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第2章 组成细胞的分子（2）细胞中的水和无机盐—2023-2024学年初升高生物学人教版（2019）精准链接
知识衔接
回顾初中
水：人体细胞的主要成分之一，约占体重的60%~70%，人体的各项生命活动都离不开水。人体内的营养物质及尿素等废物，只有溶解在水中才能运输。
人体无机盐缺乏症：
植物无机盐缺乏症状
植物生长需要量最多的是氮磷钾三种无机盐，有些无机盐需要量十分微小，但它们在植物的生活中同样起着十分重要的作用。
缺氮时，植株矮小瘦弱，叶片发黄。
缺磷时，植株特别矮小，叶片呈暗绿色，并出现紫色。
缺钾时，植株的茎秆软弱，容易倒伏，叶片边缘和尖端呈褐色，并逐渐焦枯。
缺硼时，油菜只开花不结果实。
衔接高中
一、细胞中的水
1. 水的含量
（1）生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。
（2）水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。
2. 水的存在形式及作用
存在形式 自由水 结合水
概念 细胞中以游离的形式存在的水 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%
功能 ①细胞内的良好溶剂；②参与细胞内的生物化学反应；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成分
自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系
（1）自由水/结合水越大，细胞的代谢就越旺盛。
（2）结合水/自由水越大，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。
水在生产实际中的应用
生活中的现象 对此现象的解释
种子在贮存时需将种子晒干 减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命
干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性
低温环境下减少花卉浇水 提高花卉对低温的抗性
鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 自由水散失，代谢减弱
干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水
炒熟的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性
二、细胞中的无机盐
1. 含量：占细胞鲜重的1%～1.5%。
2. 存在形式：大多数以离子形式存在。
（1）阳离子主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
（2）阴离子主要有 C1-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
3. 功能
（1）某些重要化合物的组成成分，如Mg2＋是构成叶绿素的主要成分。
（2）维持细胞和生物体的生命活动，具有重要作用，如哺乳动物的血液中Ca2＋中含量降低，会出现抽搐现象等。
（3）维持细胞的酸碱平衡。
※无机盐存在形式及作用的两点归纳：
无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在。
无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和过多都可能影响生命活动。
4. 无机盐参与构成的常见化合物
（1）N：蛋白质、叶绿素、核苷酸等。
（2）P：核苷酸、磷脂等。
（3）Mg：叶绿素。
（4）S：含硫氨基酸的组成成分（蛋白质的特征元素）。
（5）Fe：动物血红素。
（6）I：甲状腺激素等。
习题巩固
1.水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是( )
A.水是生物化学反应的环境 B.参与血液中缓冲体系的形成
C.可作为维生素D等物质的溶剂 D.可作为反应物参与生物氧化过程
2.植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述，错误的是( )
A.根系吸收的水有利于植物保持固有姿态
B.结合水是植物细胞结构的重要组成成分
C.自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应
D.自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
3.晒干的小麦种子只有吸收足够的水分才能萌发。下列说法错误的是( )
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大，利于萌发
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.“落红不是无情物，化作春泥更护花”这一诗句蕴含着生物学知识：落花经微生物分解后形成的无机盐可被植物重新吸收利用。下列叙述正确的是( )
A. 无机盐主要以化合物形式被吸收
B. 吸收的Mg2+可用于合成各种色素
C. 将植物叶片烘干后剩余物质主要是无机盐
D. 无机盐含量过少可导致植物出现相应病症
6.关于生物体内水和无机盐的叙述，错误的是( )
A. 体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水
B. 某些无机盐是组成RNA和纤维素的必需成分
C. 生物体内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水
D. 自由水与结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化
7.下列关于无机盐的叙述，错误的是( )
A.细胞中大多数无机盐以化合物的形式存在
B.碘是合成甲状腺激素的重要原料
C.Mg是构成叶绿素的元素，缺少Mg会影响光合作用
D.Fe是构成血红蛋白的元素，缺少Fe会导致缺铁性贫血
8.农谚有云“谷连谷，坐着哭”，指在同一块土地上连续多年只种谷子，其产量会逐年下降。下列相关叙述错误的是( )
A.谷子由根部吸收的无机盐既参与物质组成，又能维持细胞的形态和功能
B.不同的农作物对土壤矿质元素的需求是有差异的
