資源簡介

2.2 細胞中的無機物
1.說出水在細胞中的存在形式和主要作用。
2.說出無機鹽在細胞中的存在形式和主要作用。
3.通過實例分析水和無機鹽在農業生產和日常生活的主要作用。
知識點01 細胞中的水
1.生物體的含水量隨著生物種類的不同有所差別，一般為60% 95%。水是細胞內良好的溶劑，細胞內的許多生物化學反應也都需要水的參與。多細胞生物體的絕大多數細胞，必須浸潤在以水為基礎的液體環境中。
2.水在細胞中以自由水和結合水兩種形式存在。填寫表格中的內容。
存在形式 含量變化 散失 含量高 含量低 主要功能
細胞代謝 抗逆性
自由水 游離狀態 大 容易 代謝旺盛，抗逆性低 代謝下降，抗逆性強 細胞內的良好溶劑、直接參與代謝活動
結合水 與細胞內其他物質結合 小 較難 代謝下降，抗逆性強 代謝旺盛、抗逆性低 細胞結構的重要組成部分
【歸納提升】
①結合水約占細胞內全部水分的4.5%，主要是水與蛋白質、多糖等物質結合，失去水的流動性和溶解性。
②種子萌發時，需要吸收水分，增加自由水含量。
③種子儲存前曬干是為了降低自由水含量，降低代謝速率，以延長儲存時間。
④越冬作物減少灌溉，可提高作物對低溫的抗性。
知識點02 細胞中的無機鹽
1.存在形式及含量：大多數無機鹽以離子形式存在，是細胞中含量很少的無機物，僅占細胞鮮重的1%-1.5%。
2.無機鹽中Mg是構成葉綠素的元素，Fe是構成血紅素的元素。P是組成細胞膜、細胞核的重要成分，也是細胞必不可少的許多化合物的成分。人體內Na+缺乏會引起神經、肌肉細胞的興奮性降低，最終引發肌肉酸痛、無力等；哺乳動物的血液中Ca2+的含量太低，動物會岀現抽搐等癥狀。生物體內的許多種無機鹽對于維持細胞和生物體的生命活動都有重要作用。
【歸納提升】無機鹽參與構成的常見化合物
無機鹽種類 常見化合物
N 蛋白質、葉綠素、核苷酸
P ATP、DNA、RNA、磷脂
Mg 葉綠素
S 含硫蛋白質
Fe 血紅蛋白
I 甲狀腺激素
知識點03 探究某種無機鹽離子是否為植物生長發育所必需
1.判斷某種無機鹽離子是否是植物必需的無機鹽離子的原理。
①由于缺乏某種元素，植物的生長發育遇到障礙，不能完成它的生活史。
②除去某種元素以后，植物體表現出專一的病癥，而且這種缺素癥是可以利用該元素進行預防和恢復的。
③某種元素在植物營養上表現的效果是直接的，而不是由土壤的物理、化學或微生物等因素的改變而產生的間接效果。
2.判斷某種無機鹽離子是否是植物必需的無機鹽離子的實驗方法：溶液培養法，具體操作過程可歸納如下圖：
考法01 辨析種子曬干及播種前浸種過程水分的變化
1.種子曬干過程中，自由水散失。在干燥種子中水以結合水形式存在。種子曬干的目的是減少種子中的自由水含量降低，從而降低種子細胞的代謝水平，減少有機物消耗，有利于長期儲存。
2.種子不能采用烘干的方法降低自由水含量。因為烘干還出去了種子細胞中的結合水，因為結合水是細胞內的結構物質，失掉結合水，細胞結構被破壞，細胞死亡，導致種子失去活性。如果將烘烤后的種子播種下去，種子不能萌發，
3.種子播種前要浸種，原因是播種前浸種可以使細胞內自由水含量增加，使代謝強度增加，從而促進種子萌發。
4.水在生產實際中的應用
生活中的現象 對此現象的解釋
種子在貯存時需將種子曬干 減少自由水含量，降低種子的代謝，延長種子壽命
干種子用水浸泡后仍能萌發 失去自由水的種子仍保持其生理活性
低溫環境下減少花卉澆水 提高花卉對低溫的抗性
鮮種子放在陽光下暴曬，重量減輕 自由水散失，代謝減弱
干種子放在試管中，用酒精燈加熱，試管壁上有水珠 種子曬干后，仍含有結合水，用酒精燈加熱會失去結合水
炒熟的種子浸泡后不萌發 失去結合水的細胞失去其生理活性
【典例1】“有收無收在于水，收多收少在于肥。”某生物興趣小組以玉米幼苗為實驗材料進行了如下探究實驗。
下列敘述中，不正確的是（ ）
A.步驟一損失的水在細胞中以游離形式存在，是細胞內的良好溶劑
B.步驟二損失的水與細胞內其他物質相結合，在細胞內的含量穩定
C.步驟三損失的主要是無機鹽，它們在細胞中主要以離子形式存在
D.干旱環境中生長的玉米，其細胞中結合水與自由水比值相對較高
【答案】C
【解析】自由水容易失去，玉米幼苗在晾曬過程中損失的主要是自由水，A正確；結合水是細胞內與其他物質相結合的水，是細胞的重要成分，不容易損失，含量穩定，烘干過程中損失的主要是結合水，B正確；構成細胞的有機物容易燃燒，步驟三損失的是構成細胞的有機物，C不正確；結合水和自由水的比值與生物的抗逆性有關，在干旱環境中生活的玉米結合水與自由水比值較高，抗逆性強，D正確。
