第2節(jié) 細(xì)胞中的無機物








一、細(xì)胞中的水


1．水的含量


(1)生物體的含水量隨著生物種類的不同而有所差別。


(2)水是構(gòu)成細(xì)胞的重要成分，也是活細(xì)胞中含量最多的化合物。


2．水的理化特性與分子結(jié)構(gòu)(連線)


答案：①—a ②—b ③—b


3．水的存在形式及作用


4.水的含量與細(xì)胞代謝和抗逆性的關(guān)系


正常情況下，細(xì)胞內(nèi)自由水比例越大，細(xì)胞的代謝就越旺盛；結(jié)合水越多，細(xì)胞抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境的能力就越強。


二、細(xì)胞中的無機鹽


1．含量


無機鹽是細(xì)胞中含量很少的無機物，僅占細(xì)胞鮮重的1%～1.5%。


2．存在形式


細(xì)胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在。


3．無機鹽的生理功能





判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)


1．新鮮幼嫩的植物細(xì)胞中只含有自由水，代謝旺盛。( )


2．水分在細(xì)胞內(nèi)不參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成。( )


3．缺鐵性貧血是因為體內(nèi)缺乏鐵，血紅素不能合成。( )


4．細(xì)胞中的無機鹽多以化合物形式存在，如CaCO3構(gòu)成牙齒、骨骼。


( )


5．小麥種子燃盡后的灰燼是無機鹽。( )


提示：1.× 新鮮幼嫩的植物細(xì)胞結(jié)合水與自由水的比例小。


2．× 結(jié)合水參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成。


3．√


4．× 細(xì)胞中的無機鹽多數(shù)以離子狀態(tài)存在。


5．√





細(xì)胞中的水


1．水與代謝的關(guān)系





2．自由水與結(jié)合水相互轉(zhuǎn)化的原因


(1)水分子與細(xì)胞內(nèi)的親水性物質(zhì)如蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等以氫鍵相結(jié)合。


(2)溫度升高，水分子的動能增加，會逃脫氫鍵的束縛成為自由水。


3．水在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用





應(yīng)用實踐：在冬季來臨時，隨著氣溫的逐漸降低，植物體內(nèi)發(fā)生了一系列適應(yīng)低溫的變化，如可溶性糖含量增加、細(xì)胞代謝減弱等。研究表明，細(xì)胞內(nèi)溶液濃度升高，冰點降低。


(1)結(jié)合所學(xué)知識及上述信息，解釋“霜打的茄子——蔫兒了”。


(2)有些蔬菜富含淀粉，但“霜打”后的蔬菜格外“甜”。請結(jié)合所學(xué)知識解釋其原因。


提示：(1)當(dāng)外界溫度降低時，茄子中的自由水含量減少，導(dǎo)致表皮皺縮。


(2)溫度降低，蔬菜中的淀粉分解為可溶性糖，增大了細(xì)胞液濃度，降低了細(xì)胞液的冰點，使細(xì)胞不容易凍壞，可溶性糖主要是葡萄糖，所以蔬菜變甜了。





1．(2019·天津靜海一中高一上期中)如圖為對剛收獲的種子所做的一系列處理，據(jù)圖分析有關(guān)說法正確的是( )





A．④和⑤是同一種物質(zhì)，但是在細(xì)胞中存在形式不同


B．①和②均能萌發(fā)形成幼苗


C．③在生物體內(nèi)主要以化合物形式存在


D．點燃后產(chǎn)生的CO2中的C只來自種子中的糖類


A [據(jù)圖分析，種子曬干使自由水散失，故④應(yīng)為自由水。烘干使結(jié)合水散失，故⑤應(yīng)為結(jié)合水，A正確。曬干后的種子可再萌發(fā)，但烘干的種子已經(jīng)死亡，不能萌發(fā)，B錯誤。種子點燃后，糖類和其他有機物形成二氧化碳和水等散失，留下的物質(zhì)為無機鹽，無機鹽在生物體內(nèi)大多數(shù)以離子形式存在，C、D錯誤。]


2．(2019·山東濰坊一中高一上期中改編)水在生物體及細(xì)胞內(nèi)的生命活動中具有非常重要的生理功能，下列敘述正確的是 ( )


