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2.2 细胞中的无机物 学案
教学目标 核心素养
1.简述水在细胞中的存在形式和作用。 2.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 生命观念：认同一切生命活动都离不开水。 科学思维：利用生活中的现象理解自由水和结合水的转化及其代谢的关系
基础知识梳理：
一、细胞中的水
1.生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，水是 中含量最多的化合物。
2.水的作用：水是细胞内 ；细胞内的许多 需要水的参与；为细胞提供水为基础的 ； 营养物质和新陈代谢废物；构成 的重要组成成分。
3.水分子的空间结构及电子不对称分布，使水分子成为一个 分子。带电荷的分子或离子都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。水分子之间的静电吸引作用形成的弱的引力程为 。由于氢键的存在，水具有较高的 ，使水的温度相对不容易发生改变，这对于维持生命系统的稳定性十分重要。
4.水的存在形式：绝大部分水呈游离状态，叫作 ；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作 。自由水和结合水所起的作用是有差异的， 大约占细胞内全部水分的4.5%，结合水主要与蛋白质、多糖等物质结合，而失去 性和 性。
5.细胞内自由水所占比例越 ，细胞代谢就越 ；结合水越 ，细胞抵抗不良环境的能力（抗逆性）就越 。
二、细胞中的无机盐
1.细胞中大多数无机盐以 的形式存在。
2.叶绿素的构成元素有： ，缺 会使叶绿素的形成受阻，影响 。血红素的构成元素有： ，缺Fe会使血红素合成受阻，导致出现缺Fe性 。 是组成细胞膜、细胞核的重要成分，是细胞化合物的成分，缺P植株会特备矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。人体Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞 ，引发肌肉酸痛、无力，大量排汗后应该多喝 。 含量太低，动物会出现抽搐等症状。
3.无机盐的作用：是细胞内某系复杂 的重要组成成分；维持细胞的 平衡；维持细胞核生物体的生命活动正常进行；维持机体的渗透压
自学检测：
1.水为生命活动提供了条件。下列关于水在生物体中作用的叙述中，错误的是（）
A. 水能维持机体的酸碱平衡 B. 水是许多物质的良好溶剂
C. 水能缓和温度的变化 D. 水是细胞内某些代谢的反应物
2.下列关于细胞中无机物的叙述不正确的是（ ）
A. 人体缺Fe会患贫血症，说明无机盐对维持细胞的酸碱平衡非常重要
B. 种子贮藏前，晒干是为了减少自由水的含量，降低细胞的代谢速率
C. 植物体内水分具有参与营养物质和代谢废物运输的功能
D. 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在
3.下列关于生物体内水和无机盐的叙述，不正确的是（　　）
A. 长时间剧烈运动导致血钙下降，会引起抽搐
B. 植物在冬季来临之前，比值会下降，从而适应寒冷环境
C. 无机盐离子对维持血浆的渗透压和酸碱平衡有重要作用
D. 新鲜的谷物在晾晒过程中失去的主要是结合水
4.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
5.刚收获的玉米种子在阳光下晒干，重量减轻，这个过程中损失的应是（）
A. 无机盐 B. 有机物 C. 自由水 D. 结合水
6．下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是（ ）
A．自由水不能直接参与生化反应，但可以运输代谢废物
B．结合水是植物细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中
C．细胞中无机盐的含量相对较多，可以维持细胞的酸碱平衡或为其提供能量
D．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
