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2.2 细胞中的无机物学案
【预习新知】
细胞中的水
1．水在生物体中的含量
表一：不同生物体内含水量的比较
生物 水母 鱼类 蛙 藻类 哺乳动物 高等植物
质量分数（%） 97 80-85 78 90 65 60-80
表二：在人的不同发育时期，体内含水量的比较
不同发育期 幼儿 成年人 老年人
质量分数（%） 77 50-65 51
从表中可知：
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思考：为什么人到老年脸上会出现很多皱纹？
2．水在细胞中的存在形式、生理功能。
水在生物体的含量这么高，我们平时似乎并不觉得，那水是以怎样的形式存在于生物体内的呢？又有什么功能呢？请同学完成下表。
存在形式 生理功能
水
领悟：
（1）细胞内自由水和结合水的含量与生物的新陈代谢和抗逆性有关：一般情况下，自由水比例越大，细胞新陈代谢越旺盛，反之，结合水比例大，代谢缓慢，但抗逆性强。
（2）随着抗体代谢情况的变化，自由水和结合水可发生相互转化。
思考：
（1）刚刚收获的小麦种子经曝晒，失去了大量的水分，这些水分属于 ，再将晒干的种子放在试管内用酒精灯加热，试管壁上将出现小水珠，这些水属于 。
（2）什么种子晒干有利于储存？干种子要吸足水才能萌发？
细胞中的无机盐
（一）存在形式：
细胞中大多数的无机盐以 的形式存在。
（二）无机盐的生理功能：
（1）是合成血红蛋白的原料，是合成叶绿素的原料，I 是合成甲状腺激素不可缺少的重要元素，PO3-是合成核苷酸的原料。
故有些无机盐是细胞和生物体中 的重要组成部分。
（2）哺乳动物血液中必须含有量的，如果太低，则动物会出现抽搐现象，如果太高，则出现肌无力。
故许多中无机盐对于维持生物体的 有重要作用。
（3）维持生物体的渗透压、PH、离子平衡。
思考：为什么医生给患急性肠炎的病人补水时，输入的是0.9%的NaCl溶液而不是清水或浓盐水？
领悟：
细胞内无机盐含量是很少的，但却是不可缺少的，如果缺少，细胞正常活动不能维持。
总结：
1．细胞是多种元素和化合物构成的生命系统。
2．活细胞中的这些化合物含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
【巩固训练】
1.水分子是一种极性分子，同时水分子之间也可以相互吸引，形成氢键，氢键易于形成和断裂，水分子的结构决定了其具有多种多样的功能。下列相关叙述正确的是( )
A.氧吸引电子的能力比氢弱，使氧一端带负电荷，氢一端带正电荷
B.水分子中的氢键使其具有较高的比热容，有助于维持生命系统的稳定性
C.结合水主要与蛋白质、脂肪结合，这样就失去了流动性和溶解性
D.将人的红细胞置于质量分数为1.2%的NaCl溶液中，红细胞内结合水的量基本不变
2.水是良好的溶剂，是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物，下列相关说法正确是( )
A.细胞中的葡萄糖、无机盐、花青素、叶绿素等都极易溶于水
B.水具有较高的比热容，因此相对容易沸腾
C.水分子渗透作用的方向是从高浓度溶液向低浓度溶液
D.水是生命之源，一切生物的生命活动都离不开水
3.下列关于水和无机盐的说法，正确的是( )
A.水分解时能释放能量供生命活动需要
B.炎炎夏日在室外作业的人应多喝淡盐水
C.无机盐在细胞中均以离子的形式存在
D.无机盐在生物体内的含量不高，因此其构成元素都是微量元素
4.下列关于无机盐的叙述，错误的是( )
A.人体内缺乏 Fe2+对导致血红素合成异常
B.人体缺乏 Na+会引起神经细胞的兴奋性降低
C.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
D.碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
5.2003年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国的PaulcLauterbur和英国的PeterMansfield，因为他们发明了核磁共振技术，该技术可应用于临床疾病诊断。因为许多疾病会导致组织和器官内水分发生变化，这种变化恰好能在核磁共振图像中反映出来。下列有关叙述错误的是( )
A.构成人体的不同组织和器官含水量是不一样的
B.通过检测水含量的变化进行临床诊断是因为水分具有调节温度的功能
C.细胞中的水功能众多，主要与水分子的极性和水分子间的氢键有关
D.发生病变的器官，细胞中的某些代谢反应速率往往会发生改变
6.细胞内的水可分为自由水和结合水，下列有关水的描述不正确的是( )
A.因为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
B.由于氢键、二硫键的存在，使水具有较高的比热容，利于维持生命系统的稳定
C.带有正电荷及负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此水是良好溶剂
D.因为氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态
7.人们普遍认为原始生命诞生于原始海洋中。水和无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列有关说法正确的是( )
A.水是生命的摇篮，是生命活动的主要承担者
B.晒干的种子细胞内不含水分，便于储藏
C.在生物体内，部分无机盐能以化合物的形式存在
D.植物根吸收的磷元素主要被用来合成脂肪酸、核苷酸
8.乳酸亚铁吸收率较高，可作为铁元素的补充剂，服用乳酸亚铁可以有效治疗缺铁性贫血症。在治疗缺铁性贫血症时，乳酸亚铁中的Fe2+进入人体后的主要功能是( )
A.与乳酸结合维持血浆的酸碱平衡
