1、第2节 细胞中的无机物 一、细胞中的水 1.水的含量及特点:请依据细胞中水的存在形式及作用,判断下列说法的正 误:(1)水是活细胞内含量最多的化合物。()(2)不同种类生物的细胞中含水量有差异,同一生物不 同细胞内含水量相同。()提示:同一生物的不同细胞内含水量不同,如人体内的 骨骼细胞中含水量低于心脏。(3)水在细胞内不参与细胞结构的组成。()提示:细胞内的水有自由水和结合水,其中结合水是细 胞结构的重要组成成分。(4)自由水可参与运输营养物质和代谢废物。()(5)自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱有关。()(6)各种生物的一切生命活动离不开水。()【激疑】种子被晒干后,还含有水吗?提示:
2、种子晒干过程中失去大量的自由水,但是结合水的含量基本不变。2.水的理化特性与分子结构(连线):3.水的存在形式及作用:形式自由水结合水概念细胞中绝大部分的水以_ 的形式存在,可以自由流动与细胞内的其 他物质_ 的水功能细胞内的_ 参与_ 为细胞提供液体环境 运送_和_是细胞结构的 _游离 相结合 良好溶剂 生物化学反应 营养物质 代谢废物 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/结合水越大,细胞的代谢就越_;(2)结合水/自由水越大,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环 境的能力就_。旺盛 越强 二、细胞中的无机盐 1.存在形式和含量:2.功能及实例(连线):【激疑】豆芽是
3、大豆浸水萌发的产物,豆芽的生长是否不需要无机盐?为什么?提示:豆芽的生长需要无机盐,因为无机盐在生物体内起重要作用。知识点一 细胞中水的存在形式及作用 1.自由水与结合水的相互转化:(1)条件:自由水 结合水(2)实例:烘干种子时,部分结合水转化为自由水散失掉。北方冬小麦在冬天来临时,部分自由水转化为结合水。2.自由水和结合水的功能验证:3.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。【思考讨论】1.晒
4、干的种子和烘干的种子均不能萌发,原因是否相同?说出你的理由。(生命观念、科学思维)提示:不同。晒干的种子不能萌发是因为自由水含量减少,细胞代谢减弱,而烘干的种子不能萌发是因为结合水减少,种子细胞结构遭到破坏。2.秋季,农民收获的玉米需经晾晒后才能入库贮存。结合所学知识,试分析其中的生物学道理。(科学思维、社会责任)提示:自由水含量降低,细胞代谢减弱,可减少有机物消耗,同时能防止种子发芽霉变。【素养案例】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()【解题导引】(1)明确坐标含义:纵坐标的含义不同,横坐标表示时间。(2)分析曲线走势:依据横纵坐标间的相互关系,分析曲线
5、变化趋势,对照曲线得出答案。【解析】选D。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。【方法规律】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。【素养探究】情境迁移 在冬季来
6、临时,随着气温的逐渐降低,植物体内发生了一系列适应低温的变化,如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。研究表明,细胞内溶液浓度升高,冰点降低。(1)结合所学知识及上述信息,解释“霜打的茄子蔫儿了”。(生命观念)提示:当外界温度降低时,茄子中的自由水含量减少,导致表皮皱缩。(2)有些蔬菜富含淀粉,但“霜打”后的蔬菜格外“甜”。请结合所学知识解释其原因。(科学思维)提示:温度降低,蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖,增大了细胞液浓度,降低了细胞液的冰点,使细胞不容易冻坏,可溶性糖主要是葡萄糖,所以蔬菜变甜了。【素养迁移】生命离不开水。下列关于水的叙述不正确的是()A.结合水是细胞结构的重要组成部分 B.血浆中
