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第2章 組成細胞的分子（2）細胞中的水和無機鹽—2023-2024學年初升高生物學人教版（2019）精準鏈接
知識銜接
回顧初中
水：人體細胞的主要成分之一，約占體重的60%~70%，人體的各項生命活動都離不開水。人體內的營養物質及尿素等廢物，只有溶解在水中才能運輸。
人體無機鹽缺乏癥：
植物無機鹽缺乏癥狀
植物生長需要量最多的是氮磷鉀三種無機鹽，有些無機鹽需要量十分微小，但它們在植物的生活中同樣起著十分重要的作用。
缺氮時，植株矮小瘦弱，葉片發黃。
缺磷時，植株特別矮小，葉片呈暗綠色，并出現紫色。
缺鉀時，植株的莖稈軟弱，容易倒伏，葉片邊緣和尖端呈褐色，并逐漸焦枯。
缺硼時，油菜只開花不結果實。
銜接高中
一、細胞中的水
1. 水的含量
（1）生物體的含水量隨著生物種類的不同而有所差別。
（2）水是構成細胞的重要成分，也是活細胞中含量最多的化合物。
2. 水的存在形式及作用
存在形式 自由水 結合水
概念 細胞中以游離的形式存在的水 細胞中與其他物質相結合的水
含量 約占細胞內全部水分的95.5% 約占細胞內全部水分的4.5%
功能 ①細胞內的良好溶劑；②參與細胞內的生物化學反應；③為細胞提供液體環境；④運送營養物質和代謝廢物 是細胞結構的重要組成成分
自由水和結合水的比例與細胞代謝的關系
（1）自由水/結合水越大，細胞的代謝就越旺盛。
（2）結合水/自由水越大，細胞抵抗干旱和寒冷等不良環境的能力就越強。
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生理活性
二、細胞中的無機鹽
1. 含量：占細胞鮮重的1%～1.5%。
2. 存在形式：大多數以離子形式存在。
（1）陽離子主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
（2）陰離子主要有 C1-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
3. 功能
（1）某些重要化合物的組成成分，如Mg2＋是構成葉綠素的主要成分。
（2）維持細胞和生物體的生命活動，具有重要作用，如哺乳動物的血液中Ca2＋中含量降低，會出現抽搐現象等。
（3）維持細胞的酸堿平衡。
※無機鹽存在形式及作用的兩點歸納：
無機鹽并不都以離子的形式存在，如骨骼中的鈣以CaCO3的形式存在。
無機鹽在細胞內含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和過多都可能影響生命活動。
4. 無機鹽參與構成的常見化合物
（1）N：蛋白質、葉綠素、核苷酸等。
（2）P：核苷酸、磷脂等。
（3）Mg：葉綠素。
（4）S：含硫氨基酸的組成成分（蛋白質的特征元素）。
（5）Fe：動物血紅素。
（6）I：甲狀腺激素等。
習題鞏固
1.水是生命的源泉，節約用水是每個人應盡的責任，下列有關水在生命活動中作用的敘述，錯誤的是( )
A.水是生物化學反應的環境 B.參與血液中緩沖體系的形成
C.可作為維生素D等物質的溶劑 D.可作為反應物參與生物氧化過程
2.植物在生長發育過程中，需要不斷從環境中吸收水。下列有關植物體內水的敘述，錯誤的是( )
A.根系吸收的水有利于植物保持固有姿態
B.結合水是植物細胞結構的重要組成成分
C.自由水是生化反應的介質，不直接參與生化反應
D.自由水和結合水比值的改變會影響細胞的代謝活動
3.曬干的小麥種子只有吸收足夠的水分才能萌發。下列說法錯誤的是( )
A.水是小麥鮮種子細胞中含量最多的化合物
B.種子細胞內的自由水和結合水均能參與物質運輸和化學反應
C.曬干種子的目的是減少自由水的含量，降低代謝水平，便于儲藏
