2020-2021高中生物1学案：第2章 第2节细胞中的无机物含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第2章第2节细胞中的无机物含解析第2节细胞中的无机物课标要求核心素养1.简述水在细胞中的存在形式和作用。2.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。1.生命观念——通过对组成细胞的水和无机盐的学习,建立生命物质性的观点。2。科学思维——通过概括水与细胞代谢的关系形成科学的思维方式。3。科学探究—-通过探究无机盐功能的技能训练培养科学探究能力。知识导图新知预习·双基夯实一、细胞中的水1．水的含量(1）在构成细胞的各种化学成分中，水一般占__60％～95%__。（2）生物种类不同,含水量__不同__。(3）生物体在不同的生长发育期，含水量__不同__。2．水的特性(1）水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合,因此，水是__良好的溶剂__。(2）水分子之间形成氢键,氢键较弱，易断裂，易形成，使水保持液体状态，具有__流动性__。（3）氢键的存在使水具有较高的__比热容__,使水的温度相对不易发生改变。3．水的存在形式和功能存在形式自由水结合水含义细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以__自由流动__的水与细胞内__其他物质__相结合的水功能①细胞内的__良好溶剂__是细胞结构的重要组成成分②参与__生物化学反应__③为细胞提供__液体__④运送__营养物质__和代谢废物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％二、细胞中的无机盐存在形式大多数无机盐以__离子__形式存在,少数以化合物形式存在含量占细胞鲜重的__1%～1.5%__功能维持细胞和生物体的生命活动,如哺乳动物血液中__钙离子__含量太低,会出现抽搐等症状维持细胞的__酸碱__平衡组成细胞结构，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分┃┃活学巧练__■(1）对于生命活动来说，自由水比结合水重要.(×）（2)细胞内自由水与结合水的含量是固定不变的。（×）(3）生物体的一切生命活动都离不开水。(√)（4)体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水.(√)（5)与蛋白质结合在一起的水，是结合水，它不能自由流动，而自由水是可以自由流动的.（√)（6)细胞内结合水与自由水的比值，种子萌发时比休眠时高.(×）（7）同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同。(×)(8)无机盐是细胞中含量很少的有机物。(×）(9）细胞中的无机盐全部以离子的形式存在。（×）(10)小麦种子燃尽后的灰烬是无机盐。（√）思考：(1)新鲜小麦种子放在阳光下，质量减轻的原因是什么?提示：自由水散失。(2)干种子用水浸泡后仍能萌发说明什么？提示：失去自由水的种子仍能保持其生理活性。（3)种子晒干后储存的原理是什么？提示：减少自由水含量,降低呼吸作用，延长种子储存时间。(4)足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象,你知道是什么原因吗?提示：这是随着汗液的排出而丢失了大量Ca2＋引起的.(5)患急性肠胃炎，为什么医生用0.9％的生理盐水静脉注射,而不用蒸馏水？提示：注射的生理盐水与细胞的渗透压相等，保证了细胞的正常形态和生命活动.学霸记忆·素养积累重点呈现1．水是细胞中的良好溶剂，又是细胞结构的重要组成成分。2．无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。课内探究·名师点睛知识点细胞中的水生物体内水的含量(1)在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多。(2）不同的生物体内水的含量差别很大，一般水生生物含水量高于陆生生物。生物体的含水量一般为60%～95%，而生活在海洋中的水母的含水量达到97%。（3）同一生物体在不同的生长发育阶段的含水量不同。幼儿时期身体的含水量远高于成年时期，如幼儿身体的含水量约为77％，成年人为52%～65%，老年人约为51％。植物幼嫩部分比老熟部分含水量多.（4)同一生物不同器官中水的含量也不同。例如，心肌含水量约为79%，血液含水量约为82%，而血液的含水量远远超过牙齿的含水量。拓展结合水在细胞内与其他物质相结合，含量比较稳定，不易散失，一般吸附在大分子物质上，如淀粉、蛋白质和纤维素分子表面。自由水在细胞中的含量较多，变动幅度也较大，且易流动。通常说除去细胞内的水分主要是指去掉自由水，多采用晒干的方法。若要除去结合水，通常采用烘烤、燃烧的方法.若细胞失去结合水，则构成细胞的化合物及细胞的结构会被破坏,可能导致细胞或生物体死亡。