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(共53张PPT)
第2章 组成细胞的分子
第2节　细胞中的无机物
课时目标 1.从结构与功能相适应的视角出发，说明水在细胞中的存在形式和重要作用。(生命观念)
2．分析资料、思考与讨论，举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。(生命观念、科学思维)
3．联系生活实际，倡导节水环保理念和健康生活意识。(社会责任)
一、细胞中的水
1．水的含量
(1)生物体的含水量随着____________的不同有所差别。
(2)水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量______的化合物。
生物种类
最多
2．水的存在形式及作用
项目 自由水 结合水
存在形式 在细胞中呈______状态 与______________ _______相结合
作用 ①细胞内_______________
②参与生物化学反应
③为细胞提供____________
④运送___________和___________中产生的废物 ____________的重要组成部分
游离
细胞内的其他
物质
良好的溶剂
液体环境
营养物质
新陈代谢
细胞结构
3.水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系
二、细胞中的无机盐
1．存在形式和含量
(1)存在形式：大多数以______的形式存在。
(2)含量：无机盐是细胞中含量______的无机物，仅占细胞鲜重的______________。
离子
很少
1%～1.5%
2．无机盐的功能
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．生物种类不同，含水量不同，如陆生生物含水量多于水生生物。(　　　)
提示：陆生生物含水量少于水生生物。
2．生物的含水量与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中含水量高。(　　　)
×
√
3．晒干的种子不含自由水。(　　　)
提示：晒干的种子自由水含量减少，而不是不含自由水。
4．Mg是构成血红素的重要元素。(　　　)
提示：Fe是构成血红素的元素，Mg是构成叶绿素的元素。
×
×
◆名师点睛
自由水和结合水不是固定不变的。温度升高时，水分子可脱离有机分子的束缚，成为自由水；温度降低时，水分子动能减弱，可与有机分子结合，成为结合水。
◆思维启迪
某同学在运动过程中，出现了肌肉抽搐的现象，原因可能是什么？
提示：运动过程中大量出汗，血液中钙离子浓度降低，引起抽搐。
◆视野拓展
1．世界水日
联合国大会将每年的3月22日确定为“世界水日”，宗旨是唤起公众的节水意识，加强水资源保护。
2．无机盐与人体健康
无机盐是存在于体内和食物中的矿物质营养素。人体已发现有20余种必需的无机盐，占人体质量的4%～5%。其中含量较多的(>5 g)为钙、磷、钾、钠、氯、镁、硫7种。
任务一__细胞中的水
种子含水量在贮藏期间应控制在安全含水量以下，如稻、麦、玉米等粮食作物种子安全含水量为12%～13%，棉花、豆类、花生等高油量种子为5%～9%，蔬菜种子为7%～9%。
[问题探究]
1．刚收获的小麦种子，需将其晒干后再储存，在这个过程中，种子丢失的主要是哪种形式的水？晒干后的种子还有活性吗？
答案：该过程中种子丢失的主要是自由水，干种子仍保留有活性。
2．晒干后的种子与浸泡萌发的种子相比，细胞代谢较旺盛的是________，原因是______________________________________________ _____________________________________________________________。
答案：浸泡萌发的种子　浸泡萌发的种子细胞含自由水较多，细胞代谢旺盛
1．自由水与结合水的相互转化
2．自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系
(1)图示
(2)曲线
关于生物体内水分的两个理解误区
(1)误认为水越多越好。水是生命之源，但并不是水越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会因为氧气供应不足而死亡。
(2)误认为晒干的种子不含自由水。晒干的种子失去自由水，并不是不含自由水，而是自由水含量大幅度降低。
1．(2024·南宁高一检测)水是生命之源。下列关于水的叙述，错误的是 (　　)
A．水分子不能为生命活动提供能量
B．不同种类的生物体内含水量不同
C．细胞中自由水的含量远高于结合水
D．水分子具有极性与其空间结构无关
D
解析：
水属于无机物，不能为生命活动提供能量，A正确；不同的生物体内含水量不同，B正确；细胞中自由水的含量远高于结合水(约占4.5%)，C正确；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，D错误。
2．道德经中有言“上善若水，水善利万物而不争”，水具有滋养万物的属性。下列有关水的叙述，错误的是 (　　)
A．水在细胞中绝大部分以自由水的形式存在，可以自由流动
B．结合水一般不参与细胞代谢，是细胞结构的重要组成成分
C．在寒冷的冬季，植物体内自由水与结合水的比值会增大
D．氢键的存在使水具有较高的比热容，意味着水的温度相对稳定
C
解析：
细胞中绝大部分水以自由水的形式存在，可以自由流动，少部分水以结合水的形式存在，A正确；参与细胞代谢的一般是自由水，结合水一般不参与细胞代谢，结合水是细胞结构的重要组成成分，B正确；自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛，在寒冷的冬季，细胞代谢弱，植物体内自由水与结合水的比值会减小，C错误；氢键的存在使水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对稳定，D正确。
3．下图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用，下列相关叙述正确的是 (　　)
