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第2章 组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物
【基础感知】
（一） 细胞中的水
1．细胞中的无机物主要包括____________和____________，水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量_________ 的化合物，一般为__________，水母的含水量达到____________。
2.水在细胞中以________和_________两种形式存在，其中___________是与细胞内的其它物质相结合，________占细胞中水的绝大部分，以________状态存在，可以自由流动。
3.细胞中水的主要功能包括：
自由水的功能：
（1）细胞内____________，许多种物质溶解在这部分水中。
（2）细胞内的许多_______________也都需要有水参与。
（3）多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在______________的液体环境中。
（4）水在生物体内的流动，可以把___________运送到各个细胞，同时也把各个细胞在
_________________，运送到排泄器官或者直接排出体外。
结合水的功能： 。
（二）细胞中的无机盐
1．存在形式：大多数以 的形式存在。阴离子主要有：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 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 是构成叶绿素的重要组成成分， 是构成血红素的元素。
（2）维持生物体的 ，如哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现 等症状，人体内 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力。
（3）维持细胞的
【特别提醒】无机盐在细胞中的含量较低，但是其作用非常重要，过多或过少都会影响细胞或生物体的正常生命活动。
【课内探究】1. 几种生物体内的含水量如下表所示：
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
说明，不同种类的生物体中，水的含量 ，水生生物的含水量比陆生生物
人体不同器官含水量如下表所示：
组织器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液 脑
含水量（%） 10 22 76 79 83 84
可知，同种生物在不同的组织、器官中，水的含水量 ，从牙齿的含水量最低、脑的含水量最高可说明
。
血液和心脏的含水量接近，为什么血液是流动的，心脏是坚实的？
3..冬季来临，松树的自由水/结合水的比值如何变化？
由此说明自由水与结合水的含量与代谢强度及其植物抗逆性的关系：
5.为什么缺铁会导致贫血？
6.植物缺镁会影响光合作用，为什么？
医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要使用生理盐水？
【课堂检测】
刚刚收获的小麦种子经曝晒，失去了大量的水分，这些水属于___________________，再将晒干的种子放在试管内用酒精灯加热，试管壁上将出现小水珠，这些水属于_______。
某小儿患佝偻病，发烧时就会抽搐，根据所学知识，建议他平时要补充（ ）
A．新鲜水果和蔬菜 B．钙片和维生素D C．谷物种皮和胡萝卜 D．蛋白质和糖类
【课后习题】
一、单选题
1．水和无机盐与其他物质共同参与细胞生命活动，下列有关叙述正确的是（ ）
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 ②结合水是细胞结构的组成成分之一
③Mg2+是血红蛋白分子的组成成分 ④细胞中大多数无机盐以离子形式存在，有维持细胞渗透压平衡的作用
⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大
A．①②③④ B．①③④ C．①②④ D．①②③④⑤
2．下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有（ ）
①水能溶解、运输营养物质和代谢废物，并维持细胞形态
②细胞中无机盐含量很少且大多数是以化合物形式存在
③哺乳动物的血液中钙离子含量过高，会出现抽搐等症状 ④无机盐可以为人体生命活动提供能量
⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更小 ⑥缺碘会引起儿童佝偻病
A．六项 B．五项 C．四项 D．三项
3．研究表明，溶液浓度升高，冰点降低。“霜打”后的青菜格外“甜”。下列分析错误的是（ ）
A．多糖水解成单糖，自由水减少，冰点降低 B．结合水增多，增强抗寒能力
C．该现象是青菜对低温环境不适应 D．霜打后的青菜细胞中还有自由水
4．下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是（ ）
A．自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应
