資源簡介

2.2 細胞中的無機物
學習目標
1.說出水在細胞中的存在形式和作用。
2.說出無機鹽在細胞中的存在形式和主要作用。
基礎梳理
一、細胞中的水
1．水的含量特點
(1)含量：一般來說，水是細胞中含量最多的化合物，約占60%～95%。
(2)與生物種類及發(fā)育階段的關系：
①生物種類不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陸生生物。
②不同生長發(fā)育期，含水量不同，如幼兒含水量高于成年人。
2．水的存在形式和作用[填表]
項目 自由水 結合水
形式 在細胞中以游離的形式存在 與細胞內(nèi)其他物質(zhì)相結合
含量 約占95.5% 約占4.5%
作用 ①細胞內(nèi)的良好溶劑；②參與化學反應；③為細胞提供液體環(huán)境；④運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物 是細胞結構的重要組成成分
二、細胞中的無機鹽
1．存在形式和含量
(1)含量：與水相比，無機鹽是細胞中含量很少的無機物。
(2)存在形式：大多數(shù)以離子形式存在。
2．生理功能[連線]
深化探究
探究點一　細胞中的水
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.水含量的分布規(guī)律
(1)表一說明：不同生物體內(nèi)含水量不同，一般水生生物體內(nèi)的含水量比陸生生物多。
(2)表二說明：同一生物體內(nèi)，不同器官的含水量不同，一般代謝旺盛的組織、器官含水量多。
2．水的存在形式及功能
(1)農(nóng)民晾曬剛收獲的鮮種子，種子失去大量水分。說明細胞內(nèi)絕大部分的水可以自由移動，以游離的形式存在，這部分水為自由水。
(2)少量干燥種子放在干燥的試管內(nèi)置于酒精燈火焰上烘烤，種子失去一部分水，觀察到試管內(nèi)壁出現(xiàn)少量水珠。實驗中觀察到的水珠在細胞中以結合水的形式存在，大約占細胞內(nèi)全部水的4.5%，結合水可與細胞內(nèi)的親水性物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、淀粉等)結合。烘烤后種子的細胞結構被破壞，種子死亡，不能萌發(fā)。
(3)①自由水是細胞內(nèi)良好的溶劑，許多種物質(zhì)必須溶解在這部分水中才能反應；②水是光合作用的原料，說明細胞內(nèi)的自由水作為反應物，參與許多生物化學反應；③水在生物體內(nèi)流動(如血液)，可以把其中溶解的營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)礁鱾€細胞，同時又把細胞代謝產(chǎn)生的廢物運送到排泄器官或者直接運輸?shù)襟w外，這說明自由水具有運輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的功能。
(4)綠色植物在夏季，自由水含量相對較高，而在秋冬季，結合水含量相對較高。說明自由水與結合水比值相對越高，細胞代謝就越旺盛，反之則緩慢。
(5)一般來說，綠色植物的抗干旱、抗凍能力與其代謝旺盛程度成反比。即自由水/結合水比值越大，細胞抗干旱、抗凍能力越低。
探究點二　細胞中的無機鹽
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。
1．細胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在，包括陽離子和陰離子；少數(shù)以化合物的形式存在，如構成骨骼的CaCO3。
2．閱讀下列材料，回答有關問題。
材料一　一種葉綠素和血紅蛋白的局部分子結構簡圖
