第二章第5节 细胞中的无机物

编制人：蔺永春 审核人：于艳芳 班级： 姓名：

第5节 细胞中的无机物

【教学目标】

1.说出水和无机盐的作用。

2.尝试设计实验了解无机盐对生物体的生命活动的重要意义。 【教学重点】水和无机盐的作用。

【教学难点】无机盐对生物体的生命活动的重要意义。 课前预习，新知初探 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有机物,在细胞的各种化学成分中含量__________。

(2)生物体的含水量随着__________的不同有所差别;生物体在不同的____________,含水量也不同。 2．水的存在形式和功能 存在形式 自由水 结合水 概念 细胞中以__________的形式存在的水 细胞中与其他物质相结合的水 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% 特点 可以__________ 含量较______,不易散失 存在形式 自由水 结合水 ①细胞内的__________ 功能 ②参与细胞内的__________ 是__________的重要组成③多细胞生物体细胞生活的水环境 成分 ④运送______和______废物 关系 想一想 种子萌发时、种子细胞内的哪种水的含量增加了？

二、细胞中的无机盐 1．存在形式:大多数以________的形式存在。 ??阳离子主要有：Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋等。?阴离子主要有：Cl－、SO2－ 4、PO3－4、HCO－3等。2 ．含量:占细胞鲜重的

__________。 3．功能

(1)某些重要化合物的组成成分,如__________是构成叶绿素的主要成分。

(2)维持细胞和生物体的__________,如哺乳动物的血液中__________含量降低,会出现抽搐现象等。 (3)维持细胞的__________。 判一判

(1)细胞中含量最多的化合物是水。( )

(2)新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水,代谢旺盛。( ) (3)水分在细胞内不参与细胞结构组成。( ) (4)Mg2＋是构成所有色素的成分。( ) 要点突破 讲练互动

要点一 要点一 自由水与结合水的相互转化及对细胞的影响

1．自由水与结合水的相互转化 (1)转化条件:一般与温度有关,如自由水降温升温结合水。 (2)转化实例 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．自由水与结合水含量

对细胞的影响及实例

(1)自由水与结合水的相对含量决定细胞的代谢强弱,自由水比例越高,细胞代谢越 ;结合水比例越高,细胞的抗寒、抗旱、抗热性能越 。

(2)细胞中两种形式水含量不同,可以影响到器官的形态特点,如心肌和血液含水量相当,但心肌中结合水含量相对较高,血液中自由水含量相对较高。

(3)根据自由水与结合水的含量对代谢的影响,在生产中有如下应用:

①种子贮存前,晒干是为了减少 含量,降低代谢速率,以延长寿命;

②种子萌发时,先进行浸泡让其吸足水分,以增加 的含量,便于进行旺盛的生命活动; ③越冬作物减少灌溉,可提高作物对低温的 性。

【例题解析1】例1下表分别是生物体及人体组织、器官的含水量。对表中数据分析可得出的正确结论是( )

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表1 生物体的含水量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 含水量/% 97 80～85 78 65 90 60～80 表2 人体组织、器官的含水量 组织、器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 脑 含水量/% 10 22 76 79 82 84 ①构成生物体的成分中水的含量最多②生物体的含水量与生物的生活环境密切相关 ③代谢旺盛的组织、器官含水较多④组织、器官的形态结构差异与水的存在形式相关 A．①②③④ B．①②③ C．①② D．①

互动探究(1)表1中,为什么水母与高等植物的含水量相差较大？ (2)根据表2能否说明水不一定是任何组织或器官内含量最多的化合物？ 变式训练1下面关于细胞中水的叙述,不正确的是( )

A．寒冷时,植物细胞中结合水比例增大,是为了防止冻伤,提高植物的抗寒性 B．新陈代谢旺盛的植物细胞含水量高,老年人细胞中的含水量比婴儿少 C．越冬植物同其他植物相比细胞内自由水的含量较高

D．细胞中自由水和结合水间是可以相互转化的,含量不是固定不变的 要点二 组成生物体的无机盐的重要作用

1、某些重要化合物的组成成分

（1） 是叶绿素分子必需的成分。 （2） 是血红蛋白的主要成分。

（3） 是动物和人体的骨骼和牙齿的重要成分。 2、维持正常的生命活动

如Ca可调节肌肉的收缩和血液凝固，血钙过高会造成 ，血钙过低会造成 3．维持生物体内的平衡 (1)渗透压的平衡:Na＋、Cl－对细胞外液渗透压起重要作用,K＋则对细胞内液渗透压起决定作用。 (2)酸碱平衡(即pH平衡):pH调节着细胞的一切生命活动,它的改变影响着原生质体组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应,如人血浆中的HCO－3、HPO24－等。 例二：下列关于无机盐的叙述,

