資源簡介

第2章 第2節
細胞中的無機物
課堂導入
（2分鐘）
據探測，火星上有固態水，也有流動水的痕跡，土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素。科學家據此推測，火星上曾經或者現在存在生命，科學家的推測說明了水和無機鹽對于生命的存在至關重要。
水和無機鹽在生命活動中具體有哪些作用呢？那我們今天一塊來學習水和無機鹽的相關知識。
新知精講
知識點一、了解細胞中的水（7分鐘）
1．自由水與結合水之間的轉化
（1)轉化條件：
（2)轉化實例：
①烘干種子時，部分結合水轉化為自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏時，部分自由水轉化為結合水。
2.自由水與結合水相對含量與細胞代謝的關系
（1)圖示：
（2)曲線：
（3)在生產中的應用：
①種子萌發時，需要吸收水分，增加自由水含量。
②種子貯存前曬干是為了降低自由水含量，降低代謝速率，以延長貯存時間。
③越冬作物減少灌溉，可提高作物對低溫的抗性。
④剛剛收獲的鮮種子一般要放在陽光下暴曬，種子變干，重量減輕，鮮種子失去的主要是自由水，種子仍保留活性。
⑤將干種子放在試管中，用酒精燈加熱，試管壁上有水珠產生，這種情況下，干種子失去的主要是結合水，種子喪失活性。
【典例示范】
1.水在生物體的生命活動中必不可少。科學實驗表明：生命活動旺盛的細胞，自由水/結合水的值增大，而處于休眠狀態的細胞自由水/結合水的值減小。請分析回答下列問題：
（1)自由水是細胞內的良好 ，有利于物質的　　 ，有利于 的順利進行，所以生命活動旺盛的細胞中自由水的含量　　 。
（2)干種子內含的主要是 水，抗旱性強的植物結合水的相對含量 ，處于休眠狀態的細胞自由水相對含量 。
（3)結合水和自由水是可以 的。
【答案】（1)溶劑　 運輸　 生物化學反應　 高　（2)結合　 高　 低 　（3)相互轉化
【探究總結】
在本知識點的學習中，要重點掌握水的存在形式及功能，同時要注意以下幾點：
1.自由水和結合水可以相互轉化。
2.心肌呈固態，血液呈液態，主要原因是兩者自由水和結合水的比例不同。
知識點二、了解細胞中的無機鹽（9分鐘）
1.無機鹽的存在形式和功能
2.無機鹽功能的實驗驗證方法
（1)實驗目的：探究無機鹽X是否是植物生長發育所必需的。
（2)實驗設計
（3)實驗中的對照
3．常見無機鹽的作用與缺乏癥
種類 作用 缺乏時引起的癥狀
Fe 構成血紅素的元素 缺鐵性貧血癥
Mg 構成葉綠素的元素 植物葉綠素合成受阻，影響光合作用
續表
Zn 很多酶的組成成分 生長發育不良，生殖腺功能受影響
Ca 骨骼、牙齒的重要組成成分 骨骼畸形；抽搐等
I 甲狀腺激素的重要組成成分 甲狀腺腫大；呆小癥
B 促進花粉的萌發和花粉管的伸長 油菜缺B時，“花而不實”
【典例示范】
例2 如下圖是一種葉綠素分子（左)和血紅素分子（右)的局部結構簡圖，下列說法不正確的是（　　)
A.細胞中的無機鹽是構成細胞內某些復雜化合物的重要組成成分
B.Mg是葉綠素的組成成分之一，缺少Mg影響光合作用
C.細胞中的無機鹽大多數以化合物的形式存在
D.缺鐵性貧血是因為體內缺少鐵，血紅素合成受到影響
【解析】由圖示可知，鎂元素是組成葉綠素的成分，鐵元素是組成血紅素的成分，A正確；Mg是葉綠素的組成成分之一，葉綠素是光合色素，缺少Mg影響光合作用，B正確；細胞中的無機鹽大多數以離子的形式存在，C錯誤；缺鐵性貧血是因為體內缺少鐵，血紅素合成受到影響，血液運輸氧氣的能力降低，D正確。
【答案】C
【知識總結】
在本知識點的學習中 要重點掌握無機鹽的存在形式、功能及植物必需無機鹽的判斷方法，同時要注意以下幾點：
1.Mg2+是構成葉綠素的必需成分；Fe2+是血紅蛋白的組成成分；CaCO3是動物和人體的骨、牙齒中的重要成分。