┃┃典例剖析__■典例1（2019·四川乐山高三一模）收获的粮食要先晾晒,使含水量降到行业标准规定的值以下，再入库储藏，这样可以减少或避免霉烂的发生，延长储藏时间.其理由不成立的是（C）A．水是细胞内大量化学反应的反应物B．水为细胞内的化学反应提供了水溶液环境C．结合水是细胞结构的重要组成成分D．水是细胞内良好的溶剂，运输养料和废物解析：刚收获的种子里面自由水含量较高，代谢旺盛，消耗的有机物比较多，同时还会释放大量的热,容易使种子发热发霉，种子晾晒后,自由水含量降低，代谢减弱，从而延长种子的保存时间，因此晾干后的种子主要抑制了自由水的作用，选项中A、B、D项描述的都是自由水的作用，C项描述的是结合水的作用，故C项符合题意。┃┃变式训练__■1．（2019·江西鹰潭月考)谷蠹是贮粮的重要害虫，下图表示谷蠹的死亡率与小麦含水量和温度的关系,据图分析错误的是（C)A．谷蠹死亡率是水和温度综合作用的结果B．在含水量10%～14％的条件下,谷蠹的最适生存温度基本不变C．仓库储存小麦的理想条件是温度为30℃、含水量小于8％D．含水量小于14％,温度高于30℃时，谷蠹死亡率上升解析：分析题图可知,谷蠹死亡率是水和温度综合作用的结果，A正确；由题图可知，在含水量10％~14%的条件下，谷蠹的最适生存温度基本不变，B正确；温度为30℃时,小麦的呼吸作用较强，有机物消耗多，C错误;由题图可知，含水量小于14%，温度高于30℃时，谷蠹死亡率上升，D正确。方法指导:该类试题考查同学们从曲线图中提取有效信息的能力和定性、定量分析的能力,弄清题图曲线所代表的含义是正确答题的关键。解答时抓住三点:第一，看清横轴、纵轴的生物学意义；第二，看曲线的变化趋势；第三，重点分析曲线的关键点(如最高点、最低点、拐点等).知识点细胞中的无机盐1．无机盐的含量无机盐在细胞中含量很少,仅占细胞鲜重的1%~1。5%。2．无机盐的存在形式(1）细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。细胞中含量较多的阳离子有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋等,阴离子有Cl－、SOeq\o\al(2－,4）、POeq\o\al(3－，4）、HCOeq\o\al(－,3）等.(2）少数无机盐离子与其他化合物相结合，如Fe是构成血红素的元素,Mg是构成叶绿素的元素。3．组成生物体的无机盐的生理功能无机盐在细胞中的含量虽然很低，但是其作用非常重要,无机盐含量过多或过少都会影响细胞或生物体正常的生命活动。(1)一些无机盐是细胞和生物体内某些复杂化合物的重要组成成分，血红素是血红蛋白的组成成分，如植物体缺少了Mg，叶绿素将无法合成，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。（2）对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用，如人体内缺Na＋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,Ca2＋可调节肌肉收缩。(3)维持细胞的渗透压，例如，大量出汗会排出过多的无机盐，降低了内环境的渗透压，打破了原有的稳态，需要及时补充生理盐水。┃┃典例剖析__■典例2下图是一种叶绿素分子（左)和血红素分子(右）的局部结构简图，下列说法不正确的是（D)A．合成叶绿素和血红蛋白分别需要镁和铁B．植物体缺镁会影响光合作用C．人体缺铁会影响血红蛋白对氧的运输D．镁和铁分别存在于植物和动物细胞中解析：Mg2＋是叶绿素的重要组成成分,叶绿素是光合作用必需的色素；而Fe2＋是血红素的组成成分,血红素是血红蛋白的组成成分缺乏Fe2＋就会影响红细胞的功能；Fe和Mg在动物和植物细胞中都有.┃┃变式训练__■2．（2020·甘肃会宁一中月考)已知Mn2＋是许多酶的活化剂，如Mn2＋能激活硝酸还原酶，缺乏Mn2＋的植物就无法利用硝酸盐，这说明无机盐离子(B）A．对维持细胞形态有重要作用B．对维持生物体的生命活动有重要作用C．对维持生物体酸碱平衡有重要作用D．对维持和调节细胞内的渗透压有重要作用解析:分析题意可知，Mn2＋可以激活植物体内许多酶，对维持植物体正常的生命活动有重要作用，B项正确；题干信息不能说明无机盐离子在维持细胞形态、维持酸碱平衡、维持和调节细胞内的渗透压等方面的作用，A、C、D项错误。方法指导：正确解答此类题的关键是结合具体实例，分析细胞内离子的生理功能，即一个成分,三个维持：细胞中的无机盐含量很少；维持细胞和生物体正常生命活动，维持细胞的正常形态,维持生物体的稳态（如酸碱平衡）。指点迷津·拨云见日1．自由水和结合水的功能验证：2．自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系：（1)图示：(2）曲线:（3)在生产中的应用：①种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。②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。