材料二　足球運動員在激烈比賽中有時會出現(xiàn)肌肉抽搐，原因是隨著汗液丟失了大量鈣離子；硼能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的生長，缺少硼時常導致“花而不實”。
材料三　生理鹽水(質(zhì)量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液)是指與哺乳動物血液和淋巴等滲的無機鹽溶液，人體的紅細胞在生理鹽水中保持原有的形態(tài)，如果放到清水里，細胞吸水漲破。
材料四　人體代謝過程中產(chǎn)生的一些代謝物質(zhì)會改變體液的酸堿度，人體血液中存在H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等酸堿緩沖物質(zhì)，可以緩沖體液酸堿度的變化。
(1)材料一說明：無機鹽是某些化合物的重要組成成分。葉綠素分子的基本組成元素有C、H、O、N、Mg。血紅蛋白分子的基本組成元素有C、H、O、N、Fe。
(2)材料二說明：無機鹽對維持生物體的正常生命活動有著重要的意義。
(3)材料三說明：無機鹽能調(diào)節(jié)人體的滲透壓，維持細胞的正常形態(tài)。
(4)材料四說明：無機鹽對于維持人體內(nèi)環(huán)境酸堿平衡的相對穩(wěn)定具有重要作用。
3．填寫下列元素缺乏癥，體會無機鹽的功能。
(1)人體缺鐵，會患貧血癥；幼年缺鈣會患佝僂病，成年缺鈣會患骨質(zhì)疏松癥；幼年缺碘會患呆小癥，成年缺碘會患地方性甲狀腺腫(大脖子病)。
(2)植物的生長需要多種無機鹽，其中需要最多的是氮、磷、鉀，缺少某種無機鹽，植株會出現(xiàn)相應的癥狀。
①植物缺N：植株就矮小，下部葉片首先缺綠變黃，逐步向上擴展，葉片薄而黃。
②缺P：植物生長受到抑制，植株矮小，下部葉片發(fā)暗呈紫紅色，開花遲，花亦小。
③缺K：光合作用顯著下降，莖桿細瘦，葉的尖端和邊緣變黃直至枯死，嚴重時會使大部分葉片枯黃。
隨堂訓練
1、細胞內(nèi)結合水的生理作用主要是( )
A.反應介質(zhì)并參與某些代謝反應 B.運輸各種物質(zhì)
C.細胞結構的重要組成成分 D.良好溶劑
2、有些作物的種子入庫前需要經(jīng)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
3、如果各細胞內(nèi)自由水與結合水的比值用 a 表示，則下表中正確的是( )
選項 不同生理狀態(tài)或部位的細胞 比較
A 根尖分生區(qū)細胞、根尖成熟區(qū)細胞 =
B 衰老細胞、正常細胞洋蔥 >
C 正常洋蔥表皮細胞、質(zhì)壁分離表皮細胞 <
D 休眠種子、萌發(fā)種子 <
A.A B.B C.C D.D
4、下表是部分生物體中水分的含量:
生物 水母 魚類 蛙 哺乳動物 藻類
含水量（%） 97 80~85 78 65 90
表中數(shù)據(jù)說明( )
①代謝旺盛的組織器官含水量較多
②生物體中水分的含量超過了50%,是各種化合物中最多的
③水生生物體內(nèi)的含水量比陸生生物多
④同一生物體不同的組織器官中水的含量差異很大
A.①②③④
B.②③
C.②③④
D.①③
5、下列關于水的敘述，錯誤的是( )
A. 剛收獲的種子在曬場上丟失的水分為自由水
B. 自由水在細胞內(nèi)充當良好溶劑和參與生化反應
C. 將曬干的種子放在試管中烘烤，出現(xiàn)的水珠主要是結合水
D. 細胞代謝增強，細胞內(nèi)的結合水與自由水的比值升高
6、下列有關無機鹽的敘述中,錯誤的是( )
A.無機鹽是某些復雜化合物的重要成分
B.無機鹽對維持生命活動有重要作用
C.無機鹽是細胞中的能源物質(zhì)之一
D.無機鹽對維持細胞的形態(tài)和功能有重要的作用
