1、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。知识导图学霸记忆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。必备知识夯实双基一、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
2、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_相结合的水功能细胞内的_良好溶剂_是细胞结构的重要组成成分参与_生物化学反应_为细胞提供_液体_环境运送_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
3、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_平衡组成细胞结构和复杂化合物，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。()
4、(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
5、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。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
6、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(2020江西高一期末)关于生物体内水分的叙述，错误的是(C)A水可以作为反应物参与细胞代谢B生物体的含水量随着生物种类的不同有所差异C处于
7、休眠状态的小麦种子中通常不含水分D黄瓜幼苗体内的水分占其鲜重的绝大部分解析：处于休眠状态的小麦种子含水量较少，但并非不含水分，C错误。变式训练_1(2021江苏南京期末)下列关于细胞中的水的叙述，错误的是(D)A自由水是细胞内的良好溶剂B结合水是组成细胞结构的重要成分C水是构成细胞的重要化合物之一D代谢旺盛的细胞中自由水含量一般较少解析：在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多，D错误。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
8、等，阴离子有Cl、SO、PO、HCO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，Fe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
9、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(2021甘肃会宁一中月考)已知Mn2是许多酶
10、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项符合题意；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项不符合题意。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
11、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：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。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
12、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/自由水比值逐渐增大，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
13、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：细胞中许多化合物的重要组成成分，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
14、分Cl维持细胞外液的渗透压PO维持酸碱平衡HCO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35 g，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
15、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
16、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有些马拉松运动员在比赛进入最后阶段时，下肢肌肉常发生抽搐，这是因为随着人体大量出汗而向体外排出了过量的(C)A水B钠
17、盐C钙盐 D尿素解析：人体血钙含量过低时，肌肉常发生抽搐。所以有些马拉松运动员在比赛进入最后阶段时，下肢肌肉常发生抽搐，这是因为随着人体大量出汗而向体外排出了过量的钙盐，C正确。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：生物水母鱼类蛙哺乳动物藻类高等动物水的含量(%)9780857865906080由此表得到的结论是_构成生物体的成分中水的含量最多(或不同生物体内含水量不同)_。(2)种子在入仓之前需晾晒，所去除的水分主要是细胞中的_自由_水。(3)将干种子用水浸泡后种子能萌发，但干种子不经水浸泡不能萌发，这
18、说明_自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛_。(4)新鲜的鸡蛋清为液态胶体，而臭鸡蛋清则是相对更“稀”的液体，呈水状，这是因为在新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为_结合水_，是细胞和生物体的_组成成分_，而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分水释放出来，转变为_自由水_。解析：(1)由表分析可知，构成生物体的成分中水的含量最多，且不同生物体内含水量有所不同。(2)种子晾晒失去的主要是自由水。(3)将干种子用水浸泡后种子能萌发，但干种子不经水浸泡不能萌发，对比说明种子萌发需要水，而且吸收的水在种子内以自由水的形式存在，这充分说明自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛。(4)新鲜的鸡蛋清中水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为结合水，是细胞和生物体的组成成分；而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分水释放出来，转变为自由水。