考法02 細胞中的無機鹽
1.生病輸液時，輸入的不僅僅是藥物，通常要摻入大量質量分數為0.9%的NaCl溶液，其原因是質量分數為0.9%的NaCl溶液是生理鹽水，維持細胞滲透壓平衡。
2.一種無機鹽可以參與構成多種化合物，一種化合物可能需要多種無機鹽參與構成。
3.動物缺Fe，會造成缺鐵性貧血，但貧血不一定都是缺Fe造成的，如某些紅細胞功能異常的疾病。
4.無機鹽在細胞中含量較低，但作用非常重要。常見無機鹽的作用及其缺乏癥如下
無機鹽種類 作用 缺乏癥
Fe 參與構成血紅蛋白 缺鐵性貧血
I 甲狀腺激素的重要組成成分 “大脖子病”、呆小癥
Mg 葉綠素的組成成分 植物葉綠素合成受阻，影響光合作用
Ca 骨骼、牙齒的重要組成成分 骨骼畸形，肌肉抽搐
Na 維持動物細胞滲透壓 動物細胞滲透壓降低，影響細胞形態的維持
B 促進花粉的萌發和花粉管的伸長 花而不實
5.無機鹽不能為生命活動提供能量
【典例2】無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．土壤中缺少鎂會影響植物光合作用的進行
B．缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降
C．和葡萄糖一樣，KH2PO4也能為生物體提供能量
D．植物秸稈燃燒產生的灰燼中含有豐富的無機鹽
【答案】C
【解析】鎂是葉綠素的組成成分，土壤中缺少鎂會導致葉綠素合成的障礙，并進一步影響光合作用，A正確。鐵是血紅蛋白的組成成分，血紅蛋白的主要作用是運輸O2，缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降，B正確。無機鹽在生物體中的作用是細胞的結構成分、參與并維持生物體的代謝活動、維持生物體內的酸堿平衡、維持細胞的滲透壓，并不能為生物體提供能量，C錯誤。燃燒過程中有機物被分解，剩下的是無機鹽，D正確。
考法03 探究某種無機鹽是否為植物生長發育所必需
在設計或分析探究某無機鹽X是否為植物生長發育所必需實驗時，應注意以下幾方面：
1.實驗中應保證實驗材料的統一性，即材料的種類、生長狀況應一致等。
2.實驗組用只缺X的完全培養液，對照組用完全培養液，不能用蒸餾水作對照。
3.實驗組加入X無機鹽的目的是形成二次對照，使實驗組前后對照，以增強說服力。
【典例3】無機鹽能維持生物體正常的生命活動。下面列出了若干確定無機鹽X是否是植物必需的實驗方案，其中正確的設計是
①以土壤為基質盆栽，澆缺少無機鹽X的“完全培養液”
②以沙土為基質盆栽，澆缺少無機鹽X的“完全培養液”
③只用缺少無機鹽X的“完全培養液”，不用基質
④以土壤為基質盆栽，澆蒸餾水
⑤以沙土為基質盆栽，澆完全培養液
⑥不用基質，只用完全培養液
⑦不用基質，只用含無機鹽X的培養液
⑧不用基質，只用蒸餾水
A．以③為實驗組，⑥為對照組 B．以④為實驗組，①為對照組
C．以②為實驗組，⑤為對照組 D．以⑦為實驗組，⑧為對照組
【答案】A
【解析】設計實驗遵循的原則有對照原則和單一變量原則，由于本實驗為了研究無機鹽X是否是植物必需的元素，而土壤、沙土中都可能含有這種無機鹽，因此不用基質做實驗。對照組應該是用完全培養液，而實驗組為缺少無機鹽X的缺素培養液，通過觀察植物的生長狀況可以知道，故A正確。
題組A 基礎過關練
1．下列關于細胞中水的敘述，不正確的是(　　)
A．在細胞中，水可參與一些生物化學反應
B．水在細胞中以自由水和結合水形式存在
C．自由水是細胞內的良好溶劑可運輸營養
D．代謝旺盛的細胞中結合水含量相對較高
2．已知Mn2＋是許多酶的活化劑，它能激活硝酸還原酶，缺Mn2＋植物無法利用硝酸鹽。這說明無機鹽離子(　　)
A．對維持細胞的形態和功能有重要作用
B．對維持生物體的生命活動有重要作用
C．對維持細胞的酸堿平衡有重要作用
D．對維持細胞的正常形態有重要作用
3．下列有關生物體內水和無機鹽的敘述錯誤的是　(　　)
A.水既是細胞內良好的溶劑，又是細胞結構的組成部分
B.越冬植物細胞自由水含量較高，干種子細胞結合水含量較高
C.無機鹽離子對維持血漿的正常濃度和酸堿平衡等有重要作用
D.鎂是構成葉綠素的必需成分，植物缺乏鎂時會導致葉片發黃
4.下列關于生物體內水分和無機鹽的敘述，錯誤的是（　　）
A.干種子代謝水平下降與細胞內結合水含量降低有關
