2022-2023学年 人教版 必修1 细胞中的无机物 教案

1、第2节细胞中的无机物核 心 素 养 解 读1.生命观念认同一切生命活动都离不开水。2科学思维利用生活中的现象（如新鲜种子晾晒前后）理解自由水与结合水的转化及其与代谢的关系。知 识 网 络晨读必背1.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水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。3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。4细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。5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%。6一

2、些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分，许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。一、细胞中的水1水的特性（1）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，水是良好的溶剂。（2）水分子之间可以形成氢键，水具有较高的比热容。2含量（1）生物体的含水量随着生物种类不同而有所差别。（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。3存在形式及生理作用存在形式自由水结合水概念细胞中以游离的形式存在的水细胞中与其他物质相结合的水含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%功能细胞内良好的溶剂参与细胞内的生物化学反应为细胞提供液

3、体环境运送营养物质和新陈代谢中产生的废物是细胞结构的重要组成部分4.自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系（1）自由水/结合水值越大，细胞的代谢就越旺盛。（2）结合水/自由水值越大，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存在形式及含量（1）存在形式：大多数以离子形式存在。（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%。2无机盐的功能（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，动物会出现抽搐等症状。（3）维持细胞的酸碱平衡。（1）不同生物含水量不同可能与其生存环境有关。（）（2）不

4、同细胞内自由水与结合水的比例基本相同。（）（3）越冬植物的细胞内自由水含量相对较高。（）（4）晒干的种子细胞内不含有水分，导致细胞代谢停止，有利于种子长时间储存。（）（5）哺乳动物的血液中若Ca2含量太高，动物会出现抽搐等症状。（）（6）夏季植物叶片由绿变黄，可能是土壤中缺镁所致。（）（7）正常人饮食不当出现贫血，可能是食物中缺铁所致。（）（8）剧烈运动大量出汗后，补充水分的首选是凉开水。（） 1不同生物体、同一个体的不同发育时期的含水量是否相同？提示：（1）生物种类：水生生物陆生生物。（2）生长发育时期：幼儿时期成年时期老年时期；作物幼嫩部分作物成熟部分。（3）组织、器官种类和代谢程度：血液

5、骨骼肌牙齿。2细胞内自由水、结合水的相互转化的条件是什么？提示：自由水 eq o(,sup7(温度降低),sdo5(温度升高) 结合水3细胞内自由水、结合水的比值与代谢、抗逆性的关系如何？提示： eq x(aal(自由水与,结合水相,对比值) eq x(比值大) eq x(aal(新陈代谢旺盛，,但抗逆性较差) eq x(比值小) eq x(aal(新陈代谢缓慢，,但抗逆性较强) 判断自由水、结合水比例变化的方法（1）看环境条件是否恶化，若环境条件恶化，则自由水相对含量下降，结合水相对含量上升。（2）看生命活动强度或状态的变化，若生命活动增强，则自由水相对含量上升，结合水相对含量下降。（3）自

6、由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系图示：（4）水在生产中应用的实例及原理种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量；种子储存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长储存时间。精典例题1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，植株含水量总体呈下降趋势。冬小麦在不同时期含水量变化关系如图所示。下列说法错误的是（）A.冬小麦的含水量从9月至12月处于下降趋势，主要是因为自由水含量下降B冬小麦结合水含量上升比较多有利于抵抗低温冻害C收获的小麦种子晒干后无自由水，以降低代谢，有利于储藏D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

7、水【解析】据图可知，从9月至12月，冬小麦自由水含量下降，结合水含量升高，因此如果冬小麦的含水量从9月至12月处于下降趋势，主要是因为自由水含量下降，A正确；结合水与植物的抗逆性有关，结合水越多，抗逆性越强，冬小麦结合水含量上升比较多有利于抵抗低温冻害，B正确；收获的小麦种子晒干后自由水含量下降，以降低代谢，有利于储藏，不是没有自由水，C错误；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，D正确。故选C。【答案】C名师点拨关于生物体内水的三个“并不是”（1）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死亡。（2）晒干