错误的是( )

A．Fe2＋是合成血红蛋白不可缺少的成分 B．细胞中的大多数无机盐以化合物的形式存在

C．植物缺Mg2＋会影响光合作用 D,人体内缺少CaCO3会导致骨质疏松

变式训练2跟踪训练：如图是一种叶绿素分子(左)和血红蛋白分子(右)的局部结构简图,下列说法不正确的是( )

A．合成叶绿素和血红蛋白分别需要镁和铁 B．植物体缺镁会影响光合作用 C．人体缺铁会影响血红蛋白对氧的运输 D．Mg和Fe分别存在于植物和动物细胞中

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知识小结

智能演练、轻巧夺冠

1．(2013·洛阳高一检测)2013年是“联合国国际水合作年”；2月11日，国际水合作年的庆祝活动在教科文组织巴黎总部揭开序幕。下列关于水的叙述不．

正确的是( ) A．水是细胞中含量最高的化合物

B．水在细胞中的存在形式和功能是一成不变的

C．生化反应必须在水中进行，所以任何生命体都离不开水 D．同一个体在不同的生长发育期，体内含水量不同

2．在干木材中生活的白蚁，其细胞中的水的存在形式是( ) A．结合水 B．自由水

C．结合水或自由水

D．结合水和自由水

3．(2013·山东省淄博一中高一检测)马拉松长跑运动员在进入冲刺阶段时，发现少数运动员下肢肌肉发生抽搐，这是由于随着大量排汗而向外排出了过量的( )

A．水 B．钙盐 C．钠盐 D．尿素

4．下列与无机盐的功能无关的是( )

A．是某些重要的复杂化合物的组成成分 B．维持细胞的形态和功能 C．维持生物体的生命活动 D．是细胞中的能源物质之一 5．关于生物体内水和无机盐的叙述，不．正确的是(多选) ( ) A．参与体内运输营养物质和代谢废物的水是结合水 B．休眠或越冬的植物体内自由水与结合水比值升高

C．观察人的口腔上皮细胞时要用浓度为0.9%的生理盐水，这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用

D．自由水与结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化 6．分析下列事实，完成有关问题。

事实一：在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3

含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则形成碱中毒。

事实二：在初生蝌蚪或幼小植物体内，当自由水的比例减少时，机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时，机体代谢强度升高。

事实三：P是构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素；Zn是若干跟消化有关的酶的结构中心；

Na是体液的主要组成成分。

(1)事实一说明

________________________________________________________________________。

(2)你对事实二中现象的全面解释是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (3)事实三表明

________________________________________________________________________。 冲关训练（45分钟，满分100分）

1．下列植物细胞中水的含量最少的是( )

A．休眠的蚕豆子叶细胞 B．玉米萌发时的胚乳细胞 C．洋葱根尖分生区的细胞 D．成熟柑橘的果肉细胞 2．下列有关水的叙述中错误的是( )

①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 ②生物体内的化学反应离不开水 ③水是细胞结构的组成成分之一 ④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水 ⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大 ⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大 A．①④⑤B．①④⑤⑥ C．⑤⑥

D．②③④⑤⑥

3．冬小麦要经过严寒的冬季，春化后的春季抽糵，夏季收获。请比较细胞中的结合水与自由水的比值在其生长期冬季到春季的变化是( )

A．升高 B．下降 C．不变 D．波动不大

4．下列关于水的叙述不．

正确的是( ) A．结合水是细胞的重要组成成分 B．血浆中的水大部分是自由水 C．肌肉细胞内的水大部分是结合水 D．自由水是细胞化学反应的良好溶剂

5．现有含水量：①10%、②12%、③14%、④16%的小麦，分别贮藏于条件相同的粮仓中。在贮藏过程中，有机物损耗最少的是( )

A．① B． ②C． ③

D．④

6．美国Paul C．Lauterbur和英国Peter Mansfield发明了磁共振技术(MRI)，MRI可应用于临床疾病诊断，因此两人被授予诺贝尔生理或医学奖。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是不一样的 B．水在细胞中存在形式及功能是不改变的 C．组织发生病变，会影响组织内的化学变化 D．发生病变的器官，新陈代谢速率往往会发生改变 7．下列关于无机盐在生物体中功能的叙述错误的是( )