B.劇烈運動大量出汗后適合喝淡鹽水補充水和無機鹽
C.長時間劇烈運動會引起肌肉抽搐與血鈣含量降低有關
D.豬肝鐵含量較高，缺鐵性貧血患者應適量多吃些豬肝
5.研究發現用不含Ca2＋和K＋的生理鹽水灌注離體蛙心時，蛙心收縮不能維持；用含有少量Ca2＋和K＋的生理鹽水灌注離體蛙心時，心臟能持續跳動數小時。這說明Ca2＋和K＋(　　)
A．是構成細胞某些復雜化合物的重要成分
B．對維持血漿的正常濃度有重要作用
C．對維持生物體正常生命活動有重要作用
D．為蛙心臟的持續跳動直接提供能量
6.下列關于生物體內無機鹽的敘述，正確的是（ ）
A．細胞中的無機鹽主要以化合物的形式存在
B．缺少微量元素鎂會影響植物光合作用的進行
C．人體血液中Ca2+濃度太低會出現肌肉乏力等現象
D．無機鹽離子對維持細胞的酸堿平衡具有重要作用
題組B 能力提升練
7.水是生命之源，是一切生命活動的基礎。下列關于水的說法，不正確的是(　　)
A.沙漠植物活細胞中含量最高的化合物是水
B.冬眠青蛙體內結合水與自由水的比值升高
C.植物越冬時，自由水與結合水比值會降低
D.抗干旱植物細胞內自由水與結合水的比值比一般植物高
8.設計實驗探究X是否屬于植物生長所必需的無機鹽，某同學的構思大致如下：本實驗中采用甲組、乙組之間的對照，以及乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照。兩次對照中屬于實驗組的依次是(　　)
A．甲組、乙組實驗前　　　 B．甲組、乙組實驗后
C．乙組、乙組實驗前 D．乙組、乙組實驗后
9．種子萌發過程中需要大量吸收水分，下列有關分析正確的是
A．風干種子細胞中的水都以結合水的形式存在
B．種子吸水后自由水/結合水的比值下降，細胞呼吸增強
C．油料作物種子萌發初期，許多物質主要溶解在結合水中
D．種子萌發初期有些生物化學反應需要在水的參與下進行
10．下列有關生物體內水和無機鹽的敘述，正確的是
A．不同細胞的自由水和結合水的比值相同，它們的代謝強度也相同
B．根尖分生區細胞和衰老細胞內的水分減少，新陳代謝速率減慢
C．給水中毒患者注射質量分數1.8%的鹽水，可增強細胞的吸水能力
D．正常人的血漿pH能維持相對穩定，與血漿中的某些無機鹽有關
11.水是生命之源，“有收無收在于水”的農諺說明植物的生長、發育離不開水。請回答：
（1）無土栽培農業中培養液中水的作用是 。
（2）收獲的種子要進行晾曬后儲存，晾曬過程中所除去的主要是細胞內的________水。如果種子細胞內的水分過多，會使細胞的________作用加強。
（3）細胞內含水量的多少直接影響細胞的代謝，植物細胞內自由水與結合水的比值越________，則細胞的代謝越強；細胞和生物體內含水量的多少也直接影響生物的抗逆性，生物體內自由水與結合水的比值越________，則生物體的抗逆性越強。
12.莫拉德營養液是配制方便、使用簡單且效果良好的培養液之一。其配方包括A液和B液。A液由硝酸鈣125g，硫酸亞鐵12g，加水1000mL配制而成；B液由硫酸鎂37g，磷酸二氫銨28g，硝酸鉀41g，硼酸0.6g，硫酸錳0.4g，硫酸銅0.004g，硫酸鋅0.004g，加水1000mL配制而成。
（1）培養液中的N、P、S、K、Ca、Mg等無機鹽進入細胞后主要以 形式存在。
（2）無機鹽離子能維持細胞和生物體的正常 ，從而使細胞保持一定的形態；有的無機鹽離子能維持生物體或細胞內的 ，緩沖pH變化。
（3）“要健美，吃鎂食”，是因為鎂在能量代謝和脂肪燃燒中起著重要的作用。實驗證明催化脂肪分解的很多酶含有酶或在Mg2+存在時才能正常發揮功能。這說明無機鹽離子對酶具有 或 作用，參與生物體的代謝活動。
題組C 培優拔尖練
13．（2020·江蘇高考真題）下列關于細胞中無機化合物的敘述，正確的是（ ）
A．自由水是生化反應的介質，不直接參與生化反應
B．結合水是細胞結構的重要組成成分，主要存在于液泡中
C．無機鹽參與維持細胞的酸堿平衡，不參與有機物的合成
D．無機鹽多以離子形式存在，對維持生命活動有重要作用
14．（2020·浙江高考真題）無機鹽是某些化合物的重要組成成分，具有維持生物體生命活動的重要作用。下列敘述正確的是
A．Ca2+與肌肉的興奮性無關
B．Mg2+是類胡蘿卜素的必要成分
C．H2PO4-作為原料參與油脂的合成
D．HCO3-具有維持人血漿酸堿平衡的作用
15．（2018·新課標Ⅱ卷）有些作物的種子入庫前需要經過風干處理，與風干前相比，下列說法錯誤的是（ ）