7．下列有关水和无机盐的叙述，正确的有（　　）
①水能溶解、运输营养物质和代谢废物，并参与生化反应 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低，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大
A．①③⑤ B．①②④ C．②③⑤ D．②④⑤
8．Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素。下图是一种叶绿素分子（左）和血红素分子（右）的局部结构简图，据图分析下列叙述错误的是（　　）
A．Mg和Fe参与细胞内重要化合物的构成
B．缺Mg会影响植物的光合作用
C．人体缺Fe会导致缺铁性贫血症
D．无机盐在细胞中大多以化合物形式存在
9．关于水的组成及性质的有关叙述中，错误的是（ ）
A．水是组成细胞的化合物中含量最多的，在细胞组成成分中最为重要
B．一个水分子是由两个H原子和一个O原子组成的，H、O形成共价键，使水分子成为极性分子
C．由于水分子是极性分子，所以可溶性离子化合物在水中以带电离子的形式存在
D．水分子间形成的氢键易形成也易断裂，使水的比热容大，适于调节温度
10．无机盐对生物体的生命活动起至关重要的作用。下列有关生物体内无机盐的叙述，正确的是（ ）
A．不同生物体内无机盐的种类和含量大体相当
B．腹泻、大量出汗后丢失的无机盐离子较多，应适量饮用淡盐水
C．无机盐在细胞中含量很少，作用也很微小
D．人体内Na+过量，会导致肌肉酸痛、无力
11．如图为对刚收获的种子所做的一系列处理，有关说法不正确的是（ ）
A．①和②均能够能萌发形成幼苗 B．③在生物体内主要以离子形式存在
C．④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在形式不同 D．④的空间结构及电子呈不对称分布
12．下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有几项（　　）
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 ②生长在沙漠中的仙人掌自由水含量高于结合水 ③哺乳动物的血钙过低，会出现肌无力症状 ④无机盐离子对维持血浆的渗透压和酸碱平衡等有重要作用 ⑤细胞中的无机盐大多数都是以离子的形式存在 ⑥种子萌发时，自由水与结合水比值上升，细胞内新陈代谢加快
A．一项 B．两项 C．三项 D．四项
13．实验Ⅰ：用任氏液（含少量Ca2＋）灌注离体蛙心，发现蛙心可持续跳动数小时；实验Ⅱ：用不含Ca2＋的任氏液灌注离体蛙心，发现蛙心会很快停止跳动 这两个实验的结果表明Ca2＋（ ）
A．对维持细胞酸碱平衡有重要作用 B．对维持生命活动有重要作用
C．对维持蛙心形态有重要作用 D．为蛙心的跳动直接提供能量
14．Mn2+是硝酸还原酶的活化剂，植物利用硝酸盐需要硝酸还原酶，缺Mn2+的植物无法利用硝酸盐。据此推测Mn2+的作用是（ ）
A．对维持生物体的生命活动有重要作用 B．对维持细胞的形态有重要作用
C．对调节细胞的渗透压有重要作用 D．对维持细胞的酸碱平衡有重要作用
15．“有收无收在于水，收多收少在于肥。”某生物兴趣小组以玉米幼苗为实验材料进行了如下探究实验。下列叙述中，不正确的是（ ）
洗净除去表面水分风干幼苗干物质灰分
A．步骤一损失的水在细胞中以游离形式存在，是细胞内的良好溶剂
B．步骤二损失的水与细胞内其他物质相结合，在细胞内的含量稳定
C．步骤三损失的主要是无机盐，它们在细胞中主要以离子形式存在
D．干旱环境中生长的玉米，其细胞中结合水与自由水比值相对较高
16.（不定向选择）下列有关人体中水和无机盐的叙述，错误的是（）
A. 水能缓和温度的变化 B. 水是细胞中某些代谢的反应物和产物
C. Mg2+是血红蛋白的必需成分 D. 生物体内某些无机盐不以离子形式存在
17.（不定向选择）水分和无机盐是细胞内两类无机化合物。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 水生植物抗逆能力较差，其原因之一是细胞中自由水的相对含量较高
B. 代谢旺盛的细胞内自由水含量较高，自由水可参与某些生化反应
C. 土壤中缺镁会导致小麦叶片发黄，缺磷不影响小麦细胞内ATP的合成
