细胞中的无机物

第5节细胞中无机物

第二章水是生命之源种子必须吸吸水才能萌发沙漠里的仙人掌，身处干旱的环境，也贮存着大量的水分人的胚胎也要浸润在羊水中发育，经过N天后就会出现在座的各位~一、细胞中的水（2）同一生物体不同的生长发育阶段，含水量不同。

60%～95%1.含量：最多，约占细胞鲜重的__________。（1）生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别。

幼儿时期＞成年时期；幼嫩部分＞成熟部分。2.水在细胞中的存在形式：

结合水：与细胞内的其他物质相结合的水。

自由水：以游离形式存在、可自由流动的水。

①细胞内良好的溶剂，为细胞内代谢提供液态环境

②直接参与细胞内的代谢活动；

光合作用：ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２

呼吸作用：Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２

→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ

③运输营养物质和废物

是细胞结构的重要组成成分。结合水自由水生命活动旺盛，新陈代谢加快生命活动缓慢，新陈代谢降低①储藏前为何要晒种？晒种过程失去的是什么水？种子烘烤过程失去的是又是什么水？②晒干的种子还具有生命力，但烘烤过的种子就不能萌发，这说明了什么？③播种前为何要浸种？3．自由水与结合水的相互转变4．自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系：自由水/结合水(1)种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种子的代谢速率，以延长寿命。(2)越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。5、生物体及细胞内水分的产生与利用水分产生水分利用结构生理过程结构生理过程线粒体内膜线粒体基质核糖体细胞质基质或消化道高尔基体细胞核细胞质基质、叶绿体、线粒体叶绿体基质叶绿体类囊体薄膜肝脏、肌肉肝脏、肌肉有氧呼吸第三阶段有氧呼吸第二阶段脱水缩合合成多糖（纤维素）蛋白质等大分子物质分解与消化暗反应光反应合成糖原分解糖原DNA复制转录ATP水解4．在生产实践中的应用。(1)种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种子的代谢速率，以延长寿命。(2)越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。易错警示：(1)自由水主要存在于细胞液、细胞质基质及某些细胞器基质中；结合水与细胞中某些物质结合在一起存在。(2)自由水和结合水的作用都非常重要，不能认为结合水可有可无，两种水在生物体内所起作用不能相互代替，在不同时期作用各有侧重。水在生物体内是良好的溶剂，是各种化学反应的介质。下列有关水的说法中不正确的是(

)A．在有氧呼吸过程中，水既是反应物又是生成物B．人体缺水，血浆渗透压升高，从而引起下丘脑产生口渴的感觉C．温度适当升高会使细胞内自由水与结合水比值上升D．越冬的植物体内自由水与结合水比值下降B解析：此题考查细胞中的水及与代谢的关系。有氧呼吸过程中有H2O参加反应，同时又生成了H2O。包括渴觉在内的感觉中枢在大脑皮层。植物体内代谢越旺盛，自由水比例越高。答案：B

(双选)2013年3月20日是第二十一个“世界水日”，宣传的主题是“水合作”。水污染、水资源短缺导致的水危机日趋严重，研究表明，80%的疾病是由水污染引起的。下列有关人体内水的叙述中，错误的是(

)A．水在病变细胞中仅以结合水的形式存在B．在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生C．人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢D．冬季，植物体内自由水含量相对增高，以增强植物的抗寒能力AD解析：此题考查细胞内水的存在形式及其与代谢的关系，具体分析如下：A项，水在各种细胞中都以结合水和自由水的形式存在。A项错误；B项，胰岛素合成是氨基酸的脱水缩合，此过程中有H2O生成。B项正确；C项，衰老细胞中自由水的含量减少，代谢缓慢。C项正确；D项，冬季，植物体内自由水的含量相对降低，以增强植物的抗寒能力。D项错误。答案：AD

二、细胞中的无机盐（占细胞鲜重的1%-1.5%)１.存在形式：２.生理功能(1)复杂化合物的组成成分(2)维持正常的生命活动，如血液中Ca2＋含量过低就会出现抽搐。(3)维持酸碱平衡和渗透压平衡，如血浆中H2CO3/NaHCO3缓冲对。大部分以离子的形式存在，少量的与其它化合物结合研究发现，砷(As)可以富集在植物体内，转化为毒性很强的金属有机物，影响水稻的株高、根长和干重；加P(与As原子结构相似)处理后水稻茎叶和根中P含量增加、As含量相对减少，水稻生长加快，干重增加。对此现象不合理的解释是(

)A．As在水稻细胞内富集，由细胞膜的结构特点决定B．As进入水稻细胞，导致有关酶失去活性，影响细胞代谢C．P影响As的吸收，与细胞膜上的载体种类和数量有关D．P是构成磷脂、核酸和ATP的重要元素，能促进水稻生长发育A解析：①

As在植物体内富集，说明As能被植物吸收，无机盐的吸收与细胞膜的功能特点——选择透过性有关，而不是由细胞膜的结构特点——一定的流动性决定；As能毒害植物，因其是重金属，可导致蛋白质(如酶)变性失活；②加入P后，植物体内P含量增加，As含量相对减少，可推测P与As结构相似，竞争性争夺细胞膜上载体。答案：A依据P36的技能训练，设计一份探究实验报告，证明某一种或某几种无机盐是某种植物生长所必需的。提示：[提出问题]

植物的生长发育需要镁吗？[作出假设]

