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2.2 细胞中的无机物学案
【预习新知】
（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．水的理化特性与分子结构(连线)
答案：①—a　②—b　③—b
3．水的存在形式及作用
形式 自由水 结合水
概念 细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动 与细胞内的其他物质相结合的水
功能 ①细胞内良好的溶剂； 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部分，存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动
4．水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系
正常情况下，细胞内自由水比例越大，细胞的代谢就越旺盛；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。
（二）细胞中的无机盐
1．存在形式：大多数无机盐以离子形式存在，少数与其他化合物结合。
2．含量：无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。
3．无机盐的作用
(1)无机盐是某些化合物的重要组成成分。例如：Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。
(2)无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。例如：人体内Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等，因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水；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，动物会出现抽搐等症状。
(3)无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态。
(4)无机盐对于维持人体内环境酸碱平衡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。
【巩固训练】
1.水是生命之源。下列关于生物体内水的叙述中，错误的是( )
A. 参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水
B. 细胞内结合水向自由水转化时，细胞的抗寒性减弱
C. 肽键的生成、ATP的形成、基因的表达过程均有水的产生
D. 在洋葱根尖细胞中能产生水细胞器有线粒体、叶绿体、核糖体等
2.无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。下列说法错误的是( )
A.将小麦种子烧尽后可见到一些灰白色的灰烬，这些灰烬就是无机盐
B.植物体缺镁会影响光合作用，动物体缺铁会导致贫血，可以说明有些无机盐可以参与构成细胞内的化合物
C.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，在细胞中含量较多
D.哺乳动物血液中钙离子含量太低，会出现抽搐现象
3.一般来讲，水是活细胞中含量最多的化合物，不同生物含水量不同，同种生物在不同的组织、器官和不同的生长发育时期含水量也不同。下列说法正确的是( )
A.水是良好的溶剂，主要是因为水分子是极性分子，带正电荷或负电荷的分子都容易与水结合
B.正常情况下，结合水与自由水比值越小，细胞代谢越缓慢，但抗逆性越强
C.晒干的种子细胞内不含水分，导致细胞代谢停止，因而有利于种子长时间储存
D.水分子内的氢键易断裂也易形成，可以保证水分子具有流动性
4.刚收获的种子需要进行晾晒；进入冬季，植物体内结合水和自由水的含量会发生改变；水分会影响种子的呼吸作用。下列关于以上现象的叙述中，正确的是( )
A.对刚收获的种子进行晾晒，使种子失去的水分包括自由水和结合水
B.进入冬季，植物体内结合水与自由水比值变大，植物体的抗寒性增强
C.水分作为反应物参与有氧呼吸的第三阶段，所以水分可以影响种子的呼吸作用
D.细胞中的自由水和结合水不能相互转化
5.对下图曲线Ⅰ、Ⅱ的叙述，错误的是( )
A.曲线Ⅰ可以表示新鲜的种子在被烘干的过程中，其细胞内无机盐的相对含量变化
B.曲线Ⅰ可以表示冬季植物体内结合水与自由水比值的变化
C.曲线Ⅱ可表示越冬植物抗冻能力变化
D.曲线Ⅱ可以表示种子成熟过程中自由水与结合水比值的变化
6.冬季霜打后的白菜细胞其细胞液浓度升高，不易结冰。以下描述错误的是( )
A.该现象是白菜对低温环境的一种适应
B.细胞内的自由水增多，细胞代谢旺盛
C.细胞内的结合水增多，抗寒能力增强
D.白菜变甜是因为可溶性糖增多，同时提高了抗冻能力
7.钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是( )