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A．镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素 B．人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能 C．人体血液中Ca2＋

浓度太低，会出现抽搐症状

D．细胞中的某些无机盐离子对维持细胞的酸碱平衡具有一定作用

8．红细胞内铁的含量降低时，血红蛋白减少，红细胞运输氧气的功能相应地减弱，这个事实说明铁离子( )

A．以化合物形式存在 B．是红细胞的结构物质 C．能调节细胞的酸碱平衡 D．能调节离子平衡

9．做观察口腔上皮细胞的实验时，必须将口腔上皮细胞置于载玻片上的0.9%的NaCl液滴中，这样做的原因是( )

A．无机盐能促进新陈代谢，使口腔上皮细胞存活更长时间

B．0.9%的NaCl溶液可以维持细胞的正常渗透压，维持细胞正常形态 C．0.9%的NaCl溶液可以进入细胞，利于染色 D．防止上皮细胞老化，有保鲜作用

10．临床上抢救重危病人时，常常要给病人输生理盐水，下列有关输生理盐水的理由正确的是( )

A．无机盐离子能够调节人体的生命活动 B．无机盐能够补充水分，维持体液平衡

C．无机盐离子对维持细胞的形态和功能有重要作用 D．无机盐能为细胞提供能量

11．某人近来脸色苍白、四肢无力，总是感到头昏眼花，到医院里进行血常规化验，医生发现其血红蛋白含量减少。如果你是医生，除了对他进行药物治疗外，还应建议他在饮食上补充下列哪种食品( )

A．含糖较多的食品 B．含铁丰富的食品 C．含钙丰富的食品

D．含锌丰富的食品

12．下列有关细胞中元素和化合物的叙述，正确的是( ) A．细胞中所有有机化合物中必定含有C、H、O、N四种基本元素 B．蛋白质和核酸是重要的能源物质，为生命活动供能 C．晒干的种子因缺乏自由水而不能萌发 D．调节生命活动的激素均为蛋白质 13.下列关于无机盐的叙述，错误的是( )

A .缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成 B .Mg2＋

是叶绿素的成分之一，缺Mg2＋

影响光合作用

C .细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿

D .碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘

14、2011年3月22日是第十九个“世界水日”，宣传主题是“城市水资源管理”。水污染、水资源短缺导致的水危机日趋严重，研究表明，80%的疾病是由水污染引起的。下列有关人体内水的叙述，错误的是 ( )

A .水在病变细胞中以结合水和自由水的形式存在 B .在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生

C .冬季，植物体内结合水含量相对增多，抗寒能力提高 D .结合水是细胞内的良好溶剂

15下表中有关人体细胞化合物的各项内容，正确的是 编号 化合物 实验检测 检测试剂 颜色反应 组成单位 主要功能 ① 脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 脂肪酸 储存能量 ② 糖原 菲林试剂 砖红色 葡萄糖 提供能量 ③ 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 氨基酸 承担生命活动 ④ 核酸 甲基绿染液 绿色 核苷酸 携带遗传信息 A .① B .② C .③ D .④

16．科学实验表明：生命活动旺盛的细胞，自由水与结合水的比值增大，而处于休眠状态的细胞，自由水与结合水的比值减小，请分析回答下列问题：

(1)自由水以________的形式存在于细胞液泡等部位。随着发育期的不同和细胞种类的不同而有很大的差异，自由水占细胞鲜重的绝大部分，是细胞内的良好________，有利于物质的________，有利于________的顺利进行，所以生命活动旺盛的细胞自由水的含量就________。

(2)干种子内含的主要是________，抗旱性强的植物中结合水的含量________，处于休眠状态的细胞，自由水含量________。

(3)结合水和自由水是可以________的。

17．材料1：有些元素在生物体内起着重要作用，是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分，如铁是合成人体血红蛋白不可缺少的成分，人体缺铁可引起贫血症。食物中的铁一般是有机铁，人体只能吸收利用其中的10%左右，铁锅中却含有容易被人体吸收利用的无机铁，用铁锅烧菜，对防治缺铁性贫血大有好处。

材料2：钙在人体内的总量达1 300 g，其中99%存在于骨骼，一旦钙离子在血浆中的浓度明显下降，神经肌肉兴奋性会大大增加，出现手足抽搐症；相反，血钙过高会引起心脏呼吸衰竭。