A．自由水和結(jié)合水是不可以轉(zhuǎn)化的


B．不同種生物細(xì)胞的自由水和結(jié)合水的比值相同，則它們的代謝強度也相同


C．水分過多與水分過少對生物新陳代謝的影響相同


D．細(xì)胞中的許多生化反應(yīng)需要水的參與


D [自由水與結(jié)合水在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，A錯誤；不同生物細(xì)胞內(nèi)水的含量可能不同，即使不同種生物細(xì)胞內(nèi)的自由水和結(jié)合水的比值相同，它們的代謝強度也不一定相同，B錯誤；水分過多或過少對生物新陳代謝活動的影響不同，C錯誤；細(xì)胞中的許多生化反應(yīng)需要水的參與，D正確。]


關(guān)于生物體內(nèi)水分的兩個“并不是”


(1)水是生命之源，但并不是水越多越好，如長期浸泡在水中的陸生植物會死亡。


(2)曬干的種子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。


細(xì)胞中的無機鹽


1．無機鹽存在形式及作用的兩點歸納


(1)無機鹽并不都以離子的形式存在，如骨骼中的鈣以CaCO3的形式存在。


(2)無機鹽在細(xì)胞內(nèi)含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和過多都可能影響生命活動。


2．無機鹽參與構(gòu)成的常見化合物


N：蛋白質(zhì)、葉綠素、核苷酸等


P：核苷酸、磷脂等


Mg：葉綠素


S：含硫氨基酸的組成成分(蛋白質(zhì)的特征元素)


Fe：動物血紅素


I：甲狀腺激素等





深化探究：設(shè)計一個實驗證明鎂鹽為小麥生活必需的無機鹽，根據(jù)提供的實驗材料用品，完成實驗步驟，并得出相應(yīng)結(jié)論。


(1)材料用品：完全培養(yǎng)液甲，缺鎂的完全培養(yǎng)液乙，適當(dāng)?shù)墓潭ú牧希瑥V口瓶若干，長勢相似的小麥幼苗，含鎂的無機鹽。


(2)方法步驟：


①取兩個潔凈的廣口瓶編號A、B，并向A中加入一定量的完全培養(yǎng)液甲，向B中加入____________________________________。


②取________________分為兩組，將其中一組放入A瓶中，另一組放入B瓶中。


③將兩廣口瓶置于________條件下培養(yǎng)一段時間，觀察____________。


(3)實驗現(xiàn)象：A瓶____________，B瓶____________。


結(jié)論：______________________________________。


(4)通過以上實驗還不能完全證明鎂鹽為植物生活所必需的無機鹽，應(yīng)如何補充才能說明問題？________________________________。


[解析] 根據(jù)實驗?zāi)康模緦嶒灥淖宰兞渴菭I養(yǎng)液中鎂的有無，其他條件均應(yīng)相同。溶液培養(yǎng)法可以用來判定某元素是不是必需元素，運用對照原則，將小麥幼苗隨機分為兩組，分別放在含鎂和不含鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，觀察實驗結(jié)果，對結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論。


[答案] (2)①等量的缺鎂的完全培養(yǎng)液乙 ②長勢相似的小麥幼苗 ③相同的適宜 小麥幼苗的生長狀況


(3)小麥幼苗生長正常 小麥幼苗不能正常生長 鎂鹽是植物生活所必需的無機鹽 (4)再向B瓶中添加適量鎂鹽，觀察小麥幼苗能否恢復(fù)正常生長





1．關(guān)于細(xì)胞中無機鹽的相關(guān)敘述正確的是 ( )


A．無機鹽都是以離子形式存在于細(xì)胞中的


B．人大量出汗會排出過多的無機鹽，導(dǎo)致體內(nèi)的水鹽平衡和酸堿平衡失調(diào)，這時應(yīng)多喝淡鹽水


C．哺乳動物血液中鈣離子含量太低，會出現(xiàn)抽搐等癥狀，說明無機鹽對于維持細(xì)胞酸堿平衡非常重要


D．無機鹽在細(xì)胞中含量很少，所含元素都屬于微量元素


B [細(xì)胞中的無機鹽絕大多數(shù)以離子的形式存在，A錯誤。哺乳動物血液中鈣離子含量太低，會出現(xiàn)抽搐等癥狀，說明無機鹽對于維持細(xì)胞和生物體的正常生命活動有重要作用，C錯誤。無機鹽所含的元素也有大量元素，D錯誤。]