A. 風干種子中有機物的消耗減慢
B. 風干種子上微生物不易生長繁殖
C. 風干種子中細胞呼吸作用的強度高
D. 風干種子中結合水與自由水的比值大
16.（2019·全國高考真題）氮元素是植物生長的必需元素，合理施用氮肥可提高農作物的產量。回答下列問題。
（1）植物細胞內，在核糖體上合成的含氮有機物是___________，在細胞核中合成的含氮有機物是___________，葉綠體中含氮的光合色素是______。
（2）農作物吸收氮元素的主要形式有銨態氮（NH4﹢）和硝態氮（NO3﹣）。已知作物甲對同一種營養液（以硝酸銨為唯一氮源）中NH4﹢和NO3﹣的吸收具有偏好性（NH4﹢和NO3﹣同時存在時，對一種離子的吸收量大于另一種）。請設計實驗對這種偏好性進行驗證，要求簡要寫出實驗思路、預期結果和結論________。
目標導航
分層提分
知識精講
能力拓展
分層提分2.2 細胞中的無機物
1.說出水在細胞中的存在形式和主要作用。
2.說出無機鹽在細胞中的存在形式和主要作用。
3.通過實例分析水和無機鹽在農業生產和日常生活的主要作用。
知識點01 細胞中的水
1.生物體的含水量隨著生物種類的不同有所差別，一般為60% 95%。水是細胞內良好的溶劑，細胞內的許多生物化學反應也都需要水的參與。多細胞生物體的絕大多數細胞，必須浸潤在以水為基礎的液體環境中。
2.水在細胞中以自由水和結合水兩種形式存在。填寫表格中的內容。
存在形式 含量變化 散失 含量高 含量低 主要功能
細胞代謝 抗逆性
自由水 游離狀態 大 容易 代謝旺盛，抗逆性低 代謝下降，抗逆性強 細胞內的良好溶劑、直接參與代謝活動
結合水 與細胞內其他物質結合 小 較難 代謝下降，抗逆性強 代謝旺盛、抗逆性低 細胞結構的重要組成部分
【歸納提升】
①結合水約占細胞內全部水分的4.5%，主要是水與蛋白質、多糖等物質結合，失去水的流動性和溶解性。
②種子萌發時，需要吸收水分，增加自由水含量。
③種子儲存前曬干是為了降低自由水含量，降低代謝速率，以延長儲存時間。
④越冬作物減少灌溉，可提高作物對低溫的抗性。
知識點02 細胞中的無機鹽
1.存在形式及含量：大多數無機鹽以離子形式存在，是細胞中含量很少的無機物，僅占細胞鮮重的1%-1.5%。
2.無機鹽中Mg是構成葉綠素的元素，Fe是構成血紅素的元素。P是組成細胞膜、細胞核的重要成分，也是細胞必不可少的許多化合物的成分。人體內Na+缺乏會引起神經、肌肉細胞的興奮性降低，最終引發肌肉酸痛、無力等；哺乳動物的血液中Ca2+的含量太低，動物會岀現抽搐等癥狀。生物體內的許多種無機鹽對于維持細胞和生物體的生命活動都有重要作用。
【歸納提升】無機鹽參與構成的常見化合物
無機鹽種類 常見化合物
N 蛋白質、葉綠素、核苷酸
P ATP、DNA、RNA、磷脂
Mg 葉綠素
S 含硫蛋白質
Fe 血紅蛋白
I 甲狀腺激素
知識點03 探究某種無機鹽離子是否為植物生長發育所必需
1.判斷某種無機鹽離子是否是植物必需的無機鹽離子的原理。
①由于缺乏某種元素，植物的生長發育遇到障礙，不能完成它的生活史。
②除去某種元素以后，植物體表現出專一的病癥，而且這種缺素癥是可以利用該元素進行預防和恢復的。
③某種元素在植物營養上表現的效果是直接的，而不是由土壤的物理、化學或微生物等因素的改變而產生的間接效果。
2.判斷某種無機鹽離子是否是植物必需的無機鹽離子的實驗方法：溶液培養法，具體操作過程可歸納如下圖：
考法01 辨析種子曬干及播種前浸種過程水分的變化
1.種子曬干過程中，自由水散失。在干燥種子中水以結合水形式存在。種子曬干的目的是減少種子中的自由水含量降低，從而降低種子細胞的代謝水平，減少有機物消耗，有利于長期儲存。
2.種子不能采用烘干的方法降低自由水含量。因為烘干還出去了種子細胞中的結合水，因為結合水是細胞內的結構物質，失掉結合水，細胞結構被破壞，細胞死亡，導致種子失去活性。如果將烘烤后的種子播種下去，種子不能萌發，
3.種子播種前要浸種，原因是播種前浸種可以使細胞內自由水含量增加，使代謝強度增加，從而促進種子萌發。
4.水在生產實際中的應用
生活中的現象 對此現象的解釋
種子在貯存時需將種子曬干 減少自由水含量，降低種子的代謝，延長種子壽命
干種子用水浸泡后仍能萌發 失去自由水的種子仍保持其生理活性
低溫環境下減少花卉澆水 提高花卉對低溫的抗性
鮮種子放在陽光下暴曬，重量減輕 自由水散失，代謝減弱
