资源简介

1.1水和无机盐是构成细胞的重要无机物
基础巩固
1.大量元素与微量元素
细胞中的元素根据含量不同，可分为______和______。大量元素包括______、______、______、______、______、______、K、Ca、Mg 等；微量元素包括 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。其中，______、______、______、______这四种元素在细胞中含量很高，是构成细胞的基本元素。
2.元素的作用
C 是构成细胞的______元素，因为生物大分子都以______为基本骨架；H、O、N 等元素参与构成细胞中的各类化合物，如蛋白质、核酸、糖类和脂质等，这些化合物是细胞生命活动的______。
知识点二：水为生命活动提供了条件
1.水在细胞中的含量
水是细胞中含量______的化合物，不同种类的细胞中，水的含量有所不同；一般情况下，代谢旺盛的细胞中，水的含量______。
2.水的存在形式
自由水：是细胞内____________的水，约占细胞内全部水分的 95.5%。自由水是细胞内的____________，许多物质溶解在这部分水中；细胞内的许多____________也都需要有水的参与；自由水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时，把各个细胞在新陈代谢中产生的废物运送到排泄器官或者直接排出体外，因此自由水还具有________________________的作用。
结合水：是细胞内与其他物质相结合的水，约占细胞内全部水分的 4.5%。结合水是______的重要组成成分。
3.自由水与结合水的关系
自由水和结合水在一定条件下可以______。例如，当细胞代谢旺盛时，自由水含量______，结合水含量______；当细胞处于休眠状态时，自由水含量______，结合水含量______ 。
知识点三：无机盐与细胞生活密切相关
1.无机盐在细胞中的存在形式
无机盐在细胞中主要以______的形式存在，少数以化合物的形式存在，如叶绿素中的 Mg、血红蛋白中的 Fe 等。
2.无机盐的功能
维持细胞和生物体的______。例如，哺乳动物血液中 Ca 含量过低，会出现______等症状；含量过高，则会出现肌无力等症状。
维持细胞的______。如人体细胞外液渗透压的 90% 以上来源于______和 Cl 。
参与细胞内复杂的生命活动。例如，碘是合成甲状腺激素的原料，缺乏碘会导致甲状腺激素合成不足，引起甲状腺肿大。
强化提升
1.新收获的谷物种子需要晒干，干种子中水的含量约为13%~15%，下列相关说法不正确的是（ ）
A.晒干脱去的主要是细胞中的自由水
B.水分散失有助于减少种子的代谢损失
C.晒干的种子细胞中结合水比例将减少
D.晒干的种子比鲜活的种子抗逆能力更强
2.“水是生命之源”，同时水还能缓和温度变化，使得生物体的温度保持相对稳定，这是因为（ ）
A.水是极性分子，能够提供能量 B.水分子间存在氢键
C.水参与细胞中某些代谢 D.水能溶解和运输营养物质
3.生物体内的含水量可以变化，自由水和结合水可以相互转化，下列曲线不正确的是（ ）
A. B.
C. D.
4.某时节植物细胞中自由水与结合水的相对含量变化如图，此时节最可能是（ ）
A.泥融飞燕子，沙暖睡鸳鸯 B.小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头
C.晴空一鹤排云上，便引诗情到碧霄 D.黄狗身上白，白狗身上肿
5.下列有关水与生命活动的说法，不正确的是（ ）
A.水分子的极性特征使带有正电荷或负电荷的分子、离子都容易与水结合
B.正在萌发的种子中自由水与结合水的比值下降
C.北方冬小麦在冬天来临前，结合水的比例上升
D.水分子间氢键的存在，使水有较高的比热容，利于维持生命系统的稳定
6.苹果含有Zn，Zn是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素。儿童缺Zn会导致大脑发育不完善，因此，苹果又被称为“记忆之果”。这说明无机盐离子作用是（ ）
A.对维持酸碱平衡有重要作用 B.对维持细胞形态有重要作用
C.对调节细胞渗透压有重要作用 D.以上答案均不正确
7.无机盐与生命活动密切相关。下列实例不能体现无机盐功能的是（ ）
A.在缺镁环境中，植物叶片会发黄
B.长期碘摄入不足，人容易出现甲状腺肿大
C.同一植株中，幼叶细胞的新陈代谢比老叶细胞旺盛
