資源簡介

第2章 組成細胞的分子
第2節 細胞中的無機物
【素養導引】
1.生命觀念:認同一切生命活動都離不開水,形成生命的物質性觀念。
2.科學思維:通過對水和無機鹽的作用的學習,形成歸納與概括的科學思維。
3.社會責任:關注水和無機鹽導致的健康問題。
一、細胞中的水
1.水的含量:
(1)不同生物的差異性:生物體的含水量隨著生物種類的不同有所差別。
(2)水在細胞中的地位:水是構成細胞的重要成分,是活細胞中含量最多的化合物。
2.水的存在形式及作用:
項目 自由水 結合水
形式 在細胞中以游離的形式存在 與細胞內其他物質相結合
作用 ①細胞內良好的溶劑②參與化學反應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部分
3.水的結構特點:
(1)水是極性分子,因此水是細胞內良好的溶劑。
(2)水分子具有氫鍵,易于斷裂和形成,使水具有流動性和較高的比熱容。
4.水的含量與細胞代謝和抗逆性的關系:
(1)細胞代謝方面:正常情況下,細胞內自由水比例越大,細胞的代謝就越旺盛。
(2)抗逆性方面: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。
二、細胞中的無機鹽
1.存在形式和含量:
(1)存在形式:大多數以離子的形式存在。
(2)含量:無機鹽是細胞中含量很少的無機物。
2.無機鹽的功能(連線):
[思考]　小明同學在踢足球的運動中,出現了抽筋的現象,你知道原因可能是什么嗎
提示:運動過程中大量出汗,使血液中鈣離子濃度降低,引起抽搐。
近幾年,甲狀腺結節患者明顯增多。甲狀腺是產生甲狀腺激素的場所,結節患者的甲狀腺激素含量出現異常,導致疾病的產生。碘是構成甲狀腺激素的必要元素。結合所學知識判斷:
1.無機鹽具有重要作用,甲狀腺細胞中碘含量越多越好。 (×)
分析:無機鹽不是越多越好,進食時應注意合理搭配。
2.碘在細胞中主要以化合物的形式存在。 (×)
分析:碘屬于無機鹽,細胞中主要以離子的形式存在。
3.碘用于合成甲狀腺激素,體現了無機鹽是細胞中某些重要化合物的組成成分。
(√)
學習任務一:細胞中水的存在形式
1.自由水與結合水的相互轉化:
(1)條件。
自由水結合水
(2)實例。
①烘干種子時,部分結合水轉化為自由水散失掉。
②北方冬小麥在冬天來臨時,部分自由水轉化為結合水。
[思考探究]　從小麥收獲后,儲存前需進行曬干處理,曬干過程中何種形式的水減少 若將曬干的小麥進行烘烤,烘烤之后的小麥能否萌發 為什么
提示:小麥曬干的過程中自由水的含量降低。烘烤之后的小麥不能萌發,因為在烘烤過程中會丟失結合水,結合水是細胞的結構成分,結合水丟失,細胞結構被破壞,種子不能再萌發。
2.自由水與結合水的比值與代謝、抗逆性的關系:
[思考探究]　請在下列坐標圖中畫出自由水與結合水的比值與代謝強度、抗逆性關系的變化曲線。
提示:
　　　　　　　【深化探究】
新鮮的雞蛋清呈液態膠狀,而臭雞蛋清則是相對更“稀”的液體,呈水狀,這是因為在新鮮的雞蛋清中的水與蛋白質結合在一起,形成液態膠體,此時的水為何種形式的水 而臭雞蛋中的蛋白質被微生物分解成小分子物質,使這部分水釋放出來,轉變為何種形式的水
提示:結合水;自由水。
【學習加點料】
1.思維易錯:人體不同細胞中,含水量是否相同 舉例說明。
提示:否。人體不同細胞新陳代謝的旺盛程度不同,含水量也有差異,如人體骨細胞,含水量較低,而心肌細胞含水量較高。
2.思維易錯:曬干的種子中是否還含有自由水
提示:曬干的種子失去自由水,并不是不含有自由水,而是自由水含量大幅度降低。
不同有機物分子與水分子的結合能力(親水性)不同①,研究表明幾種有機物的親水性由大到小依次為:蛋白質、淀粉、纖維素,而脂肪不溶于水②。則下列植物細胞中結合水相對含量最多的是 (　　)
A.休眠的大豆種子細胞
B.休眠的玉米種子細胞
C.洋蔥根尖分生區細胞
D.成熟西瓜的果肉細胞
[解題思維]
