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2.2细胞中的无机物
【学习目标】
1.说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用。
2.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
【预习新知】
（一）细胞中的水
1.水的__________特点　某些水生生物含水量可达97%以上。
（1）含量：一般来说，__________是细胞中含量最多的化合物，约占60%～95%。
（2）__________不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陆生生物。
2.水的特性：水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水在常温下保持液体状态，具有流动性。氢键的存在使水具有较高的比热容，使水的温度相对不易发生改变。
3.水的存在形式和作用
项目 自由水 结合水
形式 在细胞中以__________的形式存在 与________________相结合
含量 约占95.5% 约占4.5%
作用 ①细胞内的良好溶剂；②参与__________反应；③为细胞提供__________；④运送营养物质和__________。 是__________的重要组成成分，细胞中结合水含量与细胞抗性呈正相关
4.自由水与结合水的关系
在正常情况下，细胞内自由水所占的比例__________，细胞的代谢就越__________；而结合水越多，____________________的能力就越强。例如，将种子晒干就是减少了其中__________的量而使其代谢水平降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐________，而结合水的比例会逐渐__________，以避免____________________而导致结冰而损害自身。
（二）细胞中的无机盐
1.存在形式：大多数无机盐以_________形式存在，少数与其他化合物结合。
2.含量：无机盐是细胞中含量_________的无机物，仅占细胞鲜重的_________。
3.无机盐的作用
（1）无机盐是__________________。例如：Mg是构成_________的元素，Fe是构成_________的元素，P是组成_________、_________的重要成分。
（2）无机盐对于__________________有重要作用。例如：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__________________等，因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝_________；哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，如果Ca2＋的含量太低，动物会出现_________等症状。
（3）无机盐能调节人体的_________，维持细胞的_________。
（4）无机盐对于维持人体内环境_________的相对稳定具有重要作用。例如：人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以中和人体代谢产生的或酸或碱的代谢物质。
【深化探究】
1.鲜种子在晒干过程中失去的水和干种子放在试管中加热时失去的水在细胞中的存在形式相同吗？
提示：不同。前者失去的是自由水，而后者失去的主要是结合水。
2．为什么观察动物和人的细胞时，要将其放入相应浓度的生理盐水中？
提示：无机盐对维持细胞的正常形态起重要作用。
3．不同种类的细胞中，化合物的种类和含量有区别吗？请举例说明。
提示：有。如淀粉只存在于植物细胞内，糖原只存在于动物细胞内；又如肌细胞中蛋白质含量较高，脂肪细胞中脂肪含量较高。
【巩固训练】
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.水是酶促反应的环境
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.无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是( )
A.Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中
B.对体液pH起着重要的调节作用
C.血液中Ca2+含量过低，人体易出现肌肉抽搐
D.适当补充I-，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
4.水和矿质元素对植物的生命活动影响非常巨大。民间有句谚语“有收无收在于水，收多收少在于肥”。下列说法正确的是( )
A.根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中
B.农作物对水的吸收和对无机盐的吸收是同一个生理过程
C.冬季，植物体内的自由水相对含量升高，以增强植物的抗寒能力
D.少数矿质元素以化合物的形式存在，如Mg存在于叶绿体的各种色素中
5.小明的腿时常出现抽搐现象，就医后医生建议他补充某种特定的无机盐，小明通过口服补充了适量的该无机盐后，抽搐现象并未消失。于是医生又建议他补充某种特定有机物，最终小明的抽搐症状得到缓解。关于这一情境的说明中正确的是( )
A.小明在抽搐发生时立即饮用大量水会缓解抽搐症状
B.抽搐产生的原因是生物体内的酸碱性发生剧烈变化
C.医生建议小明补充的无机盐是Na+
D.医生建议小明补充的有机物可能是维生素D
6.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
7.植物种子需要浸润在水中或者潮湿的土壤中，以及提供一定浓度的氧气才能够萌发。研究发现，在种子萌发过程中种子内储存的淀粉开始大量消耗，提供能量促使种子萌发。请回答下列问题：
（1）种子细胞中水的存在形式是_____；萌发过程中种子吸水主要是增加_____的含量。
（2）把晒干的种子放在一支洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水在细胞内时主要是_____，这样的种子不能萌发成幼苗。条件恶劣时，细胞内自由水与结合水的比值会_____（填“升高”或“降低”）。
（3）淀粉的消耗过程需要水的参与，说明水的生理作用是_____。
参考答案
1.答案：C
解析：A、自由水是细胞内的良好溶剂，水是酶促反应的环境，A正确； B、自由水是细胞内的良好溶剂，能参与血液中缓冲体系的形成，B正确； C、维生素D属于脂质，水不可作为维生素D等物质的溶剂，C错误； D、水可作为反应物参与生物氧化过程，如有氧呼吸的第二阶段，D正确。
故选：C。
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：A
解析：本题考查无机盐的作用。Mg2+是叶绿素的组成成分，缺少Mg2+会导致叶绿素合成减少，而类胡萝卜素不含Mg2+，A项错误；内环境的pH主要由H2CO3和来维持，B项正确；血钙过低时，会出现抽搐现象，C项正确；I-是甲状腺激素的组成成分，缺乏时可引起甲状腺功能减退，D项正确。
4.答案：A
解析：A、根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中，A正确；
B、农作物对水的吸收与对无机盐的吸收是相对独立的过程，吸水的速率和吸收矿质元素的速率不成比例，B错误；
C、冬季，植物体内的自由水相对含量降低，以增强植物的抗寒能力，C错误；
D、Mg存在于叶绿素中，D错误。故选A。
5.答案：D
解析：小明的腿抽搐是因为血钙含量低，补充无机盐后症状并未消失，说明机体不能吸收补充的无机盐；维生素D为一种有机物，能够促进肠道对钙和磷的吸收，故应补充维生素D吸收钙，故选D。
6.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。
7.答案：（1）自由水和结合水；自由水
（2）结合水；降低
（3）参与生物化学反应
解析：（1）细胞内水的存在形式是自由水和结合水；自由水含量增加，细胞代谢加快，促进种子萌发。
（2）把晒干的种子放在试管中加热，试管壁上出现水珠，这时种子的细胞遭到破坏，失去的是细胞中的结合水。条件恶劣时，为了增强抵抗不良环境的能力，细胞内自由水与结合水的比值会降低。

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