D.医生给病人输液时，常把药剂溶解于生理盐水中
8.无机盐与生命活动密切相关。下列实例不能体现无机盐功能的是（ ）
A.在缺镁环境中，植物叶片会发黄
B.长期碘摄入不足，人容易出现甲状腺肿大
C.同一植株中，幼叶细胞的新陈代谢比老叶细胞旺盛
D.医生给病人输液时，常把药剂溶解于生理盐水中
9.无机盐能维持生物体正常的生命活动。下列为若干确定无机盐X是不是植物生长所必需的实验方案，其中正确的设计是（ ）
①以土壤为基质，浇缺少无机盐X的“完全培养液”
②以土壤为基质，浇完全培养液
③不用基质，只用缺少无机盐X的“完全培养液”
④不用基质，只用完全培养液
⑤不用基质，只用含无机盐X的培养液
A.以①为实验组，②为对照组 B.以③为实验组，④为对照组
C.以③为实验组，⑤为对照组 D.以④为实验组，⑤为对照组
10.生物有各种各样的过冬方法。植物在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。如图一为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。请据图一回答下列问题：
（1）冬小麦的含水量从9月至12月处于__________（上升、不变、下降）趋势，原因是_____________________。
（2）水在冬小麦根细胞内的主要作用有__________（答出两点即可）。
（3）农业上种子晒干便于储藏，理由是____________。
（4）科学家研究冬小麦的种子萌发过程，通过定生化方法测定种子萌发过程中胚的鲜重变化，得到了如图二曲线数据。通过不休眠的种子与休眠的种子胚的鲜重比较，得出结合水与自由水比值低的是___________种子；将一粒冬小麦种子点燃，待它烧尽时可见到灰白色的灰烬，灰烬的成分是__________。
拓展拔高
1.在人体不同组织中水的存在形式与其功能直接相关，血液中的水主要是自由水，有利于物质运输，心肌中的水主要是结合水，可以维持肌肉细胞的形态，有利于肌肉的收缩。下列关于生物组织中水的叙述，正确的是（ ）
A.人体不同组织的形态与含水量直接相关，含水量相同的组织，形态一定相同
B.自由水在细胞中参与众多化学反应，但不能参与细胞结构的组成
C.不同物质与水的结合能力不同，同一细胞不同时期水的结合方式不变
D.温度下降会影响哺乳动物体内自由水和结合水的比值，使动物抵抗寒冷的能力增强
2.研究发现用不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持；用含有少量Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时。这说明Ca2+和K+（ ）
A.是构成细胞某些复杂化合物的重要成分
B.对维持血浆的正常浓度有重要作用
C.对维持生物体正常生命活动有重要作用
D.为蛙心脏的持续跳动直接提供能量
3.人类的生活生产与水密切相关。下列关于水的叙述错误的是（ ）
A.水是良好溶剂，是因为水是极性分子，易与其他分子结合
B.动植物细胞的细胞膜上存在多种水通道蛋白，利于水的吸收
C.因为水有较高的比热容，农业上低温时可以采取灌深水来预防稻谷减产
D.冬季来临过程中，冬小麦的自由水下降而结合水上升，但自由水相对含量始终高于结合水
4.下列关于细胞中的无机物叙述正确的是（ ）
A.细胞中的无机盐均以离子的形式存在
B.饮料中的水进入细胞，可起到溶剂和运输的作用
C.饮料中无机盐能被人体直接吸收，可以快速提供能量
D.大量出汗后，需要补充无机盐，主要目的是维持人体酸碱平衡
5.下图表示某地小麦遭受不同程度干旱影响过程中，叶片相对含水量，结合水和自由水的相对含量变化的数据分析，据图分析下列说法错误的是（ ）
A.由图可知，叶片中相对含水量的减少主要是自由水含量减少导致的
B.植物在抵抗干旱影响过程中，细胞内自由水转变成结合水
C.随干旱影响程度增加，细胞吸水能力下降造成细胞中相对含水量减少
D.细胞中的结合水主要与多糖、蛋白质等分子结合参与细胞构成
6.下列有关水和无机盐的叙述，错误的是（ ）
①Mg2+是叶绿素、血红蛋白等分子的组成成分
②生物体内许多化学反应需要水的参与，结合水是细胞结构的组成成分之一
③水既是细胞内良好的溶剂，又是生物体内物质运输的主要介质
④缺铁会引起儿童佝偻病
⑤不同种类的生物体的含水量大致相同，体现了生物界的统一性
⑥无机盐有维持细胞内酸碱平衡的作用
A.①④⑤ B.④⑤⑥ C.①⑤⑥ D.②③⑤