A．种子晒干过程中减少的是图中的①，不会导致细胞死亡
B．与萌发种子相比，休眠种子中①/②的值更小
C．水的存在形式由①转变成②，有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性
D．图中的甲可表示“组成细胞结构”，乙可表示“运输营养物质和代谢废物”
D
[答题指导]
解析：
图中①指的是结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分，种子晒干过程中减少的是图中的②自由水，不会导致细胞死亡，A错误；图中②指的是自由水，萌发种子代谢旺盛，自由水含量较多，休眠种子代谢弱，自由水含量较少，因此，与萌发种子相比，休眠种子中①/②的值更大，B错误；①结合水的含量越多，抗逆性越强，故水的存在形式由①结合水转变成②自由水，即结合水减少，不利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性，C错误；①结合水是细胞结构的重要组成成分，故图中的甲可表示“组成细胞结构”，②自由水具有运输营养物质和代谢废物的功能，故乙可表示“运输营养物质和代谢废物”，D正确。
任务二__细胞中的无机盐
1．牛奶和奶粉中都含有钙、铁等元素。其中钙是人体骨骼和牙齿的重要组成成分，铁是血红蛋白的重要组成成分，这说明无机盐的生理作用是___________________________________________________________ _____________________________________________________________。
答案：参与物质组成或构成某些复杂的化合物
2．如果钙离子的含量太低，会出现肌肉抽搐现象，这说明无机盐的生理作用是_____________________________________________________ _____________________________________________________________。
答案：维持细胞和生物体的生命活动
常见无机盐的作用与缺乏症
种类 作用 缺乏时引起的症状
Fe2+ 构成血红素 缺铁性贫血症
Mg2+ 构成叶绿素 植物体叶绿素合成受阻，影响光合作用
Zn2+ 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受影响
Ca2+ 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形，抽搐等
种类 作用 缺乏时引起的症状
I－ 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大，呆小症
B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 “花而不实”
Na＋ 维持神经、肌肉细胞的兴奋性等 神经、肌肉细胞的兴奋性降低，肌肉酸痛、无力等
(1)无机盐并不都以离子的形式存在。如骨骼中的钙以化合物CaCO3的形式存在。
(2)无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，过少和过多都会影响生命活动。
1．人在严重腹泻时会丢失大量的水和无机盐，为防止电解质失衡最宜补充的是 (　　)
A．咖啡 B．淡盐水
C．牛奶 D．茶水
B
解析：
严重腹泻时会丢失大量的水和无机盐，故需要补充淡盐水，B正确。
2．无机盐对生物体的生命活动起着重要作用。下列叙述不正确的是 (　　)
A．血液中Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持生物体的生命活动非常重要
B．人输液时用生理盐水而不是蒸馏水，这说明无机盐在维持细胞的正常形态和功能中具有重要作用
C．无机盐在细胞中含量很少，所以属于微量元素
D．哺乳动物体内Na＋缺乏，会导致肌肉酸痛、无力
C
解析：
血液中Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，A正确；人输液时用生理盐水而不是蒸馏水，这说明无机盐在维持细胞的正常形态和功能中具有重要作用，B正确；无机盐中也包含大量元素，如N、P、Mg等，C错误；哺乳动物体内Na＋缺乏，会导致肌肉酸痛、无力等，D正确。
水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如下图。
水与种子萌发——生命观念
设计1：考查知识迁移能力与生命观念
(1)植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要以________的形式存在。经阶段 Ⅰ 吸水后，种子中的水主要是以________的形式存在。
设计2：考查对实验结果的分析能力
(2)在阶段 Ⅱ ，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段 Ⅰ ，代谢速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段 Ⅰ 。
设计3：考查解决问题与长句表达能力
(3)进入阶段 Ⅲ 后，种子吸水量持续上升，这是因为____________ _____________________________________________________________。
答案：(1)结合水　自由水　
(2)小于　大于　
(3)胚根突破种皮，幼苗代谢活动需要更多的水
解析：
(1)风干种子细胞中自由水含量较少，水主要以结合水的形式存在。经阶段 Ⅰ 吸水后，种子中自由水含量升高，水主要是以自由水的形式存在。(2)根据图示可知，在阶段 Ⅱ ，种子吸水量变化不大，故种子吸水速率小于阶段 Ⅰ ；随自由水含量的增加，种子代谢强度大大增加，故代谢速率大于阶段 Ⅰ 。(3)由图可知，在阶段 Ⅲ ，胚根突破种皮，进入幼苗生长时期，代谢加快，需要更多的水分，因此进入阶段 Ⅲ 后，种子吸水量持续上升。
1．一头牛耕地时突然发生抽搐，兽医除对症下药外，还需注射一定量的 (　　)
A．生理盐水 B．葡萄糖液
C．葡萄糖酸钙 D．淀粉和蔗糖
C
解析：
哺乳动物发生抽搐主要是由血钙含量太低引起的，因此对于发生抽搐的牛，兽医除对症下药外，还需注射一定量的葡萄糖酸钙溶液，C正确。
