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 江苏专版）

本讲义聚焦高中生物学“细胞中的无机物”核心知识点，系统梳理水的存在形式（自由水、结合水）及功能、与细胞代谢和抗逆性的关系，以及无机盐的存在形式、生理功能（组成化合物、维持生命活动、平衡调节），通过判断正误、任务分析构建知识学习支架。 该资料以任务驱动和实验探究为特色，通过种子晒干与加热的水形式转化分析（科学思维）、缺钾导致“焦边”实验设计（探究实践），培养结构与功能相适应的生命观念，课中助力教师引导学生主动思考，课后课时对点练帮助学生巩固知识、查漏补缺。

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．(多选)(2024·南通高一月考)晒干的小麦种子只有吸收足够的水分才能萌发。下列相关叙述正确的是(　　) A．水是小麦鲜种子细胞中含量最多的化合物 B．种子细胞内的自由水和结合水均能参与物质运输和化学反应 C．晒干种子的目的是减少自由水的含量，降低代谢水平，便于储藏 D．种子萌发过程中，细胞中自由水与结合水比值会变小，利于萌发 答案　AC 解析　种子细胞内的自由水能参与物质运输和化学反应，结合水与细胞内的其他物质相结合，失去流动性，不能参与物质运输和化学反应，B错误；种子萌发过程中，代谢加强，细胞中自由水与结合水比值会变大，利于萌发，D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．(2024·南通高一期中)“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1～6题，每题5分；第7～12题，每题6分，共66分。 题组一　细胞中的水 1．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．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．(2024·无锡高一期末)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·南京高一调研)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．(2024·盐城高一期中)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·南通高一月考)无机盐是细胞的重要组成成分。下列相关叙述错误的是(　　) A．叶绿素中的镁离子是Mg2＋ B．正常血红蛋白中的铁离子是Fe3＋ C．人体内Na＋增多会引起神经兴奋性升高 D．哺乳动物血液中Ca2＋含量过低，会出现抽搐 答案　B 解析　正常血红蛋白中的铁离子是Fe2＋，B错误。 题点　无机盐的功能 7．碳酸酐酶(蛋白质类化合物)中含有一个锌离子。该酶能催化反应：H2CO3→CO2＋H2O，从而可使人免于酸中毒。该实例不能体现无机盐的哪一功能(　　) A．维持细胞的正常形态 B．合成某些重要化合物的原料 C．维持细胞的酸碱平衡 D．维持人体正常的生命活动 答案　A 解析　该实例中没有提到细胞形态，故不能体现无机盐维持细胞正常形态的功能，A符合题意；碳酸酐酶中含有锌离子，说明无机盐是合成某些重要化合物的原料，B不符合题意；该酶催化的结果是H2CO3分解，使人免于酸中毒，表明无机盐能维持酸碱平衡，维持人体正常的生命活动，C、D不符合题意。 题点　无机盐的功能 8．无机盐在细胞中含量很少，仅占细胞鲜重的1%～1.5%，下列关于细胞中无机盐的叙述，正确的是(　　) A．人大量出汗会排出过多无机盐，导致体内细胞的渗透压平衡和酸碱平衡失调，这时应多喝淡盐水 B．不同生物体内无机盐的种类和含量大体相同 C．哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状，这说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡非常重要 D．无机盐在细胞中的含量很少，所含元素都属于微量元素 答案　A 解析　不同生物体内无机盐的种类大体相同，但含量差异很大，B错误；哺乳动物的血液中钙离子含量太低，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，C错误；无机盐在细胞中的含量很少，所含元素并不都是微量元素，如K、Ca、Mg等元素属于大量元素，D错误。 题点　无机盐的存在形式及综合 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．(2025·南通中学高一月考)如图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析，下列有关说法正确的是(　　) A．④和⑤是同一种物质 B．①和②都能够萌发形成幼苗 C．