A.细胞中有以无机离子形式存在的钙
B.人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层
C.适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D.人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
8.某地区晒干的小麦种子的含水量约为14%，此时活细胞内水分( )
A.全部为自由水 B.全部为结合水
C.主要为自由水 D.主要为结合水
9.水是生命之源，没有水就没有生命。下列关于细胞中水的叙述，正确的是( )
A.自由水能成为细胞内良好的溶剂是因为水是非极性分子
B.洋葱根尖细胞中能合成水的细胞器有线粒体、核糖体和叶绿体等
C.细胞内的各种营养物质都只能依靠水来完成运输
D.结合水主要与蛋白质、多糖等物质结合，无流动性和溶解性
10.Ca2+和Na+在人体生命活动中是必不可少的。下列叙述错误的是( )
A.血液中的Ca2+含量过高，容易导致肌肉抽搐
B.细胞中均有以无机离子形式存在的Ca2+和Na+
C.适当补充维生素D能促进肠道对钙的吸收
D.人体缺乏Na+会导致肌肉的兴奋性降低
参考答案
1.答案：D
解析：A、参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水，A正确；
B、自由水与结合水的比例和植物抗逆性的强弱关系很大，自由水与结合水的比值越小，抗逆性越强，因此细胞内结合水向自由水转化时，细胞的抗寒性减弱，B正确；
C、肽键的生成、ATP的形成、基因的表达过程中有脱水缩合而成的水的产生，C正确；
D、洋葱根尖没有叶绿体，D错误。
故选D。
2.答案：C
解析：无机盐是细胞中含量很少的无机物,大多数以离子形式存在，C错误。
3.答案：A
解析：A、水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂，A正确；
B、正常情况下，结合水与自由水比值越大，细胞代谢越缓慢，但抗逆性越强，B错误；
C、种子晒干过程中丢失的是自由水，种子中还有结合水，细胞代谢减弱，但是没有完全停止，C错误；
D、水分子内的氢键易断裂也易形成，可以保证水在常温下能够维持液体状态，具有流动性，固态的水不具有流动性，D错误。
故选A。
4.答案：B
解析：A、刚收获的种子在晒场上晾晒，丢失的水分为自由水，A错误;B、越冬植物，代谢减慢，部分自由水向结合水转化，体内结合水与自由水的比值变大，植物体的抗寒性增强，B正确;C、有氧呼吸的第二阶段，水和丙酮酸反应生成[H]，所以水分可以影响种子的呼吸作用，C错误;D、细胞中的自由水和结合水能相互转化，D错误。
5.答案：C
解析：新鲜的种子被烘干的过程中所含水分越来越少，其内的无机盐相对含量逐渐增加，最后达到稳定，A正确。细胞内自由水所占比例越大，细胞的代谢越旺盛；结合水越多，细胞抵抗不良环境的能力越强，曲线Ⅰ可表示冬季植物体内结合水与自由水比值的变化，B正确。对越冬植物来说，自由水相对含量逐渐降低，结合水相对含量逐渐升高，抗冻能力逐渐增强，C错误。种子成熟过程中，种子内含水量逐渐减少，新陈代谢速率减慢，自由水与结合水比值下降，故曲线Ⅱ可表示种子成熟过程中自由水与结合水比值的变化，D正确。
6.答案：B
解析：A、“霜打”后白菜细胞的细胞液浓度升高，冰点降低，抗寒抗冻能力增强，这是白菜对低温环境的一种适应，A正确； B、低温来临，自由水转化为结合水，细胞内的自由水减少，细胞代谢减慢，B错误； C、低温来临，自由水转化为结合水，细胞内的结合水增多，增强其抗寒能力，C正确； D、白菜变甜是因为可溶性糖增多，同时提高了抗冻能力，D正确。
故选：B。
7.答案：B
解析：A、钙在细胞中主要以离子形式存在，A正确；
B.细胞膜具有选择透过性，人体内Ca2+可通过细胞膜上的转运蛋白进出细胞，不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层，B错误；
C.维生素D可以促进肠道对钙的吸收，因此适当补充维生素D有利于肠道对钙的吸收，C正确；
D.ca2+可调节肌肉收缩，血钙过低会引起抽搐，D正确。
故选：B。
8.答案： 答案：D
解析：细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫自由水；少部分水与细胞内的其他物质相结合，叫结合水。种子在晒干过程中，主要失去的是自由水，ABC错误，D正确。
故选D。
9.答案：D
解析：A、水是极性分子，自由水是细胞内良好的溶剂，A错误；
B、洋葱根尖细胞中无叶绿体，B错误；
C、细胞内的营养物质不都依靠水来运输，例如葡萄糖进出细胞依靠载体蛋白转运，蛋白质也具有运输营养物质的作用；氧气微溶于水，在细胞中不能靠水来运输，C错误；
D、结合水是细胞结构的重要组成部分，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，D正确。
故选D。
10.答案：A
解析：血液中的Ca2+含量过低，容易导致肌肉抽搐，A项错误。

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