7.水分子具有的结构决定了它多种多样的功能。下列叙述错误的是（ ）
A.一个水分子的氧端靠近另一个水分子的氢端形成的一种弱的引力称为氢键
B.氢键使水具有较高的比热容，因此，水有助于维持生命系统的稳定性
C.结合水与细胞中的其他物质相结合，失去流动性，占细胞中水的绝大部分
D.自由水与结合水的比例处于动态变化中，有利于生物体适应环境的多种变化
8.结合下列曲线分析，有关无机物在生物体内含量的说法错误的是（ ）
A.曲线①可表示人体细胞内自由水与结合水的比值随年龄的变化
B.曲线②可表示细胞新陈代谢强度随自由水与结合水比值的变化
C.曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，种子内无机盐的相对含量变化
D.曲线①可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化
9.植物在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。如图一为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。请据图回答下列问题：
（1）冬小麦的含水量从9月至12月处于下降趋势，请解释原因：______。
（2）水在冬小麦根细胞内的主要作用有______（答出两点即可）。
（3）农业上种子晒干便于储藏，理由是______。
（4）科学家研究冬小麦的种子萌发过程，通过一定生化方法测定种子萌发过程中胚的鲜重变化，得到了如图二曲线数据。通过不休眠的种子胚与休眠的种子胚的鲜重比较，得出结合水与自由水比值低的是______种子；将一粒冬小麦种子点燃，待它烧尽时可见到灰白色的灰烬，灰烬就是______。
10.生物离不开水，没有水就没有生命；无机盐虽然含量不多，但是当某些无机盐缺乏时，生命活动难以正常进行。
（1）水在细胞中以两种形式存在，其中结合水的功能是______。随着气温下降，冬小麦细胞中自由水与结合水含量的比值_____，抗寒能力______。
（2）在一些地区种植的冬小麦经常出现白苗病。现在有两种观点，观点一认为是土壤中缺锌引起的，理由是锌是许多酶的活化剂，缺锌导致与叶绿素合成有关的酶活性降低，使叶片失绿；观点二认为是土壤中缺镁引起的，理由是镁是构成叶绿素的元素，缺镁导致叶绿素无法形成。有同学利用三组长势相同的冬小麦幼苗完成下列实验，探究哪种观点正确。回答下列问题：
组别 培养液 实验处理 观察指标
A 全素培养液 相同且适宜条件下培育相同的一段时间 幼苗的生长发育状况
B 缺锌培养液
C 缺镁培养液
①预测实验结果与结论：若B组冬小麦幼苗表现出白苗病，而A、C组正常生长，则观点一正确：若______，则观点二正确；若______，则观点一和观点二都不正确：若______，则观点一和观点二都正确。
②若实验证明冬小麦白苗病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，进一步证明该观点正确，还应增加的实验步骤是______，增加步骤后预期的实验结果是______。
答案及解析
基础巩固
知识点一
1.大量元素；微量元素；C；H；O；N；P；S；C；H；O；N
2.最基本；碳链；物质基础
知识点二
1.最多；较高
2.可以自由流动；良好溶剂；生物化学反应；运输营养物质和代谢废物；细胞结构
3.相互转化；增加；减少；减少；增加
强化提升
1.答案：C
解析：种子晒干脱去的主要是自由水，A正确；水分散失可以降低细胞代谢速率，有助于减少种子的代谢损失，B正确；晒干的种子中结合水所占比例增加，故其比鲜活的种子抗逆能力强，C错误，D正确。
2.答案：B
解析：水是极性分子，是良好的溶剂，营养物质和代谢废物可以通过溶解于水中进行运输，但是与保持温度的相对稳定无关，A错误；水分子间存在氢键，具有良好的比热容，使得生物体的温度保持相对稳定，B正确；水能参与细胞的某些代谢反应，但是与保持温度的相对稳定无关，C错误；水能溶解和运输营养物质，但是与保持温度的相对稳定无关，D错误。
3.答案：D
解析：自由水含量上升，结合水含量下降，细胞代谢速率加快，A正确；随着年龄的增长，细胞代谢速率变低，此时细胞中自由水和结合水的比值下降，B正确；随着小麦开花后时间的延长，细胞中水分的含量会有所下降，C正确；9-11月气温逐渐下降，细胞代谢活动减弱，则细胞中结合水和自由水的比值会上升，表现为抗寒性增强，D错误。
4.答案：D