B．结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中
C．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成
D．无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用
5．研究表明，溶液浓度升高，冰点降低。“霜打”后的青菜格外“甜”。下列分析错误的是（ ）
A．结合水增多，增强抗寒能力 B．多糖水解成单糖，冰点降低
C．霜打后的青菜细胞中不再有自由水 D．该现象为青菜对低温环境的一种适应
6．某儿童患佝偻病，发烧时就会抽搐，医生建议他平时应补充
A．新鲜的水果和蔬菜 B．蛋白质和糖类 C．谷物种皮和胡萝卜 D．钙片和维生素D
7．刚收获的种子经晒干后得到甲，再经过烘烤得到乙，再经过燃烧后得到残留物丙，下列说法最可能正确的是（ ）
A．丙物质中含有碳元素 B．丙在细胞中主要以分子态形式存在
C．乙种子在适宜条件下也能萌发 D．晒干、烘烤使小麦种子失去同种化合物
8．卷柏，根能自行从土壤分离，蜷缩似拳状，随风移动，遇水而荣，故又名“九死还魂草”。关于该现象的解释正确的是 （ ）
A．失去了大量的自由水 B．不含水分，以保持休眠状态
C．糖类提供了能量 D．蛋白质的结构发生了改变
9．2018年3月22日是第26届世界水日，我国纪念世界水日和开展中国水周活动宣传主题是“实施国家节水行动，建设节水型社会”。下列关于生物体内自由水的叙述不正确的是（ ）
A．生物体代谢旺盛时含量较多 B．不参与细胞内的生化反应
C．是细胞内的良好溶剂 D．植物越冬时，细胞内自由水含量降低
10．当植物由代谢旺盛的生长期转入休眠期时，体内结合水与自由水的比值通常会
A．升高 B．下降 C．无变化 D．产生波动
11．“绵绵的春雨，是她润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”小草被润醒了、杨树被润绿了、报春花被润开的过程中细胞中自由水与结合水的变化，下图表示正确的是
A． B． C． D．
12．夏季酷暑时分，在室外作业的人们应多饮用
A．盐汽水 B．牛奶 C．纯净水 D．果汁
13．老年人容易发生骨折，主要是因为
A．缺钾盐 B．缺钠盐 C．缺镁盐 D．缺钙盐
二、实验题
14．设计一个实验证明镍盐为植物生活所必需的无机盐，根据提供的实验材料用品，完成实验步骤，并得出相应结论。
（1）材料用品：完全培养液甲，缺镍的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相似的玉米幼苗。
（2）方法步骤：①取两个洁净的广口瓶编号A、B，并向A中加入一定量完全培养液甲，向B中加入______________。
②取______________分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。
③将两广口瓶置于______________条件下培养一段时间，观察______ ________。
（3）实验结果及结论：
A瓶中______________________________________；B瓶中_____________________________________。
说明___________________________________。
三、填空题
15．生命是物质的，请回答下列关于组成细胞的元素与化合物的问题：
（l）组成细胞的元素在无机环境中都可找到，这种现象体现了生物界与非生物界的____________。
（2）俗话说“一方水土养一方人”，饮水是人体获得必需元素的重要途径之一。在天然无污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Na、Fe等人体必需元素，其中属于大量元素的是___________。
（3）细胞中的水有自由水和___________两种存在形式。一般来说，自由水是细胞中含量最多的化合物，除了其分子特性使其成为良好的溶剂外，自由水还有哪些功能，试写出一点：___________________________________________________________________。
（4）细胞中无机盐含量很少，许多无机盐离子参与合成生物体和细胞中某些重要的化合物，如Fe2+参与合成的血红蛋白具有运输氧气的功能；试写出无机盐在细胞中的另一项作用：________________________________________________________________________________ 。
第2节细胞中的无机物
二、基础梳理
（一） 细胞中的水
1．细胞中的无机物主要包括____水____和___无机盐____，水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量 多 的化合物，一般为__60%～95%___，水母的含水量达到 97% 。
2.水在细胞中以__自由水__和__结合水____两种形式存在，其中_____结合水______是与细胞内的其它物质相结合，_____自由水___占细胞中水的绝大部分，以____游离____状态存在，可以自由流动。
3.细胞中水的主要功能包括：