干種子放在試管中，用酒精燈加熱，試管壁上有水珠 種子曬干后，仍含有結合水，用酒精燈加熱會失去結合水
炒熟的種子浸泡后不萌發 失去結合水的細胞失去其生理活性
【典例1】“有收無收在于水，收多收少在于肥。”某生物興趣小組以玉米幼苗為實驗材料進行了如下探究實驗。
下列敘述中，不正確的是（ ）
A.步驟一損失的水在細胞中以游離形式存在，是細胞內的良好溶劑
B.步驟二損失的水與細胞內其他物質相結合，在細胞內的含量穩定
C.步驟三損失的主要是無機鹽，它們在細胞中主要以離子形式存在
D.干旱環境中生長的玉米，其細胞中結合水與自由水比值相對較高
【答案】C
【解析】自由水容易失去，玉米幼苗在晾曬過程中損失的主要是自由水，A正確；結合水是細胞內與其他物質相結合的水，是細胞的重要成分，不容易損失，含量穩定，烘干過程中損失的主要是結合水，B正確；構成細胞的有機物容易燃燒，步驟三損失的是構成細胞的有機物，C不正確；結合水和自由水的比值與生物的抗逆性有關，在干旱環境中生活的玉米結合水與自由水比值較高，抗逆性強，D正確。
考法02 細胞中的無機鹽
1.生病輸液時，輸入的不僅僅是藥物，通常要摻入大量質量分數為0.9%的NaCl溶液，其原因是質量分數為0.9%的NaCl溶液是生理鹽水，維持細胞滲透壓平衡。
2.一種無機鹽可以參與構成多種化合物，一種化合物可能需要多種無機鹽參與構成。
3.動物缺Fe，會造成缺鐵性貧血，但貧血不一定都是缺Fe造成的，如某些紅細胞功能異常的疾病。
4.無機鹽在細胞中含量較低，但作用非常重要。常見無機鹽的作用及其缺乏癥如下
無機鹽種類 作用 缺乏癥
Fe 參與構成血紅蛋白 缺鐵性貧血
I 甲狀腺激素的重要組成成分 “大脖子病”、呆小癥
Mg 葉綠素的組成成分 植物葉綠素合成受阻，影響光合作用
Ca 骨骼、牙齒的重要組成成分 骨骼畸形，肌肉抽搐
Na 維持動物細胞滲透壓 動物細胞滲透壓降低，影響細胞形態的維持
B 促進花粉的萌發和花粉管的伸長 花而不實
5.無機鹽不能為生命活動提供能量
【典例2】無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．土壤中缺少鎂會影響植物光合作用的進行
B．缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降
C．和葡萄糖一樣，KH2PO4也能為生物體提供能量
D．植物秸稈燃燒產生的灰燼中含有豐富的無機鹽
【答案】C
【解析】鎂是葉綠素的組成成分，土壤中缺少鎂會導致葉綠素合成的障礙，并進一步影響光合作用，A正確。鐵是血紅蛋白的組成成分，血紅蛋白的主要作用是運輸O2，缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降，B正確。無機鹽在生物體中的作用是細胞的結構成分、參與并維持生物體的代謝活動、維持生物體內的酸堿平衡、維持細胞的滲透壓，并不能為生物體提供能量，C錯誤。燃燒過程中有機物被分解，剩下的是無機鹽，D正確。
考法03 探究某種無機鹽是否為植物生長發育所必需
在設計或分析探究某無機鹽X是否為植物生長發育所必需實驗時，應注意以下幾方面：
1.實驗中應保證實驗材料的統一性，即材料的種類、生長狀況應一致等。
2.實驗組用只缺X的完全培養液，對照組用完全培養液，不能用蒸餾水作對照。
3.實驗組加入X無機鹽的目的是形成二次對照，使實驗組前后對照，以增強說服力。
【典例3】無機鹽能維持生物體正常的生命活動。下面列出了若干確定無機鹽X是否是植物必需的實驗方案，其中正確的設計是
①以土壤為基質盆栽，澆缺少無機鹽X的“完全培養液”
②以沙土為基質盆栽，澆缺少無機鹽X的“完全培養液”
③只用缺少無機鹽X的“完全培養液”，不用基質
④以土壤為基質盆栽，澆蒸餾水
⑤以沙土為基質盆栽，澆完全培養液
⑥不用基質，只用完全培養液
⑦不用基質，只用含無機鹽X的培養液
⑧不用基質，只用蒸餾水
A．以③為實驗組，⑥為對照組 B．以④為實驗組，①為對照組
C．以②為實驗組，⑤為對照組 D．以⑦為實驗組，⑧為對照組
【答案】A
【解析】設計實驗遵循的原則有對照原則和單一變量原則，由于本實驗為了研究無機鹽X是否是植物必需的元素，而土壤、沙土中都可能含有這種無機鹽，因此不用基質做實驗。對照組應該是用完全培養液，而實驗組為缺少無機鹽X的缺素培養液，通過觀察植物的生長狀況可以知道，故A正確。
題組A 基礎過關練
1．下列關于細胞中水的敘述，不正確的是(　　)