7、下圖是一種葉綠素分子(左)和血紅蛋白分子(右)的局部結構簡圖,下列說法不正確的是( )
A.Mg和Fe都屬于大量元素
B.植物體缺鎂會影響光合作用
C.人體缺鐵會影響氧氣的運輸
D.葉綠素含C、H、O、N、Mg元素
8、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.蔬菜中的草酸不利于機體對食物中鈣的吸收
B.缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降
C.和ATP一樣,KH2PO4也能為生物體提供能量
D.植物秸稈燃燒產(chǎn)生的灰燼中含有豐富的無機鹽
9、下列關于細胞中無機鹽的敘述,錯誤的是( )
A.在細胞中,無機鹽主要以分子狀態(tài)存在
B.有的無機鹽可以與蛋白質(zhì)結合
C.有的無機鹽游離在水中維持細胞的滲透壓和pH
D.Mg2+是合成葉綠素分子的原料
10、英國醫(yī)生塞達尼 任格在對離體蛙心進行實驗的過程中發(fā)現(xiàn),用不含鈣的生理鹽水灌注蛙心,收縮不能維持,用含有少量鈣生理鹽水灌流時,蛙心可持續(xù)跳動數(shù)小時.實驗說明鈣鹽( )
A.是細胞中某些復雜化合物的重要組成部分
B.對維持生物體的生命活動有重要作用
C.對維持細胞的形態(tài)有重要作用
D.為蛙心的持續(xù)跳動提供能量
答案
隨堂訓練
1答案及解析：
答案：C
解析：
2答案及解析：
答案：C
解析：風干種子中自由水含量減少，代謝減慢，A正確；風干種子因自由水含量減少，導致微生物缺少生長繁殖的適宜環(huán)境，B正確；風干種子中自由水含量減少，細胞呼吸的強度較弱，C錯誤；風干種子中結合水增多，自由水減少，故結合水與自由水的比值大，D正確。
3答案及解析：
答案：D
解析：
4答案及解析：
答案：B
解析：該表格沒有對不同組織器官的代謝水平和含水量的關系進行統(tǒng)計;表格中生物水的含量超過了50%,是各種化合物中最多的;分析表格信息可知,不同生物體內(nèi)水的含量不同,水生生物體內(nèi)的含水量多于陸生生物;該表格沒有對同一生物體的不同組織器官的含水量進行統(tǒng)計。
5答案及解析：
答案：D
解析：自由水含量越高，新陳代謝越強，抗逆性越弱。因此，細胞代謝增強，細胞內(nèi)的結合水與自由水的比值降低，D錯誤。故選D。
6答案及解析：
答案：C
解析：無機鹽的功能:(1)細胞中某些復雜化合物的重要組成成分。如: 是血紅蛋白的主要成分; 是葉綠素的必要成分。(2)維持細胞的生命活動。如血液鈣含量低會抽搐。(3)維持細胞的形態(tài)、酸堿度、滲透壓。無機鹽不是能源物質(zhì)。故選C.
7答案及解析：
答案：A
解析：鎂是大量元素，鐵是微量元素，A錯誤。Mg是構成葉綠素分子的重要元素，植物缺Mg 則導致無法合成葉綠素，從而影響光合作用，B正確。Fe是構成血紅蛋白分子的重要元素，人體缺鐵，不能合成血紅蛋白，進而影響對氧的運輸，C正確。從葉綠素的結構簡圖可知，葉綠素種含有C、H、O、N、Mg元素，D正確。
8答案及解析：
答案：C
解析：草酸可與鈣形成不溶性的草酸鈣,不利于機體對鈣的吸收,A正確;鐵是合成血紅蛋白不可缺少的成分,故缺鐵會影響血液運輸氧氣的能力,B正確;無機鹽不能為生物體提供能量,C錯誤;植物秸稈燃燒剩下的灰燼中無機鹽含量豐富,D正確。
9答案及解析：
答案：A
解析：細胞中的無機鹽的主要存在形式是離子,A錯誤;有的無機鹽可以參與某些蛋白質(zhì)的合成,如Fe是血紅蛋白的組成成分,B正確;有些游離在水中的無機鹽對于參與維持細胞的酸堿平衡和滲透壓具有重要作用,C正確;Mg2+是合成葉綠素分子的原料,D正確。
10答案及解析：
答案：B
解析：
2

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