2．為了確定某種礦質(zhì)元素是否是植物的必需元素，應(yīng)采用的方法是( )


A．檢測正常葉片中該礦質(zhì)元素的含量


B．分析根系對該礦質(zhì)元素的吸收過程


C．分析環(huán)境條件對該礦質(zhì)元素吸收的影響


D.觀察在完全培養(yǎng)液中去掉該礦質(zhì)元素前后植株生長發(fā)育狀況


D [判斷某種元素是否是植物的必需元素通常用溶液培養(yǎng)法。在人工配制的完全培養(yǎng)液中，除去某種礦質(zhì)元素，然后觀察植物的生長發(fā)育情況：如果植物的生長發(fā)育仍正常，說明該元素不是植物所必需的；如果植物的生長發(fā)育不正常(出現(xiàn)特定的缺乏癥狀)，且只有補充了該種元素(其他元素?zé)o效)后，植物的生長發(fā)育又恢復(fù)正常(癥狀消失)，說明該元素是植物生長必需的礦質(zhì)元素。]


溶液培養(yǎng)法——驗證某無機鹽是否為植物生長發(fā)育所必需的





[課堂小結(jié)]





1．下列關(guān)于植物體內(nèi)水分的敘述，錯誤的是( )


A．植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸


B．水是構(gòu)成葉肉細(xì)胞的重要化合物之一


C．自由水可作為細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物


D．同種植物萌發(fā)種子的含水量與休眠種子的相同


D [植物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的運輸需要自由水的參與，A項正確；結(jié)合水可構(gòu)成葉肉細(xì)胞的組分，B項正確；自由水可作為細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物，參與化學(xué)反應(yīng)，C項正確；萌發(fā)的種子代謝旺盛，故同種植物萌發(fā)種子的含水量高于休眠種子的含水量，D項錯誤。]


2．下列關(guān)于生物體內(nèi)水的描述，錯誤的是 ( )


A．幼小的生物體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值越大時，代謝越旺盛


B．自由水是良好的溶劑，也為細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)提供了液體環(huán)境


C．心肌堅韌而血液呈液態(tài)，但兩者含水量相差無幾，原因是心肌細(xì)胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值較大


D.結(jié)合水是組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一部分，約占細(xì)胞內(nèi)全部水分的4.5%


C [心肌堅韌而血液呈液態(tài)，但兩者含水量相差無幾，原因是與血液相比，心肌細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水與自由水的比值較大，上述兩種細(xì)胞內(nèi)自由水的含量均大于結(jié)合水，C項錯誤。]


3．(多選)無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用。下列相關(guān)敘述正確的是 ( )


A．蔬菜中的草酸不利于機體對食物中鈣的吸收


B．缺鐵會導(dǎo)致哺乳動物血液運輸O2的能力下降


C．KH2PO4也能為生物體提供能量


D．植物秸稈燃燒產(chǎn)生的灰燼中含有豐富的無機鹽


ABD [草酸是生物體的一種代謝產(chǎn)物，廣泛分布于植物、動物和真菌中；草酸容易與鈣離子結(jié)合形成草酸鈣，不利于機體對食物中鈣的吸收，A項正確。哺乳動物缺鐵，會影響血紅素的合成，導(dǎo)致血液運輸O2的能力下降，B項正確。無機物不能為生物體提供能量，C項錯誤。植物秸稈燃燒產(chǎn)生的灰燼中含有豐富的無機鹽，D項正確。]


備選題


試回答下列問題：


(1)種子在入倉之前需晾曬，所去除的水分主要是細(xì)胞中的________水。


(2)將干種子用水浸泡后種子能萌發(fā)，但干種子不經(jīng)水浸泡不能萌發(fā)，這說明______________________________________。


(3)新鮮的雞蛋清呈液態(tài)膠狀，而臭雞蛋清則是相對更“稀”的液體，呈水狀，這是因為在新鮮的雞蛋清中的水與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成液態(tài)膠體，這時的水為______，而臭雞蛋中的蛋白質(zhì)被微生物分解成小分子物質(zhì)，使這部分水釋放出來，轉(zhuǎn)變?yōu)開_______。