解析：由图可知，细胞中的自由水减少、结合水增多，所以自由水/结合水的比值减小，抵抗不良环境的能力增强，说明此时节应该是冬天，四个选项中的描述依次对应春天、夏天、秋天、冬天，D符合题意。
5.答案：B
解析：水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为极性分子，该特性使带有正电荷或负电荷的分子、离子都容易与水结合，A正确；正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞代谢越旺盛，B错误；气温下降时，细胞内结合水的比例上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身，C正确；水分子间氢键的存在，使水有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，利于维持生命系统的稳定，D正确。
6.答案：D
解析：由题意可知，Zn是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺Zn，就会导致大脑发育不完善，这说明Zn对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。
故选D。
7.答案：C
解析：镁是构成叶绿素的元素，缺镁会导致叶片发黄，A正确；碘是合成甲状腺激素的元素，缺碘使甲状腺激素分泌不足，TRH和TSH分泌增加，进而导致甲状腺肿大，B正确；同一植株中，幼叶细胞的新陈代谢比老叶细胞旺盛与自由水含量等有关，不能体现无机盐功能，C错误；生理盐水能维持细胞的渗透压平衡，故输液时常把药剂溶解于生理盐水中， D正确。
8.答案：C
解析：镁是构成叶绿素的元素，缺镁会导致叶片发黄，A正确；碘是合成甲状腺激素的元素，缺碘使甲状腺激素分泌不足，TRH和TSH分泌增加，进而导致甲状腺肿大，B正确；同一植株中，幼叶细胞的新陈代谢比老叶细胞旺盛与自由水含量等有关，不能体现无机盐功能，C错误；生理盐水能维持细胞的渗透压平衡，故输液时常把药剂溶解于生理盐水中， D正确。
9.答案：B
解析：分析题意可知，实验的目的是确定“无机盐X是不是植物生长所必需的”，则实验的自变量为是否加入无机盐X，加入的为对照组，不加的为实验组，土壤中的成分复杂，为了防止土壤中可能含有的无机盐对实验结果造成影响，因此以④为对照组，③为实验组，故选B项。
10.答案：（1）下降；随着冬季来临，气温下降，细胞中自由水的含量显著下降有助于抵抗低温冻害
（2）水是冬小麦根细胞的重要组成成分；水是冬小麦根细胞内良好的溶剂；水参与冬小麦根细胞内的生化反应
（3）将种子晒干就是减少了其中自由水的含量而使其代谢水平降低，便于储藏
（4）不休眠的；无机盐
解析：（1）结合图示可以看出，冬小麦的含水量从9月至12月处于下降趋势，其中下降的是自由水，因为随着冬季来临，气温下降，细胞中自由水含量显著下降，而结合水含量上升，有助于抵抗低温冻害。
（2）水在冬小麦根细胞内的主要作用有：（结合）水是冬小麦根细胞的重要组成成分；（自由）水是冬小麦根细胞内良好的溶剂；（自由）水参与冬小麦根细胞内的生化反应，如参与有氧呼吸过程。
（3）农业上将种子晒干就是减少了其中自由水的含量，进而可使其代谢水平降低，便于储藏。
（4）据曲线数据，通过不休眠种子与休眠种子胚的鲜重比较，自由水与代谢程度有关，代谢旺盛的细胞中，自由水相对含量多，结合水相对含量少，因此得出结合水与自由水比值低的是不休眠的种子；将一粒冬小麦种子点燃烧尽时可见到灰白色的灰烬，灰烬就是无机盐。
拓展拔高
1.答案：B
解析：组织的形态与含水量以及水的存在形式有关，但主要由组织细胞的种类和功能决定，故含水量相同，组织形态不一定相同，A错误；自由水在细胞中能参与众多化学反应，但不能参与细胞结构的组成，参与细胞结构组成的是结合水，B正确；不同物质与水的结合能力不同，同一细胞不同时期水的结合方式可能有差异，C错误；哺乳动物为恒温动物，温度下降不会影响体内自由水和结合水的转化，D错误。
2.答案：C
解析：A、题干信息中没有体现Ca2+和K+的作用是构成细胞某些复杂化合物的重要成分，A错误；
B、题干信息未提及Ca2+和K+对维持血浆的正常浓度有重要作用，B错误；
C、该实验说明Ca2+和K+对于维持心肌收缩具有重要功能，即无机盐对于维持生物体正常生命活动有重要作用，C正确；
D、无机盐不能为生命活动提供能量，D错误。故选C。
3.答案：D
解析：A、水是极性分子，带电分子（或离子）易与水结合，因此水是一种良好的溶剂，A正确；