D. 长时间高温作业的人需及时补充淡盐水，以维持人体的水盐平衡
18.（不定向选择）患急性肠炎时需要及时注射生理盐水；不慎受伤后要用0.9%的盐水清洁伤口；在高温作业时要喝淡盐水。以下各项中属于以上三种做法的主要原因依次是（ ）
①消毒 ②维持水分代谢平衡 ③维持无机盐代谢的平衡 ④降温 ⑤是细胞的等渗溶液并有清洁作用
A. ①②④ B. ③②⑤ C. ②⑤③ D. ②③④
19.（不定向选择）方便面中脱水蔬菜的加工过程主要如下：原料挑选→切削、烫漂→冷却、沥水→烘干，烘干的过程得注意温度，否则容易烤焦。下列叙述正确的是
A. 蔬菜烘干的过程中主要是失去自由水 B. 脱水蔬菜细胞中数量最多的元素为H
C. 方便面中的干牛肉含量最多的化合物为蛋白质 D. 烤焦后形成的物质能给细胞提供能量
20（不定向选择）下列有关生物体内水和无机盐的叙述,正确的是（）
A. 体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水
B. 某些无机盐可以为细胞的生命活动提供能量
C. 新鲜的谷物在晾晒过程中失去的主要是自由水
D. 细胞中的无机盐主要以化合物（如CaCO3）形式存在，少数以离子形式存在。
二、填空题（共20分）
21.水是生命之源，也是细胞内各种化学反应的介质，在细胞中有两种存在形式，即自由水和结合水。无机盐在生物体和细胞中同样也有着重要的作用。请回答下列有关问题：
（1）农民将新收获的种子放在场院晾晒，是为了除去部分________，然后再将其储存。这样做有两个目的，一是防止水分过多而霉变；二是通过减少水份可降低种子的____________，从而减少有机物的消耗。
（2）在寒冷的冬天随着气温的不断下降，自由水与结合水的比值变________，有利于植物的________性的加强，原因是________水不易结冰，不会因发生蒸腾作用而散失。
（3）无机盐在细胞内主要以________形式存在，无机盐能维持细胞和生物体的___________正常，从而使细胞保持一定的形态；有的无机盐能维持生物体或细胞内的__________，缓冲pH变化。
（4）人在长跑后，因流汗过多常出现抽搐现象，这是因为身体中哪种盐含量太低____。
A.K+ B.Na+ C.Ca2+ D.Mg2+
22.（附加题）阅读下列材料,回答问题:
材料一 Mg是叶绿素分子的组成成分,Fe是血红蛋白的重要成分,碳酸钙是动物骨骼和牙齿中的重要成分。
材料二初生蝌蚪或幼小植物体内自由水比例减少时 ,机体代谢强度降低,生长变得缓慢;自由水比例增大时,机体代谢活跃,生长迅速。
材料三在正常人的血浆中 ,NaHCO3的含量约为 H2CO3含量的 20倍。当血浆中NaHCO3的含量减少时,会形成酸中毒;当血浆中H2CO3的含量减少时,则形成碱中毒。
(1) 材料一中体现了无机盐的功能是____________。
(2) 你对材料二中现象的解释是 。
(3) 材料三表明了 。
细胞中的无机物答案
基础知识梳理：
一、1.活细胞 2.良好的溶剂 生物化学反应 液体环境 运送 细胞结构 3.极性 氢键 比热容 4.自由水 结合水 结合水 流动 溶解 5.大 旺盛 多 强
二、1.离子 2.C、H、O、N、Mg Mg 光合作用 C、H、O、N、Fe 贫血 P 兴奋性降低 淡盐水 Ca2+ 3.化合物 酸碱
自学检测：
1.A 【解析】水在细胞中大部分以自由水的形式存在，少部分以结合水的形式存在，自由水是良好的溶剂，运输营养物质和代谢废物，在有的化学反应中做反应物，还可以做反应介质，通过水分子之间的氢键可以调节温度，维持机体酸碱平衡的是无机盐，综上所述，A错误，BCD正确。
2.A 【解析】人体缺Fe会患贫血症，说明无机盐对维持生物体正常的生命活动非常重要，A错误；种子贮藏前，晒干是为了减少自由水的含量，降低细胞的代谢速率，B正确；植物体内水分具有参与营养物质和代谢废物运输的功能，C正确；细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，D正确
3.D 【解析】长时间的剧烈运动过程中，随着大量出汗，血钙浓度下降，会引起抽搐，A正确；植物在冬季来临之前，比值会下降，抗逆性增强，从而适应寒冷环境，B正确；无机盐离子对维持血浆的渗透压和酸碱平衡有重要作用，C正确；新鲜的谷物在晾晒过程中失去的主要是自由水，D错误。