④是细胞结构的重要组成成分 D．③在生物体内主要以化合物形式存在 答案　A 解析　②是烘干的种子，失去了结合水，不能萌发，B错误；⑤(结合水)是细胞结构的重要组成部分，C错误；③(无机盐)在生物体内主要以离子形式存在，D错误。 题点　有关水的综合 11. (多选)(2025·扬州高一阶段测试)水是生命之源，也是文明之源。下列关于水和无机盐的叙述，正确的是(　　) A．唐代诗人白居易写的诗句“二月二日新雨晴，草芽菜甲一时生”，水具有较高的比热容，对维持生命系统的稳定性十分重要 B．“水至善至柔，可刚可柔，可急可缓，孔子之教，无执而治”，细胞中的结合水主要与蛋白质、脂肪等物质结合，所以失去溶解性和流动性 C．《齐民要术》中的“谷田必须岁易”指的是在同一块土地上连续多年只种谷子，其产量会逐年下降，原因可能是同种植物连续多年，只吸收其所需要的物质，使土壤中谷子生长所必需的矿质元素含量降低 D．谚语“人黄有病，苗黄缺肥”中“苗黄”的原因可能是缺乏氮或镁不能合成叶绿素，导致叶片变黄 答案　ACD 解析　细胞中的结合水主要与蛋白质、多糖等亲水性物质结合，所以失去溶解性和流动性，B错误；谷子根系发达，吸肥力强，连年种植会大量消耗土壤中的同一营养元素，造成土壤中谷子生长必需的矿质元素含量降低，C正确；叶绿素的组成元素是C、H、O、N、Mg，缺少含氮、镁的肥料会导致叶绿素的合成受阻，从而导致叶片变黄，D正确。 题点　细胞中的无机物综合 12．(多选)(2025·宿迁高一期中)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　ACD 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 13．(22分)(2025·南通高一月考)自然演变和人类活动等因素导致全球石漠化日益严重。研究发现复羽叶栾树能适应石灰石风化后的缺水环境，有望成为石漠化地区植被恢复和重建的优良树种。为探究干旱胁迫对复羽叶栾树种子萌发和早期发育的影响，科研人员开展了相关研究，过程如下。请回答下列问题： 步骤一：种子的选择与处理 选择成熟、饱满且大小均匀一致、无病虫害的种子，用无菌水浸泡8 h 备用。 步骤二：土壤干旱条件处理 准备5组形状大小一致且装有等量土壤的花盆，分别编号CK、T1、T2、T3、T4。将种子平均分成5组，播种时使种子距离表层土壤1～2 cm处，每组含水量控制在一定范围内，以模拟不同干旱胁迫程度(CK：对照组；T1：轻度干旱；T2：中度干旱；T3：重度干旱；T4：极度干旱)。置于室温28～32 ℃的环境下培养、观察。 步骤三：相关指标测定 测定复羽叶栾树种子活力指数与幼苗株高。 (1)水分子的空间结构及电子的分布不对称，使得水分子成为一个________分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此水是良好溶剂。水分子间的________键比较弱，容易形成也容易被破坏，这使水在常温下能够维持液体状态，具有________性。 (2)复羽叶栾树种子细胞内有自由水和________两种存在形式，其中后者的作用是________________。种子通常要晒干以减少其中______________的含量，便于储藏。复羽叶栾树的生长发育还需要施肥，肥料的作用主要是为植物的生长提供________________________________________________________________________。 (3)实验步骤一中用无菌水浸泡种子的目的是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)研究人员对测定的指标数据进行分析、处理，得到如图所示结果。 ①由图可知，随着干旱胁迫程度加剧(T1～T4)，复羽叶栾树种子活力显著________(填“上升”或“下降”)。极度干旱胁迫导致复羽叶栾树种子中自由水/结合水的比值急剧________(填“上升”或“下降”)，细胞代谢水平显著降低。 ②根据图1和图2分析，复羽叶栾树有望成为石漠化地区植被恢复和重建的优良树种原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)极性　氢　流动　(2)结合水　细胞结构的重要组成部分　自由水　无机盐　(3)打破休眠，使种子快速吸水以达到能正常萌发的含水量；防止病原微生物污染种子　(4)①下降　下降　②适度干旱胁迫对复羽叶栾树种子萌发和早期发育均有一定的促进作用 解析　(4)①据图1分析可知，随干旱程度的加剧，复羽叶栾树种子活力显著下降，据图2分析可知，极度干旱(T4)下，种子中自由水/结水的比值急剧下降。 题点　有关水的综合 14．(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。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 $