A．在細胞中，水可參與一些生物化學反應
B．水在細胞中以自由水和結合水形式存在
C．自由水是細胞內的良好溶劑可運輸營養
D．代謝旺盛的細胞中結合水含量相對較高
1.【答案】D
【解析】細胞內的許多生物化學反應都需要水參與，A項正確；水在細胞中以自由水和結合水形式存在，B項正確；自由水是細胞內的良好溶劑可運輸營養和廢物，C項正確。
2．已知Mn2＋是許多酶的活化劑，它能激活硝酸還原酶，缺Mn2＋植物無法利用硝酸鹽。這說明無機鹽離子(　　)
A．對維持細胞的形態和功能有重要作用
B．對維持生物體的生命活動有重要作用
C．對維持細胞的酸堿平衡有重要作用
D．對維持細胞的正常形態有重要作用
2.【答案】B
【解析】缺Mn2＋植物無法利用硝酸鹽，說明無機鹽離子對維持生物體的生命活動有重要作用。
3．下列有關生物體內水和無機鹽的敘述錯誤的是　(　　)
A.水既是細胞內良好的溶劑，又是細胞結構的組成部分
B.越冬植物細胞自由水含量較高，干種子細胞結合水含量較高
C.無機鹽離子對維持血漿的正常濃度和酸堿平衡等有重要作用
D.鎂是構成葉綠素的必需成分，植物缺乏鎂時會導致葉片發黃
3.【答案】B
【解析】自由是細胞內良好的溶劑，結合水是細胞結構的組成部分，A項正確；自由水比例越高，細胞代謝越旺盛、抗凍性越小，越冬植物細胞自由水含量較低，結合水含量較高，B項錯誤；有的無機鹽離子對于維持細胞的酸堿平衡具有重要作用，C項正確；鎂是葉綠素的組成成分，植物缺鎂會影響葉綠素的合成從而導致葉片發黃，D項正確。
4.下列關于生物體內水分和無機鹽的敘述，錯誤的是（　　）
A.干種子代謝水平下降與細胞內結合水含量降低有關
B.劇烈運動大量出汗后適合喝淡鹽水補充水和無機鹽
C.長時間劇烈運動會引起肌肉抽搐與血鈣含量降低有關
D.豬肝鐵含量較高，缺鐵性貧血患者應適量多吃些豬肝
4.【答案】A
【解析】干種子代謝水平下降與細胞內自由水含量降低有關，A項錯誤；大量出汗導致機體水分和無機鹽損失，適合喝淡鹽水補充水和無機鹽，B項正確；長時間劇烈運動會因出汗導致血液中鈣減少進而引起肌肉抽搐，C項正確；鐵是血紅蛋白的組成成分，豬肝鐵含量較高，缺鐵性貧血患者應適量多吃些豬肝，D項正確。
5.研究發現用不含Ca2＋和K＋的生理鹽水灌注離體蛙心時，蛙心收縮不能維持；用含有少量Ca2＋和K＋的生理鹽水灌注離體蛙心時，心臟能持續跳動數小時。這說明Ca2＋和K＋(　　)
A．是構成細胞某些復雜化合物的重要成分
B．對維持血漿的正常濃度有重要作用
C．對維持生物體正常生命活動有重要作用
D．為蛙心臟的持續跳動直接提供能量
5.【答案】C
【解析】Ca2＋和K＋以離子的形式存在，A錯誤；題目中沒有涉及血漿濃度的內容，B錯誤；根據題意可知，Ca2＋和K＋對維持心臟跳動有重要作用，C正確；無機鹽離子不能為生命活動提供能量，為D錯誤。
6.下列關于生物體內無機鹽的敘述，正確的是（ ）
A．細胞中的無機鹽主要以化合物的形式存在
B．缺少微量元素鎂會影響植物光合作用的進行
C．人體血液中Ca2+濃度太低會出現肌肉乏力等現象
D．無機鹽離子對維持細胞的酸堿平衡具有重要作用
6.【答案】D
【解析】細胞中的無機鹽主要以離子形式存在，A錯誤；鎂是大量元素，B錯誤；人體血液中Ca2+濃度太低會出現抽搐的現象，C錯誤；無機鹽離子（碳酸根、碳酸氫根）對維持細胞的酸堿平衡具有重要作用，D正確。
題組B 能力提升練
7.水是生命之源，是一切生命活動的基礎。下列關于水的說法，不正確的是(　　)
A.沙漠植物活細胞中含量最高的化合物是水
B.冬眠青蛙體內結合水與自由水的比值升高
C.植物越冬時，自由水與結合水比值會降低
D.抗干旱植物細胞內自由水與結合水的比值比一般植物高
7.【答案】D
【解析】活細胞中含量最高的化合物是水，A正確；結合水與自由水的比值升高有利于抵抗寒冷，B、C正確；抗干旱植物抵抗干旱的能力強，細胞內自由水與結合水的比值比一般植物低，D不正確。
8.設計實驗探究X是否屬于植物生長所必需的無機鹽，某同學的構思大致如下：本實驗中采用甲組、乙組之間的對照，以及乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照。兩次對照中屬于實驗組的依次是(　　)
A．甲組、乙組實驗前　　　 B．甲組、乙組實驗后
C．乙組、乙組實驗前 D．乙組、乙組實驗后
8.【答案】D