7、的水大部分是自由水 C.肌肉细胞内的水大部分是结合水 D.自由水是细胞内的良好溶剂 【解析】选C。一部分水与细胞内其他物质结合形成结合水,结合水是细胞结构的重要组成部分;自由水以游离的形式存在,可以自由流动,是细胞内的良好溶剂,血浆和肌肉细胞中大部分水都是自由水。【补偿训练】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()A.前者主要是结合水,后者是自由水 B.两者主要都是结合水 C.前者主要是自由水,后者是结合水 D.两者主要都是自由水【解析】选A。结合水是水在生物体和细胞内的存在状
8、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 种子中保留的水是结合水。自由水不被植物细胞内胶 体颗粒或大分子所吸附,能自由流动,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(或蛋白质)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。知识点二 无机盐的存在形式及作用 1.无机盐存在形式及作用的两点归纳:(1)无机盐并不都以离子的形式存在,如骨骼中的钙以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,缺失和过多都可能影响生命活动。2.无机盐参与构成的常见化合物
9、:N:蛋白质、叶绿素、核苷酸等 P:核苷酸、磷脂 Mg:叶绿素 S:含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素)Fe:动物血红素 I:甲状腺激素等【思考讨论】酷暑季节,室外作业的工人会大量出汗,有同学认为工人应多喝纯净水以补充散失的水分。请结合所学知识,评价上述说法是否合理,并说出评价依据。(科学思维)提示:不合理。工人大量出汗排出水的同时,会排出过多的无机盐,从而导致体内的无机盐含量减少,而纯净水几乎不含无机盐。【素养案例】无机盐在细胞中含量虽然很少,但其作用巨大,下列关于无机盐的叙述中,正确的是()A.运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关 B.叶绿素分子含镁
10、、血红素含亚铁,说明无机盐在细胞内主要是以化合物的形式存在 C.食用加碘盐时,碘含量越多越好 D.同学们踢球时大量出汗导致钠离子含量降低,就会出现抽搐的症状【解析】选A。运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关,A正确;叶绿素分子含镁、血红素含亚铁,说明无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成成分,而无机盐在细胞内主要以离子的形式存在,B错误;碘含量并不是越多越好,C错误;人体血液中的钙离子含量过低时,会出现抽搐的症状,D错误。【素养探究】母题追问 科学探究实验分析 上题B项中Mg是叶绿素的重要组成元素,某同学设计实验验证镁是植物必需的矿质元素,思路如下:将生理状
11、况相同的植物幼苗若干均分为A、B两组,用完全培养液培养A组,缺Mg培养液培养B组。观察两组叶片是否发黄,若B组叶片发黄,再补充镁离子,观察是否能恢复。(1)实验分析:实验组:_;对照组:_;自变量:_ _;因变量:_。(2)实验结果:A组叶片绿色,B组_ _ B组 A组 Mg 的有无 叶片颜色的变化 叶片变黄,补充镁离 子,恢复绿色。【素养迁移】尽管无机盐在细胞中所占比例很小,但对细胞和生物体的生命活动起着重要作用。下列症状不可能是由于缺乏无机盐引起的是()A.人类的地方性甲状腺肿 B.人类的糖尿病 C.某儿童患佝偻病 D.菠菜嫩叶发黄 【解析】选B。地方性甲状腺肿是因为缺少碘,儿童缺钙会患佝偻病,菠菜嫩叶发黄是因为缺少氮、镁等矿质元素;糖尿病主要是胰岛素分泌不足造成的。【补偿训练】苹果含有微量元素锌,而锌是构成与记忆力息息相关的核酸和蛋白质不可缺少的元素,儿童缺锌就会导致大脑发育不良,因此苹果又被称为“记忆之果”。这说明无机盐离子()A.对维持酸碱平衡有重要作用 B.对维持细胞形态有重要作用 C.对调节细胞内的渗透压有重要作用 D.对维持生物体的生命活动有重要作用【解析】选D。由缺锌会导致大脑发育不良可知,锌对于生物的生命活动有重要影响,该事实与酸碱平衡和维持细胞形态及渗透压的调节无直接关系。【课堂回眸】
