　D 解析　分析表格可知，两组培养液中MgSO4·7H2O用量不同，且缺素培养液缺K＋也缺NO，无法排除NO对实验结果的影响，故该方案不能达到实验目的，D错误。 题点　与无机盐有关的实验 10．“有收无收在于水，收多收少在于肥。”某生物兴趣小组以玉米幼苗为实验材料进行了如下探究实验。下列叙述错误的是(　　) A．步骤一损失的水在细胞中主要以游离形式存在，是细胞内的良好溶剂 B．步骤二损失的水主要与细胞内其他物质相结合，在细胞内的含量相对稳定 C．步骤三损失的主要是无机盐，它们在细胞中主要以离子形式存在 D．干旱环境中生长的玉米，其细胞中结合水与自由水的比值相对较高 答案　C 解析　构成细胞的有机物容易燃烧，步骤三损失的是构成细胞的有机物，步骤三剩余的灰分是无机盐，C错误。 题点　细胞中的无机物综合 11．《氾胜之书》是西汉晚期的一部农学著作，书中提到收获的粮食要“曝使极燥”，降低粮食的含水量后才入仓储藏。下列说法错误的是(　　) A．“曝使极燥”后，细胞中自由水含量大幅度减少，细胞的代谢降低 B．种子生长发育的不同时期，细胞内自由水与结合水的比值可能不同 C．“曝使极燥”后，种子细胞的结合水全部丧失，新陈代谢停止 D．“曝使极燥”后，种子放入试管中高温烘烤，管壁上的水珠主要是细胞中的结合水 答案　C 解析　“曝使极燥”后，种子细胞的结合水不会丧失，自由水部分丧失，新陈代谢减慢，C错误。 题点　有关水的综合 12．(2025·长春高一阶段检测)AHA2蛋白和SLAC1蛋白都与植物耐旱性有关。科研人员通过实验测定植物的失水率来比较这两种蛋白在植物抗旱中的作用强弱，实验结果如图所示。下列说法错误的是(　　) A．实验过程中植株失去的水主要为自由水 B．在0～6 h之间，三种植株的代谢水平均逐渐降低 C．由结果可知，AHA2蛋白比SLAC1蛋白的抗旱作用更强 D．为保证实验结果的准确性，三种植株应放置在相同的干旱环境中 答案　C 解析　植物的失水率越高，其抗旱能力越低，相同时间内，SLAC1蛋白失活植株的失水率更高，故SLAC1蛋白失活植株的抗旱能力低于AHA2蛋白失活植株，因此AHA2蛋白比 SLAC1 蛋白的抗旱作用更弱，C错误。 题点　有关水的综合 13．(2025·赤峰高一期中)水和无机盐是细胞的重要组成成分，对于维持细胞生命活动也有重要作用。下列说法不正确的是(　　) A．HCO对体液pH起着重要的调节作用 B．为提高越冬作物对低温的抗性，可适当增加灌溉次数 C．当大量出汗排出过多无机盐后，应多喝淡盐水 D．人体中钠离子缺乏，会导致肌肉酸痛、无力等症状 答案　B 解析　温度降低，自由水与结合水的比值降低，新陈代谢减慢，此时抗逆性增强，因此，对于越冬作物来说，不可通过增加灌溉次数提高抗寒性，B错误。 题点　无机盐的功能 14．(14分)潍县青萝卜甜脆多汁，稍有辣味，膳食纤维丰富，具有较高的营养价值和保健功能。农民在储存小麦种子前，需将刚收获的小麦种子晒干后，才收进粮仓存放。根据以上材料回答下列问题： (1)青萝卜细胞中含量最多的化合物是 ，青萝卜种子萌发初期，结合水/自由水的值 (填“上升”“不变”或“下降”)。 (2)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，此灰烬主要是 。 (3)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。 (4)青萝卜甜脆多汁，是由于含水量较高，糖等多种物质溶解于水中，说明细胞中的水的功能为 ；在青萝卜生长发育过程中，需要供给足够的营养，如果钾供应不足，叶片边缘变褐色，肉质根不能正常膨大，这说明无机盐具有 的功能。 答案　(1)水　下降　(2)自由水　无机盐　(3)自由水与结合水的比例　(4)作为良好溶剂　维持细胞和生物体的正常生命活动 题点　有关水的综合 15．(12分)玉米在生长过程中缺乏P或N，植株都会出现生长矮小，根系发育不良，叶片小且呈暗绿色。海南某种植玉米地区出现以上情况，为了探究玉米出现这种现象的原因，请利用三组长势相同的正常玉米植株幼苗完成实验。 组别 培养液 实验处理 观察指标 A(对照组) ① 相同且适宜条件下培育相同时间 幼苗的生长情况 B(实验组) ② C(实验组) 缺N培养液 (1)完成实验中填空：① ；② 。 (2)预测实验结果与结论： 若C组玉米幼苗表现生长矮小且叶片暗绿色，而A、B组正常生长，则说明该地区玉米生长矮小现象可能是因为缺N。 若B组玉米幼苗表现生长矮小且叶片暗绿色，而A、C组正常生长，则说明 。 若B、C组玉米幼苗表现生长矮小且叶片暗绿色，则说明 。 若 ， 则说明该地区玉米生长矮小现象可能与缺N和缺P无关。 (3)若实验证明玉米幼苗生长矮小且叶片暗绿色是缺P引起的，从科学研究的严谨角度出发，要进一步证明该观点正确，还应增加的实验步骤是 ， 相同条件下培养一段时间。增加步骤后预期的实验结果是：B组玉米幼苗叶片现象消失，且植株开始正常茁壮生长。 答案　(1)完全培养液　缺P培养液　(2)该地区玉米生长矮小现象可能是因为缺P　该地区玉米生长矮小现象可能是因为缺N和缺P　B、C组玉米幼苗正常生长　(3)在B组玉米幼苗培养液中加入含有P的无机盐 题点　与无机盐有关的实验 学科网（北京）股份有限公司 $