2.哺乳動物血液中必須含有一定量的Ca2+，如果Ca2+含量過低，就會出現抽搐等癥狀。
3.HC、HP對維持細胞的酸堿平衡起重要作用。
活動探究
（17分鐘）
探究1：細胞中的水
1.水是生命之源，沒有水就沒有生命，請結合下列材料探究水的含量和功能。
表一　不同生物體中水的含量
生物 水母 魚類 蛙 哺乳動物 藻類 高等植物
水的含量（%) 97 80～85 78 65 90 60～80
表二　人體中幾種不同器官或組織中水的含量
組織、器官 牙齒 骨骼 骨骼肌 心肌 血液
水的含量（%) 10 22 76 79 83
（1)表一說明：不同生物體內含水量________，一般水生生物體內的含水量比陸生生物________。
（2)表二說明：同一生物體內，不同器官的含水量________，一般代謝旺盛的組織、器官含水量________。
（3)結合教材P20的圖示和內容回答：水為什么能成為細胞內良好的溶劑呢？它又為什么具有支持生命的獨特性質呢？
【答案】（1)不同　高 　（2)不同　較高
（3)水分子由2個氫原子和1個氧原子構成，氫原子以共用電子對與氧原子結合。由于氧具有比氫更強的吸引共用電子的能力，使氧的一端稍帶負電荷，氫的一端稍帶正電荷，水分子的空間結構及電子的不對稱分布，使得水分子成為一個極性分子。帶有正電荷或負電荷的分子（或離子)都容易與水結合，因此，水是良好的溶劑。由于水分子的極性，當一個水分子的氧端（負電性區)靠近另一個水分子的氫端（正電性區)時，它們之間的靜電吸引作用就形成一種弱的引力，這種弱的引力稱為氫鍵，每個水分子可以與周圍水分子靠氫鍵相互作用在一起。氫鍵比較弱，易被破壞，只能維持極短時間，這樣氫鍵不斷地斷裂、又不斷地形成，使水在常溫下能夠維持液體狀態，具有流動性。同時，由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，這就意味著水的溫度相對不容易發生改變，水的這種特性，對于維持生命系統的穩定性十分重要。
2．自由水和結合水的含量比例對生物的代謝和抗逆性有著重要的意義，請分析回答下列問題：
（1)曬干的種子能夠長久保存，浸泡吸水后能夠萌發，據此推斷自由水和結合水的比值與細胞的代謝強度之間有什么關系？
（2)越冬的植物、干旱地區植物的細胞中，結合水含量升高。這表明自由水和結合水的含量與生物的抗逆性有何關系？
【答案】（1)在一定范圍內，自由水和結合水的比值越大，細胞代謝越旺盛。（2)一般情況下，自由水和結合水的比值越大，細胞的抗逆性越差。
探究2：細胞中的無機鹽
1.無機鹽在細胞中的含量僅為1%～1.5%，但卻有著重要的作用，請結合下列材料分析無機鹽的有關知識。
材料一　足球運動員在激烈比賽中有時會出現肌肉抽搐的現象，這是隨著汗液丟失了大量鈣離子引起的；硼能促進花粉的萌發和花粉管的生長，缺少硼時常導致“花而不實”。
（1)由材料說明無機鹽對__________________有著重要的意義。
材料二　生理鹽水是指與哺乳動物血液和淋巴等滲的無機鹽溶液，常用的是質量分數為0.9%的氯化鈉溶液。人體的紅細胞在生理鹽水中會保持原有的形態，如果放到清水里，會吸水脹破。
（1)由材料說明無機鹽能調節人體的______，維持細胞的_______。
材料三　人體代謝過程中產生的一些代謝物質會改變體液的酸堿度，人體血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物質，可以中和這些變化。
（3)上述材料說明，無機鹽對于維持人體內環境________的相對穩定具有重要作用。
【答案】（1)維持生物體的正常生命活動　（2)滲透壓　正常形態　（3)酸堿平衡
2.為什么人體缺鐵會導致貧血？為什么植物缺鎂會影響光合作用？
【答案】鐵是血紅蛋白的重要組成成分；鎂是葉綠素的重要組成成分。
3.生理鹽水是指與哺乳動物血液和淋巴濃度相等的無機鹽溶液，常用的是質量分數為0.9%的氯化鈉溶液。生病輸液時，通常要用生理鹽水溶解藥物后再輸液，這樣做的目的是什么？