【解析】甲組、乙組之間的對照中，甲組是對照組、乙組是實驗組；乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照中，實驗前(無X)是對照組、實驗后(有X)是實驗組。選D。
9．種子萌發過程中需要大量吸收水分，下列有關分析正確的是
A．風干種子細胞中的水都以結合水的形式存在
B．種子吸水后自由水/結合水的比值下降，細胞呼吸增強
C．油料作物種子萌發初期，許多物質主要溶解在結合水中
D．種子萌發初期有些生物化學反應需要在水的參與下進行
9．【答案】D
【解析】風干種子細胞中自由水含量降低，但是仍然以自由水為主，A錯誤；種子吸水后，自由水與結合水的比值上升，細胞呼吸增強，B錯誤；油料作物種子萌發初期，是因為吸收了大量的水分，許多物質主要溶解在自由水中，C錯誤；種子萌發過程中，許多生物化學反應也都需要水的參與，D正確。
10．下列有關生物體內水和無機鹽的敘述，正確的是
A．不同細胞的自由水和結合水的比值相同，它們的代謝強度也相同
B．根尖分生區細胞和衰老細胞內的水分減少，新陳代謝速率減慢
C．給水中毒患者注射質量分數1.8%的鹽水，可增強細胞的吸水能力
D．正常人的血漿pH能維持相對穩定，與血漿中的某些無機鹽有關
10．【答案】D
【解析】不同細胞的自由水和結合水的比值可能不同，即使不同細胞中自由水與結合水的比值相同，它們的代謝強度也不一定相同，A項錯誤；根尖分生區細胞內水分多，代謝速率加快，B項錯誤；給水中毒患者注射質量分數為1.8%的鹽水，是為了增加細胞外液的滲透壓，C項錯誤；血漿中的HCO3-、HPO42-等離子可中和酸堿，能維持血漿pH相對穩定，D項正確。
11.水是生命之源，“有收無收在于水”的農諺說明植物的生長、發育離不開水。請回答：
（1）無土栽培農業中培養液中水的作用是 。
（2）收獲的種子要進行晾曬后儲存，晾曬過程中所除去的主要是細胞內的________水。如果種子細胞內的水分過多，會使細胞的________作用加強。
（3）細胞內含水量的多少直接影響細胞的代謝，植物細胞內自由水與結合水的比值越________，則細胞的代謝越強；細胞和生物體內含水量的多少也直接影響生物的抗逆性，生物體內自由水與結合水的比值越________，則生物體的抗逆性越強。
11.【答案】（1）溶解無機鹽 （2）自由　呼吸　（3）大 小
【解析】（1）無土栽培農業中培養液中水的作用是溶解無機鹽。
（2）收獲的種子要進行晾曬后儲存，晾曬過程中所除去的主要是細胞內的自由水。如果種子細胞內的水分過多，會使細胞的呼吸作用加強。
（3）在正常情況下，細胞內自由水所占的比例越大，細胞的代謝就越旺盛；而結合水越多，細胞抵抗干旱和寒冷等不良環境的能力就越強。植物細胞內自由水與結合水的比值越大，則細胞的代謝越強；細胞和生物體內含水量的多少也直接影響生物的抗逆性，生物體內自由水與結合水的比值越小，則生物體的抗逆性越強。
12.莫拉德營養液是配制方便、使用簡單且效果良好的培養液之一。其配方包括A液和B液。A液由硝酸鈣125g，硫酸亞鐵12g，加水1000mL配制而成；B液由硫酸鎂37g，磷酸二氫銨28g，硝酸鉀41g，硼酸0.6g，硫酸錳0.4g，硫酸銅0.004g，硫酸鋅0.004g，加水1000mL配制而成。
（1）培養液中的N、P、S、K、Ca、Mg等無機鹽進入細胞后主要以 形式存在。
（2）無機鹽離子能維持細胞和生物體的正常 ，從而使細胞保持一定的形態；有的無機鹽離子能維持生物體或細胞內的 ，緩沖pH變化。
（3）“要健美，吃鎂食”，是因為鎂在能量代謝和脂肪燃燒中起著重要的作用。實驗證明催化脂肪分解的很多酶含有酶或在Mg2+存在時才能正常發揮功能。這說明無機鹽離子對酶具有 或 作用，參與生物體的代謝活動。
12.【答案】（1）離子 （2）滲透壓 酸堿平衡 （3）活化 輔助
【解析】（1）無機鹽在細胞中主要以離子形式存在。
（2）無機鹽離子能維持細胞和生物體的正常滲透壓，從而使細胞保持一定的形態；有的無機鹽離子能維持生物體或細胞內的酸堿平衡，緩沖pH變化。
（3）催化脂肪分解的很多酶含有酶或在Mg2+存在時才能正常發揮功能。這說明無機鹽離子對酶具有活化或輔助作用，參與生物體的代謝活動。
題組C 培優拔尖練
13．（2020·江蘇高考真題）下列關于細胞中無機化合物的敘述，正確的是（ ）
A．自由水是生化反應的介質，不直接參與生化反應
B．結合水是細胞結構的重要組成成分，主要存在于液泡中
C．無機鹽參與維持細胞的酸堿平衡，不參與有機物的合成
D．無機鹽多以離子形式存在，對維持生命活動有重要作用