自由水的功能：（1）细胞内______良好的溶剂______，许多种物质溶解在这部分水中。
（2）细胞内的许多_______生物化学反应________也都需要有水参与。
（3）多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在_____以水为基础_____的液体环境中。
（4）水在生物体内的流动，可以把_____营养物质____运送到各个细胞，同时也把各个细胞在____新陈代谢中产生的废物______，运送到排泄器官或者直接排出体外。
结合水的功能： 细胞结构的重要组成成分 。
（二）细胞中的无机盐
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）某些重要化合物的组成成分，如 Mg 是构成叶绿素的重要组成成分， Fe 是构成血红素的元素。
（2）维持生物体的 生命活动 ，如哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现 抽搐 等症状，人体内 Na+ 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力。
（3）维持细胞的 渗透压平衡和酸碱平衡
【特别提醒】无机盐在细胞中的含量较低，但是其作用非常重要，过多或过少都会影响细胞或生物体的正常生命活动。
【课内探究】
1.几种生物体内的含水量如下表所示：
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
说明，不同种类的生物体中，水的含量 不同 ，水生生物的含水量比陆生生物 多
2.人体不同器官含水量如下表所示：
组织器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液 脑
含水量（%） 10 22 76 79 83 84
可知，同种生物在不同的组织、器官中，水的含水量 不同 ，从牙齿的含水量最低、脑的含水量最高可说明 代谢旺盛的组织、器官含水量较多 。
血液和心脏的含水量接近，为什么血液是流动的，心脏是坚实的？
答：水的存在形式和功能不同，血液中水的主要存在形式是自由水，心脏是结合水。
自由水在细胞中以游离态存在，主要作用是①细胞内的良好溶剂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
结合水以与细胞内其他物质相结合的形式存在，主要作用是细胞结构的重要组成成分。
3..冬季来临，松树的自由水/结合水的比值如何变化？
比值变小，新陈代谢缓慢，抗逆性增强
由此说明自由水与结合水的含量与代谢强度及其植物抗逆性的关系：
自由水与结合水比值：比值大，新陈代谢旺盛，但抗逆性较差
比值小，新陈代谢缓慢，但抗逆性较强
5.为什么缺铁会导致贫血？
答:人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。
6.植物缺镁会影响光合作用，为什么？
答：光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是Mg。 Mg是叶绿素的组成元素之一 ，因此，它对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。
7.医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要使用生理盐水？
答：质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境中溶质的浓度，所以叫生理盐水。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。
【课堂检测】
刚刚收获的小麦种子经曝晒，失去了大量的水分，这些水属于_____自由水_____，再将晒干的种子放在试管内用酒精灯加热，试管壁上将出现小水珠，这些水属于___结合水__。
2．某小儿患佝偻病，发烧时就会抽搐，根据所学知识，建议他平时要补充（B ）
A．新鲜水果和蔬菜 B．钙片和维生素D C．谷物种皮和胡萝卜 D．蛋白质和糖类
【课后习题】
1【答案】C
【解析】①②、人体中的水分为自由水和结合水两类，结合水主要与其他物质结合，是细胞结构的重要组成成分；参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水，①②正确。③Mg2+是叶绿素分子的组成成分，但不是血红蛋白的组成成分，③错误。④细胞中大多数无机盐以离子形式存在，有维持细胞渗透压平衡的作用，④正确。⑤自由水与结合水的比例越高，代谢越旺盛，反之越微弱，⑤错误。综上①②④正确。
2【答案】B
【解析】①自由水能自由流动，能溶解、运输营养物质和代谢废物，结合水是细胞结构的重要组成成分，可以维持细胞坚实的形态，①正确；②细胞中无机盐含量很少且大多数是以离子形式存在，②错误；③血液中钙离子含量过低，会出现抽搐等症状，过高，会引起肌无力，③错误；④无机盐不能为人体生命活动提供能量，提供能量的是糖类，④错误；⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更大，自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度有关，⑤错误；⑥碘是我们人体很重要的必需的营养素，当碘缺乏时，就会造成甲状腺肿大，⑥错误。故选B。