D.種子萌發過程中，細胞中自由水與結合水比值會變大，利于萌發
4.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
5.“落紅不是無情物，化作春泥更護花”這一詩句蘊含著生物學知識：落花經微生物分解后形成的無機鹽可被植物重新吸收利用。下列敘述正確的是( )
A. 無機鹽主要以化合物形式被吸收
B. 吸收的Mg2+可用于合成各種色素
C. 將植物葉片烘干后剩余物質主要是無機鹽
D. 無機鹽含量過少可導致植物出現相應病癥
6.關于生物體內水和無機鹽的敘述，錯誤的是( )
A. 體內參與運輸營養物質和代謝廢物的水是自由水
B. 某些無機鹽是組成RNA和纖維素的必需成分
C. 生物體內無機鹽濃度的大小會影響細胞的吸水或失水
D. 自由水與結合水的比例隨生物個體代謝的強弱而變化
7.下列關于無機鹽的敘述，錯誤的是( )
A.細胞中大多數無機鹽以化合物的形式存在
B.碘是合成甲狀腺激素的重要原料
C.Mg是構成葉綠素的元素，缺少Mg會影響光合作用
D.Fe是構成血紅蛋白的元素，缺少Fe會導致缺鐵性貧血
8.農諺有云“谷連谷，坐著哭”，指在同一塊土地上連續多年只種谷子，其產量會逐年下降。下列相關敘述錯誤的是( )
A.谷子由根部吸收的無機鹽既參與物質組成，又能維持細胞的形態和功能
B.不同的農作物對土壤礦質元素的需求是有差異的
C.“谷連谷，坐著哭”可能與土壤缺乏某些礦質元素有關
D.谷子秸稈充分曬干后，其體內剩余的物質主要是無機鹽
9.下列是某同學在校園內看到的幾種狀況和他做出的處理辦法，其中不太恰當的是( )
A.夏季學校桂花樹葉片泛黃，他告訴學校管理人員需施用一定濃度的Mg2+溶液
B.室友最近視力下降了，他告訴室友可以多吃點魚眼，吃什么補什么
C.學校女貞樹越冬，他告訴學校管理人員減少灌溉以抵抗寒冷
D.學校運動會上運動員大量流汗時，他告訴運動員要喝淡鹽水
10.冬小麥一般在9月中下旬至10月上旬播種，翌年5月底至6月中下旬成熟。在越冬時，細胞內的生理代謝會發生改變以提高抗寒能力。翌年，農民在儲存小麥種子前，需將剛收獲的小麥種子曬干后，才收進糧倉存放。圖表示冬小麥在不同時期含水量和呼吸速率的變化。請回答下列問題：
(1)9～12月，植物細胞線粒體的代謝活動強度變化是_______________________________。
(2)植物的含水量隨氣溫下降而下降的原因可能是_______________________________。
(3)在10～12月，植物的自由水與結合水含量的比值逐漸減小，原因是_____________________________。據此推測，植物的抗寒能力的大小與該比值大小的關系是____________________。(填“呈正相關”“呈負相關”或“無關”)。
(4)農民曬種時小麥種子失去的主要是以__________________的形式存在于細胞中的水，當把種子曬干后放在試管中點燃，直至燃成灰燼，此過程中失去的水分主要是_______________________________，灰燼的主要成分是_______________________________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：維生素D屬于脂質，脂質通常不溶于水，C錯誤。
2.答案：C
解析：細胞內的許多生物化學反應需要自由水的參與，C錯誤；自由水和結合水比值的改變會影響細胞的代謝活動，該比值越大，細胞代謝越旺盛，D正確。
3.答案：B
解析：細胞內結合水的存在形式主要是水與蛋白質、多糖等物質結合，這樣水就失去流動性和溶解性，故結合水不能參與物質運輸和化學反應，B錯誤。曬干種子時，自由水大量散失，細胞中自由水的含量減少，代謝水平降低，便于儲藏；而種子萌發過程中，細胞吸收水分，細胞中自由水含量增多，自由水與結合水比值會變大，利于萌發，C、D正確。
