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2.2细胞中的无机物学案
【学习目标】
1.以已有的生物学知识为基础通过自主阅读、问题讨论、归纳总结，说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动种的重要作用。
2.以自身的生活经验为情境，通过自主阅读，举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用
3.通过问题分析、归纳总结认同饮食均衡，营养适度的健康生活方式；养成自觉保护、合理利用水资源的社会责任。
【学习重难点】
1.重点：水和无机盐在细胞中的作用
2.难点：结合水的概念、无机盐的作用
【预习新知】
细胞中的水
1.水的含量特点　某些水生生物含水量可达97%以上。
(1)含量：一般来说，水是细胞中含量最多的化合物，约占60%～95%。
(2)生物种类不同，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 在细胞中以游离的形式存在 与细胞内其他物质相结合
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，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越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。例如，将种子晒干就是减少了其中自由水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降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多而导致结冰而损害自身。
细胞中的无机盐
1．含量
无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1～1.5%。
2．存在形式
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
3．功能
(1)是细胞内许多复杂化合物的重要组成成分。
(2)维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物的血液中若钙离子含量太低，会出现抽搐等症状。
(3)维持细胞的酸碱平衡。
【易错提示】
（1）生物体内，无机盐均以离子形式存在（ ）
（2）无机盐含量过多或过少都会影响生物体的正常生命活动（ ）
（3）植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐（ ）
（4）生物体的含水量与生物的生活环境密切相关（ ）
（5）种子储存前，晒干是为了去掉全部自由水，降低种子的代谢速率，以延长种子储存时间（ ）
（6）植物种子中自由水与结合水的比例与其新陈代谢的强弱关系不大（ ）
答案：（1）×（2）√（3）√（4）√（5）×（6）×
【巩固训练】
1.下列关于水和无机盐的叙述，错误的是( )
A.农作物从外界吸收的硝酸盐可用于细胞内合成核酸和蛋白质
B.农作物中的无机盐离子不一定要溶解在水中才能行使生物学功能
C.由于氢键的存在，水具有较低的比热容，有利于维持生命系统的稳定性
D.北方冬小麦在冬天来临前，自由水/结合水的比值会逐渐减小，有利于小麦抗寒
2.无机盐是某些化合物的重要组成成分，具有维持生物体生命活动的重要作用。下列叙述正确的是( )
A.Ca2+与肌肉的兴奋性无关
B.Mg2+是类胡萝卜素的必要成分
C.作为原料参与油脂的合成
D.具有维持人血浆酸碱平衡的作用
3.下列关于水和无机盐的叙述，错误的是( )
A.水是良好的极性溶剂，带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合
B.氢键不断地断裂和形成，使水在常温下具有流动性
C.水有较高的比热容，其温度相对容易发生改变
D.细胞中无机盐离子有维持细胞酸碱平衡的作用
4.最早的生命孕育在海洋中。下列关于细胞中水的说法，错误的是( )
A.细胞内许多生物化学反应都需要水的参与
B.水可将细胞代谢废物运送到排泄器官或者直接排至体外
C.细胞内自由水所占比例越大，细胞代谢可能越旺盛
D.将干玉米炒成爆米花的过程中，玉米失去的是自由水
5.水是细胞中重要的无机物。下列有关水的叙述，错误的是( )
A.越冬抗寒的植物体内自由水与结合水的比值下降
B.细胞内许多生物化学反应都需要自由水的参与
C.水分子的跨膜运输方向是高浓度溶液→低浓度溶液
D.水是干旱沙漠植物细胞中含量最多的化合物
6.如图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法不正确的是( )
A.①和②均能萌发形成幼苗
B.④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在形式不同
C.③在生物体内主要以离子形式存在
D.点燃后产生的CO2中的C只来自种子中的糖类
7.蓝莓富含营养物质以及多种矿质元素，下列相关说法错误的是( )
A.细胞中的无机盐大多以化合物的形式存在
B.缺铁会导致人体血液运输O2的能力下降
C.血液中钙浓度过低会引起肌肉抽搐，过高又会出现肌无力
D.锌是形成与记忆力相关的蛋白质不可缺少元素，儿童缺锌会影响大脑发育
8.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.合成叶绿素和血红素分别需要Mg和Fe
B.植物体缺镁会影响光合作用
C.人体缺铁会影响血红素对氧的运输
D.Mg和Fe分别存在于植物和动物细胞中
9.2022年3月22日是第三十届“世界水日”，3月22一28日是第三十五届“中国水周”。下列关于水的叙述不正确的是( )