B.参与血红素的合成，进而形成血红蛋白
C.调节生命活动，促进产生更多红细胞
D.调节无机盐的浓度，防止红细胞吸水破裂
9.氢键是一种弱的引力。下列关于水、水分子与氢键的叙述，错误的是( )
A.水是细胞内的良好溶剂 B.水能运送细胞代谢产生的废物
C.水分子之间的氢键不容易被破坏 D.水在常温下能够维持液态与氢键有关
10.下列关于细胞和生物体内水含量的叙述，错误的是( )
A.生物种类不同，其体内含水量可能有较大差别
B.水一般是活细胞内含量最多的无机化合物
C.活细胞内一般自由水的含量比结合水的多
D.细胞内自由水含量变化不利于适应环境的变化
参考答案
1.答案：D
解析：A、水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合；由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一稍带正电荷，A错误；
B、由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端（正电性区）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，由于氢键的存在，因此氢键是水分子之间形成的，而不是水分子形成的，由于氢键的存在水具有较高的比热容，说明水的温度相对不容易发生改变，有助于维持生命系统的稳定性，B错误；
C、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，C错误；
D、将人的红细胞置于质量分数为1.2%的NaCl溶液中，由于细胞外溶液的渗透压高，因此红细胞会失水，但结合水的量是不变的，D正确。
故选D。
2.答案：D
解析：A、叶绿素易溶于有机溶剂，不易溶于水，A错误；B、由于水具有较高的比热容，因此水的温度相对不容易发生改变，B错误；C、水分子跨越生物膜时，会从低浓度溶液向高浓度溶液扩散，C错误；D、水是生命之源，是活细胞中含量最高的化合物，一切生物的生命活动都离不开水，D正确。
3.答案：B
解析：A、水分解需要能量，A错误；
B、炎炎夏日在室外作业的人，大量出汗会缺失水和无机盐，应多喝淡盐水补充无机盐和水，B正确；
C、无机盐在细胞中大多以离子的形式存在，少数以化合物形式存在，比如CaCO3，C错误；
D、无机盐在生物体内的含量不高，但并都是微量元素，如：镁，D错误；
故选B。
4.答案：C
解析：A、Fe是构成血红素的元素，人体内缺乏Fe2+对导致血红素合成异常，A正确;
B、Na+、Ca2+等离子对于生命活动也是必不可少的，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，B正确;
C、细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在，C错误;
D、碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘以避免甲状腺激素的原料不足，D正确，
5.答案：B
6.答案：B
解析：A、水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合;由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷;水分子的空间结构及电子的不对称分布，使水分子成为一个极性分子，A正确;B、由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。水中没有二硫键，B错误;C、水分子是一个极性分子，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，C正确;D、氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性，D正确。故选B。
7.答案：C
解析：蛋白质是生命活动的主要承担者，A项错误；晒干的种子失去的是自由水，其细胞内仍有结合水，在晾晒过程中，种子细胞内自由水与结合水的比值下降，细胞代谢速率降低，便于种子储藏，B项错误；生物体内的无机盐主要以离子形式存在，但也有一部分能与其他化合物结合，如叶绿素中的Mg，C项正确；脂肪酸由C、H、O三种元素组成，不含磷元素，D项错误。
8.答案：B
解析：A、血浆中的缓冲对与乳酸结合维持血浆的酸碱平衡，A错误;B、由题干信息分析可知，乳酸亚铁吸收率较高，可作为铁元素的补充剂，服用乳酸亚铁可以有效治疗缺铁性贫血症，而Fe2+参与构成红细胞中的血红蛋白，这说明乳酸亚铁中的Fe2+进入人体后的主要功能是参与血红素的合成，进而形成血红蛋白，B正确;C、无机盐并不能参与调节生命活动，C错误;D、红细胞渗透压主要与蛋白质和无机盐有关，但无机盐的浓度并不是主要作用，D错误。
9.答案：C
解析：A、自由水是细胞内良好的溶剂，是许多化学反应的介质，A正确;
B、自由水对于运输营养物质和代谢废物具有重要作用，B正确;
C、水分子之间易形成氢键，氢键易断裂和形成，使水在常温下呈液体状态，具有流动性，C错误;
D、由于水分子之间的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，D正确。
10.答案：D
解析：A、不同种类的生物含水量不同，体内含水量可能有较大差别，通常情况下水生生物比陆生生物含水量要多，比如水母含水量可达97%，A正确;
B、水一般是活细胞内含量最多的无机化合物，B正确;
C、活细胞内一般自由水的含量比结合水的多，结合水大约占细胞内全部水分的4.5%，C正确;
D、代谢旺盛的细胞中，自由水所占比例增加。若细胞中自由水所占比例减少，结合水所占比例增大，有利于抵抗不良环境，D错误。

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