4.答案：D
解析：A、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；B、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；CD、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。故選D。
5.答案：D
解析：A、無機鹽主要以離子形式被吸收，A錯誤； B、吸收的Mg2+只能用于合成葉綠素，B錯誤； C、將植物葉片烘干損失的主要是水分，剩余物質主要是有機化合物，而將植物葉片燃燒后剩余物質主要是無機鹽，C錯誤； D、無機鹽含量過少可導致植物出現相應病癥，D正確。
故選：D。
6.答案：B
解析：自由水可以自由移動,對于運輸營養物質和代謝廢物具有重要作用,A正確;纖維素的基本單位是葡萄糖,其組成成分中沒有無機鹽,B錯誤;生物體內的無機鹽對于維持細胞的滲透壓具有重要作用,無機鹽濃度的大小會影響細胞的滲透壓,進而影響細胞的吸水或失水,C正確;自由水與結合水可以相互轉化,一般來說,自由水與結合水的比值越高細胞代謝越旺盛,當生物個體代謝減弱時,自由水與結合水的比值也隨之減小,D正確。
7.答案：A
解析：A、細胞中大多數無機鹽以離子的形式存在，A錯誤；B、碘是合成甲狀腺激素的重要原料，B正確；C、Mg是構成葉綠素的元素，缺少Mg，影響葉綠素的合成，會影響光合作用，C正確；D、Fe是構成血紅蛋白的元素，缺少Fe，影響血紅蛋白的合成，會導致缺鐵性貧血，D正確。故選A。
8.答案：D
解析：不同的農作物細胞內元素的含量相差較大，因此對土壤礦質元素的需求是有差異的，若在同一塊土地上連續多年只種谷子，可能造成土壤中缺乏某種元素，導致其產量逐年下降，B、C正確；谷子秸稈充分曬干后，自由水大量丟失，其體內剩余的物質為有機物（主要）、結合水以及無機鹽等，D錯誤。
9.答案：B
解析：鎂是構成葉綠素的元素，缺鎂會使葉片發黃，葉片泛黃可施用一定濃度的Mg2+溶液，A正確；視力下降的原因有很多，吃魚眼不一定能恢復視力，B錯誤；冬季減少灌溉，可減少植物自由水的含量，有利于提高其抗寒能力，C正確；汗液中含有水和無機鹽，故運動員大量流汗后要喝淡鹽水，以補充水和無機鹽，D正確。
10.答案：（1）先增強后減弱
（2）溫度下降，蒸騰作用減弱，植物的吸水量減少
（3）越冬期間，植物的自由水含量減少而結合水含量增加;呈負相關
（4）自由水;結合水;無機鹽
解析：（1）圖可知,9~ 12月是呼吸速率先上升后下降,線粒體是有氧呼吸的主要場所,因此9~ 12月,植物細胞線粒體的代謝活動強度變化是先增強后減弱。
（2）植物體內的水分主要是靠植物的蒸騰作用從土壤中得到的,溫度下降,蒸騰作用減弱,植物的吸水量減少,因此植物的含水量隨氣溫下降而下降。
（3）由圖示看出,在10~12月,結合水含量增加,自由水含量減少,因此自由水與結合水含量的比值逐漸減小。自由水與結合水的比值大小與細胞的代謝和植物的抗逆性有關,自由水與結合水的比值越大,細胞代謝速率越快,抗逆性越弱,因此植物的抗寒能力的大小與該比值大小的關系是負相關。
（4）農自由水含量越多生物代謝越旺盛,為了降低種子的代謝強度,降低有機物的消耗量,要對種子進行晾曬處理,除去種子內多余的自由水。種子曬干后放在試管中點燃,直至燃成灰燼,此過程中失去的水分主要是結合水。構成種子的物質是有機物和無機物兩大類,糖類、脂肪、蛋白質等屬于有機物,含碳,能燃燒;水、無機鹽等不含碳、不能燃燒,因此種子燃燒后,剩下的灰燼的主要成分是無機鹽。
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