13.【答案】D
【解析】自由水是生化反應的介質，有些水還直接作為反應物參與生物化學反應，如有氧呼吸，A錯誤；結合水是組成細胞結構的重要成分，主要存在形式是水與蛋白質、多糖等物質結合，成為生物體的構成成分，而液泡中的水屬于自由水，B錯誤；細胞中大多數無機鹽以離子的形式存在，對維持細胞和生物體的生命活動有重要作用，能參與維持細胞的酸堿平衡，也能參與有機物的合成，如Mg2+是合成葉綠素的原料，C錯誤、D正確。
14．（2020·浙江高考真題）無機鹽是某些化合物的重要組成成分，具有維持生物體生命活動的重要作用。下列敘述正確的是
A．Ca2+與肌肉的興奮性無關
B．Mg2+是類胡蘿卜素的必要成分
C．H2PO4-作為原料參與油脂的合成
D．HCO3-具有維持人血漿酸堿平衡的作用
14.【答案】D
【解析】Ca2+與肌肉的興奮性有關，若哺乳動物血液中Ca2+含量過低，則會發生抽搐，A錯誤；Mg2+是葉綠素的必需成分，B錯誤；油脂只含有C、H、O三種元素，所以不需要H2PO4-作為原料參與的合成，C錯誤；HCO3-作為血漿中的緩沖物質，具有維持人血漿酸堿平衡的作用，D正確。
15．（2018·新課標Ⅱ卷）有些作物的種子入庫前需要經過風干處理，與風干前相比，下列說法錯誤的是（ ）
A. 風干種子中有機物的消耗減慢
B. 風干種子上微生物不易生長繁殖
C. 風干種子中細胞呼吸作用的強度高
D. 風干種子中結合水與自由水的比值大
15.【答案】C
【解析】風干的種子中自由水含量極少，細胞呼吸作用強度非常弱，因此有機物消耗減慢，A正確，C錯誤；風干的種子含水量少，不利于微生物的生長繁殖，B正確；風干的種子中自由水含量極少，導致結合水與自由水的比值增大，D正確。
16.（2019·全國高考真題）氮元素是植物生長的必需元素，合理施用氮肥可提高農作物的產量。回答下列問題。
（1）植物細胞內，在核糖體上合成的含氮有機物是___________，在細胞核中合成的含氮有機物是___________，葉綠體中含氮的光合色素是______。
（2）農作物吸收氮元素的主要形式有銨態氮（NH4﹢）和硝態氮（NO3﹣）。已知作物甲對同一種營養液（以硝酸銨為唯一氮源）中NH4﹢和NO3﹣的吸收具有偏好性（NH4﹢和NO3﹣同時存在時，對一種離子的吸收量大于另一種）。請設計實驗對這種偏好性進行驗證，要求簡要寫出實驗思路、預期結果和結論________。
16.【答案】（1）蛋白質 核酸 葉綠素
（2）實驗思路：配制營養液（以硝酸銨為唯一氮源），用該營養液培養作物甲，一段時間后，檢測營養液中NH4﹢和NO3﹣剩余量。
預期結果和結論：若營養液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量，則說明作物甲偏好吸收NO3﹣；若營養液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量，則說明作物甲偏好吸收NH4﹢。
【解析】（1）核糖體是蛋白質的合成場所，故在植物的核糖體上合成的含氮有機物是蛋白質。細胞核內可以進行DNA復制和轉錄，復制的產物是DNA，轉錄的產物是RNA，其組成元素均為C、H、O、N、P，故細胞核內合成的含氮化合物是核酸即DNA、RNA。葉綠體中的色素分為葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，前者含有N，后者不含N。
（2）要驗證作物甲對NH4+和NO3-吸收具有偏好性，可以把甲放在以硝酸銨為唯一氮源的培養液中進行培養，通過測定培養前后銨態氮和硝態氮的含量變化即可以得出結論。因此實驗思路為：配制營養液（以硝酸銨為唯一氮源），用該營養液培養作物甲，一段時間后，檢測營養液中NH4﹢和NO3﹣剩余量。
可用假設法推理，假設作物甲偏好吸收NO3﹣，則營養液中NO3﹣的剩余量較少；假設作物甲偏好吸收NH4﹢，則營養液中NH4﹢的剩余量較少。因此，預期結果和結論為：若營養液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量，則說明作物甲偏好吸收NO3﹣；若營養液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量，則說明作物甲偏好吸收NH4﹢。
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