A.在探索外星空间是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为关键的一环，这是因为一切生命活动都离不开水
B.冬季植物体内结合水与自由水的比值降低，抗寒能力提高
C.水温的升高，要破坏水分子间的氢键
D.水在生物体内的化学反应中可充当反应物
10.水是生命之源，一切生命都离不开水。下列有关水的叙述，正确的是( )
A.细胞中的结合水可以结合、溶解、运输无机盐
B.自由水作为一种良好溶剂的原因是水为非极性分子
C.手有时会磨出水泡，水泡中的液体主要是组织液
D.水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物
参考答案
1.答案：C
解析：A、核酸的元素组成C、H、O、N、P，蛋白质的元素组成均C、H、O、N等，二者都含有N元素，故农作物从外界吸收的硝酸盐可用于细胞内合成核酸和蛋白质，A正确；
B、无机盐离子具有多种作用，如无机盐可参与构成细胞结构，不一定溶解在水中才能行使生物学功能，B正确；
C、由于水分子的极性，一个水分子的氧端靠近另一水分子的氢端时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，氢键的存在，使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，有利于维持生命系统的稳定，C错误；
D、北方冬小麦在冬天来临前，自由水/结合水的比值会降低，细胞代谢减弱，抗逆性增强，D正确。
故选C。
2.答案：D
解析：若哺乳动物血液中Ca2+含量过低，则会发生肌肉抽搐，A错误；Mg2+是叶绿素的必需成分，B错误；组成油脂的化学元素为C、H、O，其合成时不需要P，C错误；属于缓冲物质，具有维持人血浆酸碱平衡的作用，D正确。
3.答案：C
解析：A、水是良好的极性溶剂，带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，A正确；
B、由于水分子之间氢键的作用力比较弱，氢键不断地断裂和形成，使水在常温下能够维持液态，具有流动性，B正确；
C、氢键的存在，使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，C错误；
D、生物体内的某些无机盐离子，必须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡也非常重要，D正确。
故选C
4.答案：D
解析：A、自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，细胞内许多生物化学反应都需要水的参与，A正确;B、细胞中的自由水可将细胞代谢废物运送到排泄器官或者直接排至体外，B正确;C、细胞内自由水所占比例越大，细胞代谢可能越旺盛，C正确;D、将干玉米炒成爆米花的过程中，由于此时的玉米种子中主要是结合水，温度过高会破坏玉米的细胞结构，因此失去的是结合水，D错误。
5.答案：C
解析：自由水与结合水的比值与细胞代谢强度呈正相关,越冬植物代谢弱,自由水与结合水的比值下降;细胞衰老时,自由水含量降低;水分子跨膜运输的方式是渗透作用,从低浓度溶液向高浓度溶液运输;水是细胞鲜重中含量最多的化合物。
6.答案：AD
解析：A、②为种子烘干的过程,结合水被破坏,故②不能够能萌发形成幼苗,A错误;B、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,B正确;C、③为无机盐,在生物体内主要以离子形式存在,C正确;D、点燃后产生CO2中的C可来自于种子的糖类、脂质、蛋白质等有机物,D错误。故选A D。
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、铁是血红蛋白的组成成分，缺铁会影响血红蛋白的合成而导致人体血液运输O2的能力下降，B正确；C、Ca2+可调节肌肉收缩，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐，C正确；D、锌是形成与记忆力相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺锌就会导致大脑发育不完善，记忆能力较弱，D正确。故选A
8.答案：D
解析：A、合成叶绿素需要Mg，合成血红素需要Fe，A正确；
B、Mg是叶绿素的组成成分，植物体缺镁会影响光合作用，B正确；
C、Fe是血红素的组成成分，人体缺铁会影响血红素对氧的运输，C正确；
D、植物和动物细胞中均含有Mg和Fe，D错误。
故选D。
9.答案：B
解析：A、生物体的绝大多数生化反应必须在水中进行，生命活动离不开水，故在探索外星空间是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为关键的一环，A正确;B、冬季植物体内结合水与自由水的比值升高，抗寒能力提高，B错误;C、水温的升高，要破坏水分子间的氢键，因而需要能量，C正确;D、水在生物体内的化学反应中可充当反应物，即参与细胞中的某些化学反应，如自由水在光合作用和呼吸作用中可充当反应物，也可以充当生成物，D正确。
10.答案：C
解析：A、细胞中水包括自由水和结合水，其中自由水既可溶解无机盐，也可运输无机盐，A错误;B、水分子是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子结合，因此水是良好的溶剂，B错误;C、手有时会磨出水泡，主要原因是由于挤压和摩擦使局部毛细血管璧透性增大，血浆穿过毛细血管壁进入组织液的液体增加，在局部形成水泡，因此水泡中的液体主要是指组织液，C正确;D、无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精或者乳酸，不产生水，D错误。故选C。

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