4.A 【解析】A.夏季酷暑时，室外作业的人会大量的出汗，同时会丢失大量的无机盐，补水的时候也需要补盐，应多饮用盐汽水，另外产生二氧化碳时带走部分热量，A正确；B.牛奶里富含蛋白质，水解形成氨基酸，使得细胞外液的渗透压升高，产生渴觉，B错误；C.夏季酷暑时分，室外作业由于大量出汗带走体内一定的盐分，需要补充水分的同时还要补充一定的盐分，C错误；D.果汁里含有大量的糖类，无机盐的含量较少，D错误。
5.C 【解析】A、玉米种子在阳光下晒干，重量减轻，无机盐的总量不减少，A错误；B、玉米种子在阳光下晒干，重量减轻的主要原因不是有机物减少，B错误；C、玉米种子在阳光下晒干，重量减轻的主要原因在晒干种子的过程中自由水含量减少，C正确；D、结合水是细胞结构的重要组成成分，晒干种子过程中丢失的水不是结合水是自由水，D错误。
6．D 【详解】自由水可以直接参与生化反应，也可以运输代谢废物，A错误；结合水是植物细胞结构的重要组成成分，液泡中的水是自由水，B错误；细胞中无机盐的含量相对较少，可以维持细胞的酸碱平衡，但不能提供能量，C错误；草酸与蔬菜中的钙结合形成沉淀物不利于吸收，D正确。
7．A 【详解】①自由水能自由流动，能溶解、运输营养物质和代谢废物，并参与生化反应，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哺乳动物的血液中钙离子含量过低，会出现抽搐等症状，③正确；④无机盐不能为人体生命活动提供能量，提供能量的主要是糖类，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正确；综上所述，①③⑤正确，A正确，BCD错误。
8．D 【详解】A、Mg、Fe元素分别是叶绿素、血红蛋白的主要成分，这说明无机盐是生物体内某些复杂化合物的组成成分，A正确；B、Mg是叶绿素的组成成分，缺Mg会影响叶绿素的合成而影响光合作用，B正确；C、Fe是血红蛋白的组成成分，人体缺Fe会导致贫血，C正确；D、无机盐主要以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在，D错误。
9．A 【详解】A、水是组成细胞的化合物中含量最多的化合物，在细胞组成成分中有重要作用，但不是最重要的成分，A错误；B、水分子由两个H原子和一个O原子组成，其共价键键角为104°，使水分子成为极性分子，B正确；C、离子化合物是由带电离子构成的，溶于水后均匀分散在极性水分子间，C正确；D、水分蒸发时，氢键被破坏，需消耗大量的热能；水温降低时，形成氢键，需要释放大量的热能，因此水具有调节温度的作用，D正确。
10．B 【详解】不同生物体内的细胞中无机盐的种类大体相同，含量差异很大，A错误;腹泻、大量出汗后丢失的水和无机盐离子较多，故应多饮用淡盐水，B正确;无机盐在细胞中含量很少，但作用很大，C错误;人体内Ca2+过量，会导致肌肉酸痛、无力，人体内Na+过低也会导致肌肉酸痛、无力，D错误。
11．A 【详解】②为种子烘干的过程，烘干过程中结合水被破坏，②不能够萌发形成幼苗，A错误；③为无机盐，在生物体内主要以离子的形式存在，B正确；据分析可知，④为自由水，⑤为结合水，故④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在形式不同，C正确；④为自由水，其空间结构及电子呈不对称分布，使得水分子成为一个极性分子，D正确。
12．A 【详解】①自由水能自由移动，体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水，①正确；②生长在沙漠中的仙人掌，其细胞也为活细胞，细胞内自由水含量高于结合水，②正确；③哺乳动物血钙过低会出现抽搐现象，血钙过高会出现肌无力的现象，③错误；④无机盐离子对维持血浆的渗透压和酸碱平衡等有重要作用，还能维持细胞和生物体的正常生命活动，④正确；⑤细胞中的无机盐大多数都是以离子的形式存在，少数无机盐以化合物的形式存在，⑤正确；⑥种子萌发时，自由水与结合水比值上升，细胞内新陈代谢加快，⑥正确。
13．B 【详解】由两组实验对照可知，白变量是钙离子的有无，因变量是蛙心跳次数（表示生命活动），两组实验结果可说明无机盐离子对维持生命活动有重要作用，B正确。