2．(2024·柳州高一检测)在植物无土栽培实践中，某同学使用了NH4NO3、CaCl2·2H2O、KH2PO4及各种微量元素配制而成的培养液培养植物，在CO2等适宜环境条件下，植物仍无法正常生长。从元素种类角度分析，最可能的原因是缺少了以下哪种化合物 (　　)
A．CuSO4 B．MgSO4
C．K2SO4 D．NaCl
B
解析：
植物需要的大量元素是C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。由题意“使用了NH4NO3、CaCl2·2H2O、KH2PO4及各种微量元素配制而成的培养液培养植物”可知，微量元素齐全，缺少了S、Mg元素，故应该适量补充MgSO4，B正确。
3．水是生命之源，是一切生命活动的基础。下列关于水的说法，正确的是 (　　)
A．水是多种生物化学反应的产物，但不能参与生物化学反应
B．水分子是极性分子，能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物
C．水分子之间形成氢键会释放热量，1个水分子可以与2个水分子形成氢键
D．通常情况下水是细胞内含量最多的化合物，越冬的植物体内自由水与结合水比值升高
B
解析：
水是多种生物化学反应的产物，也能参与生物化学反应，A错误；水分子是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此水分子是细胞内良好的溶剂，能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物，B正确；水分子之间形成氢键会释放热量，1个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，C错误；通常情况下，活细胞中含量最多的化合物是水，细胞中结合水所占比例增大，有利于抵抗不良环境，因此越冬的植物体内自由水与结合水比值下降，D错误。
4．(2024·桂林高一检测)种庄稼有一句谚语“缺肥黄，多肥倒，不怕种子旱，就怕倒春寒”。下列解释错误的是 (　　)
A．缺肥黄：无机盐不足可导致叶绿素合成减少，叶片发黄
B．多肥倒：施肥过量可使根细胞因吸收过多无机盐而致细胞失水
C．不怕种子旱：将种子晒干以减少细胞内的自由水，有利于储存
D．就怕倒春寒：温度过低对幼苗的伤害大于种子
B
解析：
镁是合成叶绿素的重要成分，无机盐不足可导致叶绿素合成减少，叶片发黄，A正确；若一次性给农作物施肥过多，会使土壤溶液浓度过高，大于植物细胞液的浓度，植物细胞不能吸水，反而会失水，导致植物因失水而萎蔫，造成“烧苗”现象，B错误；晒干种子时，自由水蒸发出来，细胞中自由水的含量减少，代谢水平降低，有机物的消耗减少，便于储藏，C正确；因为种子处于休眠状态，新陈代谢活动较弱，对环境的适应能力更强，因此，温度过低对幼苗的伤害大于种子，D正确。
5．(2024·沧州高一检测)开心果已成为世界第五大坚果作物，它具有耐旱、抗热等特性，含有丰富的有机物、无机盐(如钾、钠、铁、钙)等。下列关于开心果的元素与物质组成的叙述，正确的是 (　　)
A．无机盐在细胞中多以化合物形式存在，少数以离子形式存在
B．坚果比较干、硬，所以结合水的含量远远多于自由水，以利于其耐受干旱
C．细胞中钾、钙、镁元素含量远多于硼元素，B在细胞中含量较少，属于微量元素
D．在开心果植株中含量最多的化合物是糖类
C
解析：
无机盐在细胞中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；一般细胞中自由水的含量远远多于结合水，而结合水与自由水的比值越大，抗旱性越好，B错误；大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等，细胞中大量元素含量大于微量元素含量，C正确；在开心果植株中含量最多的化合物是水，D错误。
6．冬小麦一般在9月中下旬至10月上旬播种，翌年5月底至6月中下旬成熟。在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，冬小麦体内会发生一系列适应低温的生理变化，抗寒能力逐渐增强。翌年，农民在储存小麦种子前，需将刚收获的小麦种子晒干后，再收进粮仓存放。请回答下列有关问题：
(1)活细胞中含量最多的化合物是____________________________ __________________________________________。
(2)冬小麦在冬天来临前，________的比例会逐渐降低，而________的比例会逐渐上升，原因是_____________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)农民晒种时小麦种子失去的主要是以________的形式存在于细胞中的水。当把种子晒干后放在试管中点燃，直至燃成灰烬，此过程中失去的水分主要是________，灰烬是________。
(4)储存小麦种子前，如果暴晒的时间不够长，那么在粮仓中储存时小麦会产热导致霉烂。通过上述事实可以看出，细胞的代谢强弱与细胞的________________有密切联系。
答案：(1)水
(2)自由水　结合水　避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身
(3)自由水　结合水　无机盐
(4)自由水含量(或自由水与结合水的比值)
解析：
(1)活细胞中含量最多的化合物是水，水在细胞中的存在形式是自由水和结合水。(2)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，原因是避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。(3)农民晒种时小麦种子失去的主要是以自由水的形式存在于细胞中的水。当把种子晒干后放在试管中点燃，直至燃成灰烬，此过程中失去的水分主要是结合水，灰烬是无机盐。(4)储存小麦种子前，如果暴晒的时间不够长，在粮仓中储存时小麦会产热导致霉烂。通过上述事实可以看出，细胞的代谢强弱与细胞的自由水含量有密切联系。

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