根据以上资料回答：

(1)贫血症患者血液运输________的能力低。一般的贫血症患者除要补充铁以外，还应多吃一些含________丰富的食物。

编制人：蔺永春 审核人：于艳芳 班级： 姓名：

(2)人体中含钙最多的是 ( ) A．肌肉组织 C．上皮组织

B．骨组织 D．神经组织

(3)由上述铁、钙在人体中的作用可以说明无机盐在生物体内有哪些重要作用？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 18．探究镍盐为植物生长所必需的无机盐。

材料用具：完全营养液甲、缺镍的营养液乙、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐。

(1)方法步骤：

①将长势相似的玉米幼苗分成数量相等的两组；

②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 (2)

实

验

预

期

：

甲

营

养

液

中

玉

米

幼

苗

正

常

生

长

，

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (3)为进一步验证镍盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

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【参考答案】

【例1】【答案】 A

互动探究【提示】 (1)水母是水生生物,高等植物是陆生生物。(2)能,如牙齿、骨骼含水较少。 例二【解析】 选项A,Fe2＋是构成血红蛋白的成分;选项B,细胞中大多数的无机盐以离子的形式存在;选项C,Mg2＋是构成叶绿素的主要成分,所以缺Mg2＋会影响光合作用;选项D,碳酸钙是构成骨骼的重要成分,人若缺少会导致骨质疏松。【答案】 B

变式训练：1解析:选C。水是细胞中含量最多的化合物,新陈代谢旺盛的细胞中,自由水的比例高;抗性强的植物细胞中,结合水的比例较高。越冬时植物的代谢降低,细胞中自由水含量降低。自由水和结合水是可以相互转化的。

2解析:选D。Mg2＋是合成叶绿素必需的,叶绿素是光合作用必需的色素;而Fe2＋是血红蛋白的组成成分,缺乏就会影响红细胞的功能;Fe和Mg在动物体和植物体细胞中都有。

智能演练、轻巧夺冠

1．解析：选B。水是细胞中含量最高的化合物；水在细胞内可以发生自由水和结合水的相互转化；生物体的生命活动离不开水，生化反应必须在水中进行；人体在幼年时期的含水量较大，随着年龄的增长，水的含量相对降低。

2．解析：选D。本题中的“在干木材中生活”是一迷惑条件。任何生物细胞内的水都是以自由水和结合水两种形式存在的。

3．解析：选B。缺少钙盐会使肌肉抽搐。

4．解析：选D。无机盐是某些重要的复杂化合物的组成成分，能维持细胞的形态和功能，维持生物体的生命活动，但不是细胞中的能源物质。

5．解析：选AB。参与体内运输营养物质和代谢废物的水属于自由水；当生物体的代谢降低时，自由水的含量会降低；在生理盐水中细胞才能维持正常的形态和生理作用；自由水与结合水的比例会影响细胞代谢的旺盛程度。

6．答案：(1)无机盐具有调节酸碱平衡(pH)的作用

(2)自由水是良好的溶剂，是细胞内生化反应的介质，并参与某些代谢反应，参与体内营养物质和代谢废物的运输

(3)无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 冲关训练 1．

解析：选A。生物体中水的含量与新陈代谢程度有关，新陈代谢旺盛的细胞，含水量较多。休眠的蚕豆子叶细胞代谢缓慢，含水量最少。

2．解析：选C。生物体细胞内的水以两种形式存在，即自由水和结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水在细胞中以游离形式存在，可以自由流动，是细胞内的良好溶剂，运输各种营养物质和代谢废物，为生物体内的生化反应提供介质，许多生化反应必须有水的参与。不同生活环境、生活状态下的细胞含水量是不同的。细胞内自由水与结合水比例越大，其新陈代谢越旺盛，反之越弱。

3．解析：选B。冬季温度低，细胞中的自由水含量降低，细胞代谢弱，抗逆性强；春季温度高，自由水含量高，代谢增强，生长旺盛。

4．解析：选C。结合水是细胞的重要组成成分；血浆和肌肉细胞内的水大部分是自由水，自由水可以作为良好的溶剂，或者是反应物，或者起运输作用。

5．解析：选A。有机物损耗最少的小麦代谢速率应该最低，而细胞中结合水的相对含量越大，代谢越缓慢。细胞失水过程中，首先失去的主要是自由水，所以含水量最低的细胞结合水相对含量最高，代谢最慢，消耗有机物最少。