8、的种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。（3）细胞内的结合水并不是在细胞内单独存在，而是吸附在纤维素、淀粉和蛋白质等大分子表面，作为细胞的结构成分。 1无机盐的存在形式有哪些？提示：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，然而无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的Ca以CaCO3的形式存在。2无机盐在细胞内含量低，是不是会因此不影响其生命活动？提示：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，过少和过多都可能影响生命活动。无机盐的生理功能功能举例细胞内某些复杂的化合物的重要组成成分Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素参与并维持生命体的生命活动哺

9、乳动物血液中必须含有一定量的Ca2，如果血液中Ca2的含量过低，动物会出现抽搐等症状维持生物体内的平衡渗透压的平衡Na、Cl对维持细胞外液渗透压起重要作用，K则对维持细胞内液渗透压起重要作用酸碱平衡（即pH平衡）人血浆中的HCO eq oal(,3) 、HPO eq oal(2,4) 等对血浆pH的稳定起重要作用2.举例细胞中常见无机盐的作用及含量异常情况无机盐作用含量异常I甲状腺激素的组成成分缺乏时患地方性甲状腺肿；婴、幼儿缺乏患呆小症Fe2血红素的组成成分缺乏时患缺铁性贫血症Ca2降低神经系统的兴奋性血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力Mg2叶绿素的组成成分缺乏会导致叶片发黄

10、K促进植物体内淀粉的运输；维持动物细胞内液的渗透压缺乏时植物抗逆能力减弱，易受病害侵袭精典例题2一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的5小块，进行田间实验。除施肥不同外，其他田间管理措施均相同。实验结果如表：地块甲乙丙丁戊施肥情况尿素磷酸二氢钾磷酸二氢铵硫酸铵不施肥小麦收获量/kg55.5655.4456.8865.2655.11从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是（）AKBNCPDS【解析】甲、乙、丙、丁、戊除施肥不同外，其他田间管理措施相同，由小麦收获量可看出，施用尿素、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、不施肥时产量

11、均在55 kg左右，只有施用硫酸铵的情况下，小麦产量最高为65.26 kg，而其他四个地块的产量无明显区别，说明增产与S有关，D正确。故选D。【答案】D 1水是活细胞中含量最多的化合物，由于它具有一些特有的物理化学属性，使其在生命起源和形成细胞有序结构方面起着关键作用。下列有关说法错误的是（C）A水能参与物质运输与其流动性有关B细胞中的多种物质能够溶解于水中与水分子的极性有关C由于干种子中的结合水被去除，导致细胞结构的破坏和生物活性的丧失D由于结合水失去了流动性和溶解性，导致结合水的功能与自由水不同解析：自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用，水能参与物质运输与其流动性有关，A正确；自

12、由水是良好的溶剂，细胞中的多种物质能够溶解于水中与水分子的极性有关，B正确；干种子晒干过程中，主要失去自由水，干种子中的结合水并未被去除，仍有生物活性，C错误；根据结构与功能相适应的观点，由于结合水失去了流动性和溶解性，故导致结合水的功能与自由水不同，D正确。故选C。2水是细胞的重要组成成分，在细胞中以自由水和结合水的形式存在。下图为水的存在形式及其功能的部分概念图，据图分析错误的是（B）A甲表示的是“组成细胞的结构”，若该部分水失去会导致细胞死亡B若乙表示“维持生命系统的稳定性”，这是水具有较低的比热容决定的C干旱时，细胞内自由水与结合水的比值减小，其抵抗干旱的能力增强D升温时，细胞内自由水

13、与结合水的比值增大，其细胞代谢水平会升高解析：甲表示“组成细胞的结构”，结合水是细胞结构的重要组成成分，如果这部分水失去会导致细胞死亡，A正确；若乙表示“维持生命系统的稳定性”，水由于氢键的存在，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，B错误；结合水越多，抗逆性越强，干旱时，细胞内自由水与结合水的比值减小，细胞的新陈代谢减弱，其抵抗干旱的能力增强，C正确；自由水含量越多，细胞代谢越强，升温时，细胞内自由水与结合水的比值增大，其细胞代谢水平会升高，D正确。故选B。3水分子中的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