B、动植物细胞的细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，细胞膜上存在多种水通道蛋白，有利于水的吸收，B正确；
C、水的比热容较高，意味着其温度不容易发生改变，因此农业上低温时可以采取灌深水来预防稻谷减产，C正确；
D、自由水和结合水可以相互转化，冬小麦结合水含量上升的原因是一部分自由水转化成结合水，从而有利于抵抗低温冻害，自由水相对含量低于结合水，D错误。故选D。
4.答案：B
解析：A、细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在，A错误；B、饮料中的水有自由水和结合水，其中的自由水进入细胞，可起到溶剂和运输的作用，B正确；C、无机盐不能为细胞提供能量，C错误；D、大量出汗后，需要补充无机盐，主要目的是维持人体渗透压的平衡，D错误。
5.答案：C
解析：A、由图可知，叶片中结合水的含量增加，自由水含量减少，所以叶片中相对含水量的减少主要是自由水含量减少导致的，A正确；
B、干旱等不良环境下，细胞内自由水会转变成结合水，以抵抗不良环境，B正确；
C、干旱影响程度增加，细胞失水量增加，细胞液浓度增大，细胞吸水能力上升，C错误；
D、结合水是细胞结构的组成部分，主要与多糖、蛋白质等分子结合参与细胞构成，D正确。故选C。
6.答案：A
解析：①Mg2+是叶绿素的组成成分，Fe2+是血红蛋白的组成成分，①错误；
②生物体内许多化学反应需要自由水的参与，如光合作用和呼吸作用等，而结合水是细胞结构的组成成分之一，②正确；
③自由水是良好的溶剂，许多物质溶解在水中运输，因此水是生物体内物质运输的主要介质，③正确；
④铁是合成血红蛋白的原料，缺铁会引起贫血，缺钙会引起儿童患佝偻病，④错误；
⑤不同种类的生物体的含水量是不同的，如水母中含水量极高，⑤错误；
⑤无机盐具有维持细胞内酸碱平衡的作用，如人体内环境中的碳酸氢根和磷酸氢根等，⑥正确。故选：A。
7.答案：C
解析：结合水与细胞中的其他物质相结合，失去流动性，约占细胞中水的4.5%，C错误。
8.答案：C
解析：随着年龄的增长，人体细胞含水量逐渐减少，主要是自由水含量减少，而结合水含量不会明显减少，故自由水与结合水的比值将减小，与曲线①变化趋势相似，A正确；随细胞内自由水与结合水的比值升高，代谢增强，当其超过一定的值后，细胞代谢速率保持相对稳定，B正确；新鲜的玉米种子被烘干的过程中所含水分越来越少，而无机盐没有损失，故种子中无机盐相对含量（百分比）逐渐增加，最后达到一恒定值，但不会减少，C错误。
9.答案：（1）随着冬季来临，气温下降，细胞中自由水的含量显著下降，有助于抵抗低温冻害
（2）水是冬小麦根细胞的重要组成成分：水是冬小麦根细胞内良好的溶剂；水参与冬小麦根细胞内的生化反应
（3）将种子晒干，减少了其中自由水的含量，使其代谢水平降低，便于储藏（4）不休眠的；无机盐
解析：（1）（2）（3）掌握自由水和结合水的功能、含量比例与细胞代谢和抗逆性的关系是解决本题的关键，具体见。
（4）比较不休眠的种子胚与休眠的种子胚的鲜重，自由水与代谢程度有关，代谢旺盛的细胞中，自由水相对含量多，结合水相对含量少，因此得出结合水与自由水比值低的是不休眠的种子；将一粒冬小麦种子点燃，烧尽时见到的灰白色灰烬是无机盐。
10.答案：（1）细胞结构的重要组成部分；减小；增强
（2）C组冬小麦幼苗表现出白苗病，而A、B组正常生长；A、B、C两组冬小麦幼苗均正常生长；B、C两组冬小麦幼苗均表现出白苗病，而A组正常生长；在已出现白苗病的B组内加入含锌的培养液（适量的锌离子），相同条件培养一段时间；B组冬小麦幼苗白苗病病症消失，正常生长
解析：（1）①水在细胞内有两种存在形式，自由水和结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分。自由水是细胞内良好的溶剂，许多种物质都能够在水中溶解；自由水还参与细胞内的化学反应；参与运输营养物质和代谢废物等。
②由图可知，随着气温下降，冬小麦细胞中自由水含量减少，结合水含量增加，自由水与结合水含量的比值减小，细胞代谢减弱，抗寒能力增强。
（2）镁是构成叶绿素的元素，缺镁会导致叶绿素无法合成。②若要进一步证明冬小麦的白苗病是由缺锌引起的，还需要向已出现白苗病的B组加入含锌培养液，相同条件下培养相同时间。若B组冬小麦幼苗的白苗病病症消失，正常生长，则可证明该观点正确。

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