6．解析：选B。在细胞中，自由水和结合水是可以相互转化的，其功能也随之改变。

7．解析：选A。镁是构成叶绿素的元素。人体缺铁会影响血红蛋白的合成，从而影响有氧呼

吸功能。人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状。细胞中的某些无机盐离子如HCO－

3对维持细胞的酸碱平衡有一定作用。

8．解析：选B。血红蛋白是含铁的蛋白质，当铁不足时，导致血红蛋白含量降低，运输氧气能力降低，说明铁是构成红细胞的结构物质。

9．解析：选B。人体内组织液、血浆、淋巴等环境中无机盐的浓度为0.9%，组织细胞内的原生质的渗透压与细胞外液的渗透压相等，才能进行正常的生命活动。题干中的口腔上皮细胞臵于0.9%的NaCl溶液中的目的就是维持细胞正常的渗透压，保持正常的状态，以便于观察。

10．解析：选C。无机盐没有B、D两项所述的功能。给病人输生理盐水主要是为了给细胞提供一个稳定的生活环境，维持细胞的形态和功能。至于调节细胞的生命活动，无机盐是通过不断改变其含量和比例来完成的，显然生理盐水无此作用，所以不选择A。

11．解析：选B。生物是和人们的日常生活息息相关的，该题就是考查理论联系实际的能力。从此人的症状以及血常规检查结果来看，他应该是患了缺铁性贫血症，铁是组成血红蛋白的重要元素，所以他的饮食中应多补充铁元素。

12．解析：选C。细胞中的糖类和脂肪只含C、H、O，不含N。蛋白质是生命活动的主要承担者，核酸是遗传信息的携带者，糖类和脂肪才是细胞内的重要能源物质。自由水含量与细胞代谢密切相关，晒干的种子只有吸收大量的水，自由水含量增加，代谢加快，才会萌发。调节生命活动的激素有的是蛋白质，有的不是，如性激素属于脂质。

13.． 答案 C解析：铁是血红蛋白的组成成分，缺铁则不能合成血红蛋白；Mg2＋

是叶绿素的组成成分，缺Mg2＋

则不能合成叶绿素，进而影响光合作用；细胞中的无机盐大多数以离子形式存

在；碘是合成甲状腺激素的原料，在食物中加碘是为了补充碘，预防因食物中缺碘而引起的地方性甲状腺肿。

14、答案： D解析：水在所有细胞中都是以结合水和自由水的形式存在的。胰岛素是蛋白质，在蛋白质合成过程中有水的产生。冬季植物细胞中结合水比例提高，植物的抗逆性增强，提高了作物的抗寒能力。自由水是细胞内的良好溶剂。

15 答案：C解析：脂肪由甘油和脂肪酸组成，糖原为多糖，非还原糖，与斐林试剂不发生颜色反应，核酸包括DNA和RNA，甲基绿使DNA呈绿色;吡罗红使RNA呈红色

16．解析：(1)自由水以游离的形式存在，是细胞内良好的溶剂，运送营养物质和代谢废物；并且参与细胞内的许多生化反应。(2)干种子内含的主要是结合水，因为在晒干的过程中失去了自由水。(3)

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自由水和结合水是可以相互转化的，且自由水的含量增加时，细胞的代谢会变得更为旺盛。 答案：(1)游离 溶剂 运输 生物化学反应 高(2)结合水 高 低 (3)相互转化

17．答案：(1)O2 蛋白质(氨基酸) (2)B(3)有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分；有些无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用

18．解析：运用对照性原则，将玉米幼苗随机分成两组，分别放在不同的培养液中培养，观察实验结果，对结果进行分析，从而得出结论。在人工配制的营养液(或蒸馏水)中加入或减少某种元素(无机盐)来观察植物的生长情况，从而判断其是否为植物生长所必需的元素(无机盐)。答案：(1)②将一组玉米幼苗放在缺镍盐的营养液乙中培养，另一组玉米幼苗放在等量的完全营养液甲中培养

③将两组幼苗放在相同的适宜环境中培养一段时间，观察实验结果 (2)若乙营养液中玉米幼苗也正常生长，则镍盐不是植物生长必需的无机盐；若乙营养液中玉米幼苗不能正常生长(或表现出缺素症)，则镍盐可能是必需无机盐

(3)在缺镍盐的营养液乙中加入一定量含镍的无机盐，一段时间后，原来异常的玉米幼苗恢复正常(或病症消失)

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