【答案】保證細胞的生活環境不發生變化，維持細胞正常的滲透壓。
課堂小結
（引導學生總結歸納課堂要點思維導圖，進行學生展示、交流與教師總結，3分鐘）
課堂達標
（5分鐘）
1．為了確定某元素是否為植物的必需元素，應采取的方法是（　　)
A．檢測正常葉片中該元素的含量
B．分析根系對該元素的吸收過程
C．分析環境條件對該元素吸收的影響
D．觀察含全部營養元素的培養液中，去掉該元素前后植株的生長發育狀況
【解析】判斷某元素是否為必需元素，通常用溶液培養法。在人工配制的完全培養液中，除去某種元素，然后觀察植物的生長發育情況：如果植物的生長發育仍正常，說明該元素不是植物所必需的；如果植物的生長發育不正常（出現特定的缺乏癥狀)，且只有補充了該種元素（其他元素無效)后，植物的生長發育又恢復正常（癥狀消失)，說明該元素是植物所必需的元素。
【答案】D
2.一個生命活動旺盛的細胞中，如果其在生命活動過程中含水量不變，則（　　)。
A.溫度升高，結合水比例減少，自由水比例增加
B.溫度升高，結合水比例增加，自由水比例減少
C.溫度降低，結合水比例減少，自由水比例增加
D.溫度變化不會改變結合水和自由水原有的比例
【解析】水的存在形式與代謝的關系：若細胞內自由水比例升高，則代謝旺盛，反之代謝緩慢。水與溫度的關系：在活細胞內水受溫度的影響，自由水和結合水可相互轉化，即升高溫度時自由水增多，反之結合水增多。
【答案】A
3．蘋果被譽為益智水果，含有元素Zn，Zn是形成與記憶力息息相關的蛋白質不可缺少的元素，兒童缺Zn會導致大腦發育不完善，這說明無機鹽離子（　　)
A．對維持酸堿平衡有重要作用 B．對維持細胞形態有重要作用
C．對調節細胞滲透壓有重要作用 D．對維持生物體生命活動有重要作用
【解析】由題意可知，Zn是形成與記憶力息息相關的蛋白質不可缺少的元素，兒童缺Zn會導致大腦發育不完善，這說明Zn對于維持細胞和生物體的生命活動具有重要作用。
【答案】D
4.在小麥播種前，將種子放在摻有一些人體尿液的水中浸泡三四天，可促進種子提前萌發。下列有關說法不正確的是（　　)
A.尿液僅為小麥種子的細胞提供水分
B.浸泡的目的是增加干種子內的自由水
C.尿液中的物質可能有利于種子的萌發
D.萌發時細胞中的自由水與結合水的比值升高
【解析】人的尿液中除含有水分外，還含有多種無機鹽，A項錯誤；浸泡的目的主要是增加干種子內的自由水，有利于小麥種子細胞的代謝，促進種子的萌發，B、C項正確；萌發時細胞中的自由水與結合水的比值升高，D項正確。
【答案】A
★5. 鐵是合成人體血紅素不可缺少的成分，人體缺鐵可引起貧血。食物中的鐵一般是有機鐵，人體只能吸收利用其中的10%左右，鐵鍋中卻含有容易被人體吸收利用的無機鐵，用鐵鍋炒菜，對防治缺鐵性貧血大有好處。鈣在人體內的總量達1 300 g，一旦血液中的離子化鈣（即血鈣)在血漿中的濃度明顯下降，神經肌肉的興奮性會大大增強，從而出現手足抽搐；相反，血鈣過高則會引起肌無力。
（1)貧血患者血液運輸　　　　的能力會大大降低。一般來說，貧血患者除要補充足量的鐵以外，還應該多吃一些含　　　　豐富的食物。
（2)人體中含鈣最多的組織或器官是　　　　。
A.肌肉 B.骨骼 C.上皮組織 D.神經組織
（3)人在長跑后，因流汗過多常出現抽搐現象，這是因為身體中　　　　含量過低。
A.K+ B.Na+ C.Ca2+ D.Mg2+
（4)由上述資料呈現的鐵、鈣在人體中的作用，可以說明無機鹽在生物體內有哪些重要作用
① ；
② 。
【答案】（1)氧氣　 蛋白質 　（2)B　 （3)C　 （4)①有些無機鹽是細胞內某些復雜化合物的重要組成成分　②有些無機鹽對維持生物體的生命活動有重要作用。

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