14、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，使得水分子成为一个极性分子。水分子间也可相互吸引，形成氢键，氢键易于形成和断裂，水分子的上述结构特点决定了它具有多种多样的功能。下列相关叙述错误的是（C）A带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都易与水结合，因此，水是良好的溶剂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冬小麦随着气温的逐渐降低，自由水逐渐减少，全部转变成为结合水D自由水与结合水的比值处于动态变化中，有利于生物体适应环境的多种变化解析：水分子是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子（或离子）结合，因此，水是良好的溶剂，A正

15、确；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性，B正确；冬小麦随着气温的逐渐降低，自由水逐渐减少，增加抗逆性，但不会全部转变成为结合水，C错误；环境适宜时，自由水与结合水的比值上升，环境不适时，自由水与结合水的比值下降，故自由水与结合水的比值处于动态变化中，有利于生物体适应环境的多种变化，D正确。故选C。4豌豆的种子有圆粒和皱粒。圆粒种子含淀粉多，成熟时能有效地保留水分。而皱粒种子含蔗糖多，在成熟时由于失水而皱缩。上述圆粒种子保留的水分和皱粒种子失去的水分主要是（A）A前者主要是结合水，后者主要是自由水B两者主要都是结合水C前者主要是自由水，后者主要是结

16、合水D两者主要都是自由水解析：因为结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一，是吸附和结合在有机固体物质上的水，也就是说结合水主要是和种子中的淀粉结合在一起，因此圆粒中的水是结合水；自由水不被植物细胞内胶体颗粒或大分子所吸附，能自由移动，并起溶剂作用。皱粒种子中淀粉含量少，蔗糖含量高，也就是说自由水不能与淀粉（蛋白质）结合，它主要与蔗糖溶解在一起，因此皱粒种子失去的水分为自由水，综上可知，圆粒种子保留的水分主要是结合水，皱粒种子失去的水分主要是自由水，A正确。故选A。 5如图是一种叶绿素分子和血红素分子的局部结构简图，下列说法错误的是（D）A合成叶绿素和血红素分别需要Mg2和Fe2B植物体缺Mg

17、2会影响光合作用C人体缺Fe2会影响血红素对氧的运输DMg和Fe分别只存在于植物和动物细胞中解析：由题图可知，合成叶绿素和血红素分别需要Mg2和Fe2，A正确；植物体缺Mg2将无法合成叶绿素，会影响光合作用，B正确；血红素利用亚铁离子与氧气的结合运输氧气，人体缺Fe2会影响血红素对氧的运输，C正确；Mg是细胞中的大量元素，Fe是细胞中的微量元素，是动植物体细胞内的必需元素，存在于动植物细胞中，D错误。故选D。6已知Mn2是许多酶的活化剂，如它能激活硝酸还原酶。缺Mn2的植物无法利用硝酸盐。这说明无机盐离子（B）A对维持细胞形态和功能有重要作用B对维持生物体的生命活动有重要作用C对维持细胞酸碱平

18、衡有重要作用D对调节细胞渗透压有重要作用解析：题干描述不能主要说明无机盐离子与维持细胞形态的关系，A错误；Mn2是许多酶的活化剂，缺Mn2的植物无法利用硝酸盐，说明生命活动不能正常进行，表明无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用，B正确；维持细胞酸碱平衡主要依靠某些无机盐离子，但题干描述不能说明，C错误；缺Mn2的植物就无法利用硝酸盐，不属于无机盐离子维持细胞渗透压的重要作用，D错误。故选B。7离开人体的红细胞在含有0.9%的氯化钠的溶液中才能保持生物活性，若将红细胞置于蒸馏水中，红细胞会因吸水过多而涨破；若将细胞置于浓盐水中，红细胞会因为过度失水而皱缩，因而丧失输送氧气的功能。所以医生给脱水