3【答案】C
【解析】多糖水解成单糖，细胞液浓度增大，自由水减少，冰点降低，A正确；低温来临，自由水转化为结合水，增强其抗寒能力，B正确；细胞质、细胞液中的多糖降解为单糖以提高浓度，冰点降低，提高抗寒抗冻能力，该现象是青菜对低温环境适应，C错误；霜打后的青菜细胞中自由水转化为结合水，但还有自由水，D正确。
4【答案】D
【解析】自由水是生化反应的介质，有些水还直接作为反应物参与生物化学反应，如有氧呼吸，A错误；结合水是组成细胞结构的重要成分，主要存在形式是水与蛋白质、多糖等物质结合，成为生物体的构成成分，而液泡中的水属于自由水，B错误；细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，能参与维持细胞的酸碱平衡，也能参与有机物的合成，如Mg2+是合成叶绿素的原料，C错误、D正确。
5【答案】C
【解析】低温来临，自由水转化为结合水，增强其抗寒能力，A正确；细胞质、细胞液中的多糖降解为单糖以提高细胞液浓度，冰点降低，提高抗寒抗冻能力，B正确；霜打后的青菜细胞中自由水转化为结合水，导致自由水减少，结合水增多，而不是没有自由水，C错误；该现象为青菜对低温环境的一种适应能力，避免温度降低造成其茎叶等结构损害，D正确。
6【答案】D
【解析】患佝偻病是由于缺少钙，发烧时由于缺少钙，会引起神经兴奋，所以抽搐，所以要补充钙，而维生素D会促进钙的吸收，所以在补充钙的同时要注意补充维生素D，故选D。
7【答案】D
【解析】由于碳元素在燃烧的过程中主要随二氧化碳而散失，所以丙中不一定含有碳，A错误；丙在细胞中主要以离子的形式存在，B错误；乙种子已经失去了活性，C错误；晒干、烘烤过程使小麦种子失去了相同化合物水，种子在晒干过程中，主要失去的是自由水（有活性，能进行呼吸作用等），干种子在烘烤过程中，主要失去的是结合水，D正确。
8【答案】A
【解析】卷柏的根能自行从土壤分离，蜷缩似拳状，随风移动，遇水后根能重新再钻到土壤里寻找水份，即在长期干旱后只要根系在水中浸泡后就又可舒展，故而又叫九死还魂草，可见其原因是失去了大量的自由水。
9【答案】B
【解析】自由水以游离的形式存在，代谢旺盛时含量多，是细胞内的良好溶剂，还可以参与细胞内的许多生化反应，A、C正确，B错误；冬季，植物细胞内部分自由水转化为结合水，使自由水含量降低，提高了植物的抗寒能力，D正确。
10【答案】A
【解析】体内结合水与自由水的比值升高，植物体的抗逆性增加，新陈代谢降低，A正确；体内结合水与自由水的比值下降，植物新陈代谢增强，B错误；体内结合水与自由水的比值无变化，植物的代谢维持原来状态，C错误；体内结合水与自由水的比值产生波动，植物新陈代谢波动，维持植物体稳定状态，D错误；
因此，本题答案选A。
11【答案】B
【解析】细胞中的水的存在形式有两种：自由水和结合水。春雨之后，植物体内自由水含量增多，结合水含量减少，细胞代谢逐渐旺盛，打破休眠开始复苏。综上分析，B项正确，A、C、D三项均错误。
12【答案】A
【解析】高温环境人体出汗较多，在丢失水的同时还丢失了大量的无机盐，因此应当补充盐汽。
13【答案】D
【解析】钙是构成骨骼的成分之一，缺少钙盐会导致老年人易骨折现象，D正确。
14【答案】等量的缺镍的完全培养液乙 长势相似的玉米幼苗 相同的适宜 玉米幼苗的生长状况 玉米幼苗正常生长 玉米幼苗不能正常生长 镍盐是植物生活所必需的无机盐
【解析】
根据实验目的，本实验的自变量是营养液中镍盐的有无，其它条件均应相同．运用对照原则，将玉米随机分为两组，分别放在含镍和不含镍的培养液中培养，观察实验结果，对实验结果进行分析，得出结论。
（2）方法步骤：
①设置对照实验，变量是由于镍盐，故对照组A是完全培养液甲，实验组B的培养液是等量的缺镍的完全培养液乙；
②玉米幼苗属于无关变量，所以将长势相似的玉米幼苗分成数量相同的两组；
③培养条件属于无关变量，所以培养条件要相同且适宜，培养一段时间后，观察玉米幼苗的生长状况。
（3）实验预期A组幼苗能正常生长，B组幼苗不正常生长；说明镍盐为玉米生活所必需的无机盐。
【答案】统一性 K、Ca、P、Mg、Na 结合水 细胞内许多重要的化学反应需要有水的参与；多细胞生物体的大多数细胞需要浸浴在以水为基础的液体的环境中；运输营养物质和代谢废物等 维持酸碱平衡，维持细胞内外的渗透压等
【解析】
（l）组成细胞的元素在无机环境中都可找到，原因是组成细胞的元素，归根结底是生物体有选择地从无机自然界吸收来的，这种现象体现了生物界与非生物界的统一性。
（2）大量元素包括：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na，因此天然无污染的泉水中，含有的Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Na、Fe等元素中属于大量元素的是K、Ca、Mg、P、Na。
（3）细胞中的水有自由水和结合水两种存在形式。其中自由水的作用有：细胞内许多重要的化学反应需要有水的参与；多细胞生物体的大多数细胞需要浸浴在以水为基础的液体的环境中；运输营养物质和代谢废物等。
（4）Fe2+参与合成血红蛋白，体现了无机盐离子参与合成生物体和细胞中某些重要的化合物的作用，此外无机盐如Na+还具有维持酸碱平衡，维持细胞内外渗透压的功能。

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