C.“谷连谷，坐着哭”可能与土壤缺乏某些矿质元素有关
D.谷子秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐
9.下列是某同学在校园内看到的几种状况和他做出的处理办法，其中不太恰当的是( )
A.夏季学校桂花树叶片泛黄，他告诉学校管理人员需施用一定浓度的Mg2+溶液
B.室友最近视力下降了，他告诉室友可以多吃点鱼眼，吃什么补什么
C.学校女贞树越冬，他告诉学校管理人员减少灌溉以抵抗寒冷
D.学校运动会上运动员大量流汗时，他告诉运动员要喝淡盐水
10.冬小麦一般在9月中下旬至10月上旬播种，翌年5月底至6月中下旬成熟。在越冬时，细胞内的生理代谢会发生改变以提高抗寒能力。翌年，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。图表示冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率的变化。请回答下列问题：
(1)9～12月，植物细胞线粒体的代谢活动强度变化是_______________________________。
(2)植物的含水量随气温下降而下降的原因可能是_______________________________。
(3)在10～12月，植物的自由水与结合水含量的比值逐渐减小，原因是_____________________________。据此推测，植物的抗寒能力的大小与该比值大小的关系是____________________。(填“呈正相关”“呈负相关”或“无关”)。
(4)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，此过程中失去的水分主要是_______________________________，灰烬的主要成分是_______________________________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：维生素D属于脂质，脂质通常不溶于水，C错误。
2.答案：C
解析：细胞内的许多生物化学反应需要自由水的参与，C错误；自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动，该比值越大，细胞代谢越旺盛，D正确。
3.答案：B
解析：细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，故结合水不能参与物质运输和化学反应，B错误。晒干种子时，自由水大量散失，细胞中自由水的含量减少，代谢水平降低，便于储藏；而种子萌发过程中，细胞吸收水分，细胞中自由水含量增多，自由水与结合水比值会变大，利于萌发，C、D正确。
4.答案：D
解析：A、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；B、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；CD、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。故选D。
5.答案：D
解析：A、无机盐主要以离子形式被吸收，A错误； B、吸收的Mg2+只能用于合成叶绿素，B错误； C、将植物叶片烘干损失的主要是水分，剩余物质主要是有机化合物，而将植物叶片燃烧后剩余物质主要是无机盐，C错误； D、无机盐含量过少可导致植物出现相应病症，D正确。
故选：D。
6.答案：B
解析：自由水可以自由移动,对于运输营养物质和代谢废物具有重要作用,A正确;纤维素的基本单位是葡萄糖,其组成成分中没有无机盐,B错误;生物体内的无机盐对于维持细胞的渗透压具有重要作用,无机盐浓度的大小会影响细胞的渗透压,进而影响细胞的吸水或失水,C正确;自由水与结合水可以相互转化,一般来说,自由水与结合水的比值越高细胞代谢越旺盛,当生物个体代谢减弱时,自由水与结合水的比值也随之减小,D正确。
7.答案：A
解析：A、细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，A错误；B、碘是合成甲状腺激素的重要原料，B正确；C、Mg是构成叶绿素的元素，缺少Mg，影响叶绿素的合成，会影响光合作用，C正确；D、Fe是构成血红蛋白的元素，缺少Fe，影响血红蛋白的合成，会导致缺铁性贫血，D正确。故选A。
8.答案：D
解析：不同的农作物细胞内元素的含量相差较大，因此对土壤矿质元素的需求是有差异的，若在同一块土地上连续多年只种谷子，可能造成土壤中缺乏某种元素，导致其产量逐年下降，B、C正确；谷子秸秆充分晒干后，自由水大量丢失，其体内剩余的物质为有机物（主要）、结合水以及无机盐等，D错误。
9.答案：B
解析：镁是构成叶绿素的元素，缺镁会使叶片发黄，叶片泛黄可施用一定浓度的Mg2+溶液，A正确；视力下降的原因有很多，吃鱼眼不一定能恢复视力，B错误；冬季减少灌溉，可减少植物自由水的含量，有利于提高其抗寒能力，C正确；汗液中含有水和无机盐，故运动员大量流汗后要喝淡盐水，以补充水和无机盐，D正确。
10.答案：（1）先增强后减弱
（2）温度下降，蒸腾作用减弱，植物的吸水量减少
（3）越冬期间，植物的自由水含量减少而结合水含量增加;呈负相关
（4）自由水;结合水;无机盐
解析：（1）图可知,9~ 12月是呼吸速率先上升后下降,线粒体是有氧呼吸的主要场所,因此9~ 12月,植物细胞线粒体的代谢活动强度变化是先增强后减弱。
（2）植物体内的水分主要是靠植物的蒸腾作用从土壤中得到的,温度下降,蒸腾作用减弱,植物的吸水量减少,因此植物的含水量随气温下降而下降。
（3）由图示看出,在10~12月,结合水含量增加,自由水含量减少,因此自由水与结合水含量的比值逐渐减小。自由水与结合水的比值大小与细胞的代谢和植物的抗逆性有关,自由水与结合水的比值越大,细胞代谢速率越快,抗逆性越弱,因此植物的抗寒能力的大小与该比值大小的关系是负相关。
（4）农自由水含量越多生物代谢越旺盛,为了降低种子的代谢强度,降低有机物的消耗量,要对种子进行晾晒处理,除去种子内多余的自由水。种子晒干后放在试管中点燃,直至燃成灰烬,此过程中失去的水分主要是结合水。构成种子的物质是有机物和无机物两大类,糖类、脂肪、蛋白质等属于有机物,含碳,能燃烧;水、无机盐等不含碳、不能燃烧,因此种子燃烧后,剩下的灰烬的主要成分是无机盐。
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