植物的生长发育需要镁[设计实验]

实验原理：镁是合成植物叶绿素的重要成分，植物缺镁叶绿素不能合成，叶由绿变黄。材料用具：长势相似小麦幼苗、完全营养液、缺镁营养液、200ml广口瓶两只、量筒等。实验步骤：①取两个洁净的广口瓶编号A、B，并向A中加入一定量的完全培养液，向B中加入②取分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。③将两广口瓶置于条件下培养一段时间，观察[实验结果及结论]：①Ａ瓶中；Ｂ瓶中。说明②为进一步验证镁盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是：一段时间后上述现象。

③实验结果：植物生长发育需要镁。依据P36的技能训练，设计一份探究实验报告，证明某一种或某几种无机盐是某种植物生长所必需的。提示：[提出问题]

植物的生长发育需要镁吗？[作出假设]

植物的生长发育需要镁[设计实验]

实验原理：镁是合成植物叶绿素的重要成分，植物缺镁叶绿素不能合成，叶由绿变黄。材料用具：长势相似小麦幼苗、完全营养液、缺镁营养液、200ml广口瓶两只、量筒、镁盐等。实验步骤：①取两个洁净的广口瓶编号A、B，并向A中加入一定量的完全培养液，向B中加入②取分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。等量的缺镁培养液长势相似的小麦幼苗③将两广口瓶置于条件下培养一段时间，观察[实验结果及结论]：①Ａ瓶中；Ｂ瓶中

说明②为进一步验证镁盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是：

相同的适宜小麦幼苗的生长状况小麦幼苗叶片颜色为绿色（或生长正常）；小麦幼苗叶片颜色为黄色（或小麦幼苗不能正常生长）。镁盐是植物生活所必需的无机盐一段时间后上述现象。

向Ｂ瓶中添加镁盐，观察小麦幼苗叶片颜色能否恢复正常。③实验结果：植物生长发育需要镁。消失，小麦幼苗叶片颜色由黄变绿（或恢复正常）植物必需无机盐的实验验证。(1)对照组：正常植物＋完全培养液→生长正常(2)实验组：正常植物＋缺X完全培养液↓结论：①若生长正常⇒则X不是必需无机盐；②若出现病症⇒则X是必需无机盐。♨特别提醒：在实验组中还可设置二次对照，即在出现病症后，再加入含X的培养液，植物恢复正常生长，以形成前后对照。实验设计的基本步骤实验设计的基本步骤包括三大步，应用简洁科学的语言叙述中，一般如下叙述：(1)分组编号：根据实验要求选择适宜的材料和器材，选材应保持条件相同(如年龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠)。将实验分为实验组和对照组，可以分两组，也可以分若干组，每组进行明确的标记，如用甲、乙、丙或者是A、B、C或者1、2、3，总之让人对实验组一目了然，便于实验的观察、统计、比较和叙述。常用语言模板：①选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C等；②取两支试管，分别编号为甲、乙，各加入等量的某溶液；③选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3等。

(2)实验处理：根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理，除实验变量外，实验组和对照组的培养、饲养等条件要相同且适宜，即控制无关变量。要注意能体现“单一变量”的词语的准确使用，例如使用“等量”、“相同”、“适宜”等词语。(3)结果观察：对于植物实验和某些动物实验，分别进行实验处理后，要进行一段时间的培养才能出现结果。而有些实验进行实验处理之后，在较短时间(1～2h)就可以观察到出现的现象。要仔细观察实验组与对照组出现的差异，记录实验现象和实验数据。这里要注意高中生物常见的观察指标。①颜色变化：可溶性还原糖、脂肪、蛋白质、色素分离、DNA鉴定、大肠杆菌鉴定、质壁分离与复原。②形态结构和生理状况的变化。③液面改变：气体体积变化、液体体积变化。④其他：气体变化、沉淀、温度、pH、气泡产生等。赖氨酸是哺乳动物蛋白质分子中普遍存在的一种氨基酸，是人体的必需氨基酸。赖氨酸不能在人体内合成，只能从食物中获取，缺乏时会影响体内蛋白质的合成，出现营养不良，体重增加缓慢。赖氨酸是否也是大鼠的必需氨基酸呢？某生物兴趣小组利用下列材料和用具就此问题进行了探究材料和用具：20只生长发育状况相同的正常幼年大鼠、分装在不同试剂瓶中的20种氨基酸、不含蛋白质和氨基酸的食物、秤、天平等。实验原理：必需氨基酸是___________________。当动物缺乏必需氨基酸，就________________。实验方案：(1)配食：_______________________________，配制成食物A；_________________________配制成食物B。(2)分组：将20只大鼠平均分成甲、乙两组，分别称量其体重。(3)饲喂：甲组每天饲喂适量的食物A，__________。(4)观测：_______________________________。实验结果预测及结论：实验结果实验结论赖氨酸不是大鼠的必需氨基酸实验原理：必需氨基酸是___________________当动物缺乏必需氨基酸，就________________实验方案：(1)配食：_______________________________，配制成食物A；_________________________配制成食物B。(2)分组：将20只大鼠平均分成甲、乙两组，分别称量其体重。(3)饲喂：甲组每天饲喂适量的食物A，__________。

影响体内蛋白质的合成，出现营养不良，体重增加缓慢动物体不能合成、只能从食物中获得的氨基酸取一定量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入含量和比例适宜的20种氨基酸另取等量的不含蛋白质