(4)貧血癥患者血液運輸________的能力低。一般的貧血癥患者除要補充鐵以外，還應(yīng)多吃一些含________豐富的食物。


(5)人體中含鈣最多的是________。


A．肌肉 B．骨組織 C．上皮組織 D．神經(jīng)組織


(6)人在長跑后，因流汗過多常出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象，這時應(yīng)及時補充含________的食物。


[解析] (1)自由水是自由流動的水，通過晾曬能蒸發(fā)出去。(2)干種子用水浸泡后，會大量吸水，這些水能參與細(xì)胞內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)種子萌發(fā)。(3)蛋白質(zhì)是親水性物質(zhì)，與水結(jié)合后形成液態(tài)膠體。蛋白質(zhì)被微生物分解成小分子物質(zhì)后，結(jié)合水會轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤?4)貧血癥患者血紅蛋白含量降低，運輸O2的能力降低。補充蛋白質(zhì)豐富的食物，可為人體提供氨基酸，用于合成血紅蛋白。(5)在人體中骨骼和牙齒中鈣含量高。(6)血液中鈣離子含量過低會引起抽搐。


[答案] (1)自由 (2)自由水與細(xì)胞代謝強度有關(guān)，自由水多，代謝旺盛 (3)結(jié)合水 自由水 (4)O2 蛋白質(zhì) (5)B (6)Ca2＋課標(biāo)內(nèi)容要求
核心素養(yǎng)對接
1.指出水大約占細(xì)胞重量的2/3，以自由水和結(jié)合水的形式存在，賦予了細(xì)胞許多特性，在生命活動中具有重要作用。


2．舉例說出無機鹽在細(xì)胞內(nèi)含量雖少，但與生命活動密切相關(guān)。
1.生命觀念——通過對組成細(xì)胞的水和無機鹽的學(xué)習(xí)，建立生命物質(zhì)性的觀點。


2．科學(xué)思維——通過概括水與細(xì)胞代謝的關(guān)系形成科學(xué)的思維方式。


3．科學(xué)探究——通過探究無機鹽功能的技能訓(xùn)練培養(yǎng)科學(xué)探究能力。
理化特性
分子結(jié)構(gòu)
①是良好的溶劑
②具有流動性
a.水是極性分子
③具有高比熱容
b．能形成分子間氫鍵
形式
自由水
結(jié)合水
概念
細(xì)胞中絕大部分的水呈游離狀態(tài)，可以自由流動
與細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)相結(jié)合的水
功能
①細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑；


②參與生物化學(xué)反應(yīng)；


③為細(xì)胞提供液體環(huán)境；


④運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物
是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成部分，存在形式主要是水與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合，失去流動
生理功能
舉例
組成某些復(fù)雜化合物
①Mg是葉綠素分子必需的成分；


②Fe是血紅素的重要成分；


③P是細(xì)胞必不可少的許多化合物的成分
維持細(xì)胞和生物體的生命活動
①Na＋缺乏會引發(fā)肌肉酸痛、無力等；


②血液中Ca2＋的含量太低，會出現(xiàn)抽搐等癥狀
維持生物體內(nèi)的平衡
①滲透壓的平衡；
②酸堿平衡
生活中的現(xiàn)象
對此現(xiàn)象的解釋
種子在貯存時需將種子曬干
減少自由水含量，降低種子的代謝，延長種子壽命
干種子用水浸泡后仍能萌發(fā)
失去自由水的種子仍保持其生理活性
低溫環(huán)境下減少花卉澆水
提高花卉對低溫的抗性
鮮種子放在陽光下暴曬，重量減輕
自由水散失，代謝減弱
干種子放在試管中，用酒精燈加熱，試管壁上有水珠
種子曬干后，仍含有結(jié)合水，用酒精燈加熱會失去結(jié)合水
炒熟的種子浸泡后不萌發(fā)
失去結(jié)合水的細(xì)胞失去生理活性
知 識 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建
核 心 語 句 歸 納
1.水在細(xì)胞中以自由水和結(jié)合水兩種形式存在。


2.細(xì)胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在。


3.無機鹽對維持細(xì)胞和生物體的生命活動有非常重要的作用。


4.一些無機鹽是細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分。

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第2節(jié) 細(xì)胞中的無機物

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細(xì)胞》

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