19、病人补充水分时，必须注射浓度为0.9%的生理盐水，对此最合理的解释是（A）A无机盐对维持细胞的形态和生命活动有重要作用B水分子容易进出细胞C无机盐对维持细胞的酸碱平衡有重要作用D无机盐离子容易进出细胞解析：红细胞在含有0.9%的氯化钠的溶液中形态不会改变，在蒸馏水中红细胞会因吸水过多而涨破，在浓盐水中红细胞会因为失水而皱缩，这说明一定浓度的无机盐对于维持渗透压、维持细胞的形态和生命活动有重要作用，A正确，B、C、D错误。故选A。8如表表示人体肌细胞受刺激后，细胞内钙含量和肌肉收缩力量随时间的变化关系：时间/ms0306090120150180细胞内钙含量/（mmol/mL）07.82.20.5

20、000肌肉收缩力量/N02.05.03.52.10.50表中数据可以说明（D）A细胞内钙浓度越高，肌肉收缩力量越大B肌肉收缩力量随时间不断增强C钙离子是构成细胞结构的组成成分D肌肉在达到最大收缩力前可能将钙离子释放解析：钙含量在7.8 mmol/mL时，其肌肉收缩力量小于钙含量为2.2 mmol/mL时的肌肉收缩力量，A错误；当时间超过60 ms时，肌肉收缩力量随时间的增加而降低，B错误；由题干可知，钙离子可以维持正常的生命活动，没有体现构成细胞结构成分，C错误；分析表格信息可知，肌肉细胞力量在60 ms时最大，此时钙离子浓度由7.8 mmol/mL下降至2.2 mmol/mL，因此肌肉在达到

21、最大收缩力前可能将钙离子释放，D正确。故选D。9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（C）A曲线可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线B曲线可表示细胞由休眠转入旺盛代谢过程中自由水与结合水比值的变化C曲线可以表示新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其内无机盐的相对含量变化D曲线可以表示人从幼年到成年体内相对含水量的变化解析：人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化是逐渐降低，对应曲线，A正确；细胞由休眠转入旺盛代谢过程中自由水与结合水比值越来越大，最后保持相对稳定，对应曲线，B正确；新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，由于不断失水，而无机盐的质量不变

22、，因此其内无机盐的相对含量越来越高，最后不变，对应曲线，C错误；人从幼年到成年体内相对含水量逐渐降低，对应曲线，D正确。故选C。10有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。请设计实验证明Mg是可重复利用的元素。实验材料：长势相同的玉米幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。实验步骤：（1）配制全素培养液和缺镁培养液，分别放入两组培养瓶中，并编号A、B。（2）将长势相同的玉米幼苗分别栽培在上述两种培养液中。（3）放在适宜条件下培养一段时间，观察玉米幼苗的生长情况。实验现象：在全素培养液中

23、的玉米幼苗生长正常，缺镁培养液中生长的玉米幼苗老叶先变黄。解析：据题干信息可知，可重复利用的元素缺乏时，老叶先表现症状，此实验的自变量是镁的有无，因变量是老叶先变黄，还是幼叶先变黄。 对照法探究植物生长必需的无机盐1实验目的：探究无机盐X是否是植物生长发育所必需的。2实验设计3实验中的对照（1）空白对照 eq blc(avs4alco1(对照组：植物完全培养液,实验组：植物缺X培养液) （2）自身对照 eq blc(avs4alco1(对照组：缺X培养液,（加入无机盐X之前）,实验组：加入无机盐X后) 为探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的实验设计思路大致如下。下列叙述正确的是（）A实验中的对照组是甲组、乙组实验后B实验中只需控制实验材料这一无关变量即可C此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌D为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭条件下进行【解析】该实验中对照组是甲组、乙组实验前，A错误；实验中不仅需控制实验材料这一无关变量，还要控制培养液浓度等无关变量，B错误；若实验是无土栽培，则实验前营养液要灭菌，C正确；由于培养的是植物，故需在光照下进行，D错误。故选C。【答案】C农谚“有收无收在于水，收多收少在于肥”形象地说明了植物的生长发育离不开水和无机盐，适时适量灌溉和追肥是农作物稳产、高产的保障。回答下列问题：（1）土壤中无机盐被吸收到植物细胞内，大多数