14．A 【详解】植物利用硝酸盐需要硝酸还原酶，缺Mn2+的植物无法利用硝酸盐，说明Mn2+作为硝酸还原酶的活化剂，对维持生物体的生命活动有重要作用，A正确。
15．C 【详解】A、步骤一是晾晒幼苗，此时失去的是自由水，自由水在细胞中以游离形式存在，是细胞内的良好溶剂，A正确；B、步骤二是烘干幼苗，此时细胞结构遭到破坏，失去的是结合水，结合水能与细胞内其他物质相结合，在细胞内的含量稳定，B正确；C、步骤三可燃烧掉幼苗中的有机物，故步骤三损失的主要是有机物，剩下的灰分是无机盐，C错误；D、细胞中的结合水含量与植物抗逆能力有关，干旱环境中生长的玉米，其细胞中结合水的含量相对较高，自由水的含量相对较低，D正确。
16.C 【解析】A.水能缓和温度的变化，A正确；B.水是细胞中某些代谢的反应物和产物，比如水是有氧呼吸第二阶段的反应物，是有氧呼吸第三阶段的产物，B正确；C.Mg2+是组成叶绿素必需成分，Fe2+是血红蛋白的必需成分，C错误；D.生物体内无机盐大多数以离子形式存在，某些无机盐以结合成化合物的形式存在，D正确。
17.C 【解析】A.水生植物体内自由水含量高，而自由水容易挥发，因此，水生植物的抗旱能力较弱，A项正确；B.细胞代谢旺盛的细胞内自由水含量较高，自由水可参与某些生化反应，比如蛋白质的降解等，B项正确；C.镁是叶绿素的组成成分，土壤中缺镁小麦叶片会发黄，ATP中含有磷元素，因此土壤中缺磷会影响ATP的合成，C项错误；D.长时间高温作业的人会因为大量流汗，而丢失水和无机盐，因此及时补充淡盐水，可维持内环境的水盐平衡，D项正确。
18.C 【解析】肠炎病人肠道吸收功能下降，若不及时补充水分会造成脱水，所以给肠炎病人注射生理盐水的目的是维持水分代谢平衡；受外伤利用0.9%生理盐水清洗伤口是因为0.9%的生理盐水是细胞的等渗溶液，且具有清洁作用，维持细胞的正常形态；高温作业要喝淡盐水是为了补充因高温出汗过多而丢失的盐分。综上所述，C正确，ABD错误。
19.ABC 【解析】蔬菜直接烘干，烘干过程中失去的水主要为自由水，A正确；脱水蔬菜细胞中数量最多的为氢元素，注意是数量而不是含量，B正确；干牛肉细胞中含量最多的化合物为蛋白质，C正确；烤焦后形成的物质主要为无机盐，而无机盐不能给细胞提供能量，D错误。
20.AC 【解析】A.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；B.无机盐不能提供能量，B错误；C.新鲜的谷物在晾晒过程中失去的主要是自由水，C正确；D.细胞中的无机盐主要以离子形式存在，少数以化合物（如CaCO3）形式存在，D错误。
21.（1）自由水 呼吸作用（或新陈代谢） （2）小 抗逆 结合 （3）离子 渗透压 酸碱平衡 （4）C
【解析】(1)农民将新收获的种子放在场院晒干,是为了除去部分自由水，种子晒干后自由水含量下降,一是防止水分过多而霉变；二是通过减少水份可降低种子的呼吸作用消耗有机物。(2)在寒冷的冬天随着气温的不断下降，自由水与结合水的比值变小，有利于植物的抗逆性的加强，原因是结合水不易结冰，不会因发生蒸腾作用而散失。(3)无机盐在细胞内主要以离子形式存在，无机盐能维持细胞和生物体的渗透压正常，从而使细胞保持一定的形态；有的无机盐能维持生物体或细胞内的酸碱平衡，缓冲 pH变化。(4)人体中的钙以离子的形式存在，对于维持机体的生命活动具有重要功能,人体中血钙含量过低,可能会引起抽搐,人在长跑后,因流汗过多丢失钙过多常出现抽搐现象。
22.【答案】(1) 无机盐是细胞内某些复杂化合物的组成成分　(2) 自由水是良好的溶剂,不仅是各种代谢反应的介质,而且它也能参与某些代谢反应 (3) 无机盐能够维持生物体的酸碱平衡
【解析】(1) 无机盐的功能:①生物体内某些重要化合物的组成成分,②维持细胞的正常形态和正常的生命活动,③维持生物体内的酸碱平衡、渗透压平衡。材料一体现了①中功能。(2) 生物体内的水有自由水和结合水两种存在形式,两者的比例会影响组织的形态及生物体的代谢。(3) 由题意知,血液中NaHCO3和H2CO3对于调节血浆中的pH的相对稳定具有重要作用,这说明无机盐能够维持生物体内的酸碱平衡。

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