③越冬作物减少灌溉,可提高作物对低温的抗性。典例3生物体内含水量可变化，且自由水和结合水可相互转化。如图所示曲线错误的是(D）解析:自由水含量与细胞代谢强度呈正相关,细胞代谢加快，则自由水含量增加,结合水含量减少,A项正确；随着年龄的增长,生物体内细胞代谢逐渐减弱，则自由水/结合水的值逐渐减小，B项正确;小麦开花后时间即小麦种子成熟时间越长，小麦种子中的水分含量越少，C项正确;9月至11月，温度逐渐降低，则植物体内结合水含量相对上升，而自由水含量相对下降，即结合水/自由水比值逐渐增强,植物抗寒能力增强，D项错误。规律总结:细胞内水的存在形式及变化规律（1)环境恶化——自由水↓，结合水↑。(2）细胞衰老——自由水↓，结合水↑.(3)生命活动增强——自由水↑,结合水↓.解疑答惑问题探讨⇨P201．提示：水在细胞中的重要作用：水是细胞结构的重要组成成分，是细胞内的良好溶剂,许多种物质能够溶解在水中，细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与，多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中。水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也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.总之，各种生物体的一切生命活动，都离不开水.2．提示：表中属于无机盐的成分有氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠。运动员运动时随着出汗丢失大量的无机盐，需要在饮料中添加无机盐。无机盐在细胞中的重要作用：细胞中许多有机物的重要组成成分,调节细胞的生命活动等.旁栏思考⇨P21细胞中的离子的主要功能离子功能Na＋维持细胞外液的渗透压K＋促进植物体内淀粉的运输;维持动物细胞内液的渗透压Ca2＋降低神经系统的兴奋性，维持肌细胞的舒张Mg2＋是维持神经、肌肉和心脏应激性的重要离子之一;是多种酶的激活剂Fe2＋血红素的组成成分Cl－维持细胞外液的渗透压POeq\o\al（3－，4)维持酸碱平衡HCOeq\o\al(－,3)维持酸碱平衡思考·讨论⇨P221．提示：光合作用不能缺少叶绿素,而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是镁。镁是叶绿素的组成元素之一，因此，缺镁时叶绿素的形成受到阻碍，从而影响光合作用。2．提示:人类贫血症中有缺少红细胞和缺少血红蛋白两种类型，它们都可导致贫血。而血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是铁，所以缺铁会导致血红蛋白的合成障碍，引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。正常人体内含铁量约为3～5g，它是制造血红蛋白的主要原料之一.当铁缺乏时，血红蛋白就不能合成，从而发生缺铁性贫血。3．提示:植物体缺P常表现为生长发育不正常，这说明无机盐会影响生物体的生命活动。P是核酸、磷脂、ATP的重要成分之一,缺P会影响蛋白质的合成，抑制细胞的分裂，进而影响植物的生长发育。旁栏思考⇨P22摄入食盐过多、过少造成的危害1．摄入食盐过多的危害:（1）引起高血压;(2)引起组织水肿；(3)增加胃癌发病率;(4）伤肾；（5）体内钙易流失。2．摄入食盐过少的危害:(1)精神萎靡；(2)夜间肌肉抽搐;（3）一系列精神健康问题；(4)低钠低氯血症等。练习与应用⇨P22一、概念检测（1)×结合水与其他化合物结合，不能作为溶剂。(2）×衰老的组织器官中水含量降低，自由水含量降低.（3)×晒干的秸秆主要成分是有机物。二、拓展应用1．提示：质量分数为0。9%的氯化钠溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境的浓度，所以叫生理盐水。需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。2．提示：火星上存在水及生命必需的无机盐。训练巩固·课堂达标1．下列关于细胞中水分子的叙述错误的是(A)A．只能以游离形式存在B．是细胞鲜重中含量最多的成分C．是细胞代谢活动的介质D．是细胞中多种物质的溶剂解析：细胞中的水分子以自由水和结合水的形式存在，是细胞鲜重中含量最多的成分,其中自由水是细胞代谢活动的介质和细胞中多种物质的溶剂。2．（不定项）细胞内的无机盐离子(如K＋、Ca2＋、H2POeq\o\al（－，4）等)的主要生理作用包括（BCD）A．是细胞结构物质之一B．维持细胞形态C．维持细胞正常的生理功能D．维持生物体的酸碱平衡解析:有的无机盐在细胞内参与构成复杂的化合物，大多数无机盐以离子形式存在，对维持生物体的生命活动有重要作用。3．水在生命活动中有极其重要的作用,细胞内含水量的多少直接影响新陈代谢。试回答下列问题:(1）如表所示是几种不同生物体中水的含量：生物水母鱼