提取關鍵點 ①不同有機物分子與水分子的結合能力不同②有機物親水性由大到小依次為:蛋白質>淀粉>纖維素>脂肪
轉化知識點 細胞代謝與自由水含量的關系、生物組織中有機物的含量
排除障礙點 代謝旺盛的細胞,自由水含量較高,蛋白質含量豐富的細胞,結合水含量較高
【解析】選A。休眠的大豆種子自由水含量較低,又含有較多的蛋白質,蛋白質的親水性最大,因此結合水含量較高,A正確;休眠的玉米種子自由水含量較少,含有較多的淀粉,與蛋白質相比,淀粉的親水性較弱,因此休眠的玉米種子中結合水的含量較休眠的大豆種子低,B錯誤;洋蔥根尖分生區細胞代謝活動旺盛,結合水含量較低,C錯誤;西瓜果肉細胞自由水含量較高,結合水含量較低,D錯誤。
[借題發揮]　休眠種子中是否含有結合水
提示:含有。休眠的種子細胞仍具有活性,若不含結合水,細胞會失去活性。
1.(2022·南平高一檢測)2022年3月22日是第25屆“世界水日”。下列有關生物體中水的敘述錯誤的是 (　　)
A.沙漠地區的仙人掌細胞內含量最多的化合物是水
B.細胞內自由水所占比例越大,抵抗寒冷能力越強
C.結合水失去流動性和溶解性,成為生物體的構成成分
D.一定條件下,水在細胞中的兩種存在形式可相互轉化
【解析】選B。沙漠地區的仙人掌細胞內含量最多的化合物是水,A正確;細胞內自由水所占比例越大,抵抗寒冷能力越弱,B錯誤;結合水失去流動性和溶解性,成為生物體的構成成分,C正確;一定條件下,水在細胞中的兩種存在形式可相互轉化,D正確。
2.(2022·海南高一檢測)“水是生命之源”,這是因為水具有支持生命的獨特性質。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.水分子的空間結構和電子的不對稱分布決定其是極性分子
B.帶有正電荷或負電荷的分子(或離子)都容易與水結合
C.細胞內的大部分水與其他物質結合失去溶解性和流動性
D.氫鍵的存在和特點使水呈液態和具有較高的比熱容
【解析】選C。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,A正確;由于水是極性分子,帶負電荷和帶正電荷的分子或離子都容易與水結合,B正確;細胞內小部分水與蛋白質、脂質等結合,失去流動性和溶解性,成為細胞結構的重要組成成分,C錯誤;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,水在常溫下呈液態,D正確。
　　　　【補償訓練】
人的生命活動離不開水,下列有關人體內水的敘述,不正確的是 (　　)
A.人體肝細胞中的水有自由水和結合水兩種形式
B.越冬植物細胞內結合水含量較多
C.結合水比例越大,代謝越旺盛
D.水在生物體內的化學反應中可充當反應物
【解析】選C。人體肝細胞中的水有自由水和結合水兩種形式,A正確;越冬植物細胞內,代謝緩慢,結合水含量較高,B正確;自由水/結合水的比值高,新陳代謝快,C錯誤;水在生物體內的化學反應中可充當反應物,如水分參與光合作用等,D正確。
學習任務二:無機鹽的存在形式及作用
1.無機鹽存在形式及作用的兩點歸納:
(1)無機鹽并不都以離子的形式存在。
(2)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,過少和過多都會影響生命活動。
2.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、核酸
P 核酸、磷脂
Mg 葉綠素
S 含硫氨基酸
Fe 動物血紅素
I 甲狀腺激素
【學習加點料】
教材再開發:P22 【思考·討論】拓展:
植物培養液中鎂是一種重要的營養元素,植物缺鎂會表現出如圖葉片發黃的癥狀,試分析原因。
提示:鎂是葉綠素的組成成分,植物缺鎂,葉綠素形成受阻,相對含量較少,導致葉片發黃。
(2022·蘇州高一檢測)實驗一:用不含鈣和鉀的生理鹽水灌注蛙心,其收縮不能維持;用含有少量鈣和鉀的生理鹽水灌注時,蛙心可持續跳動數小時。①實驗二:若將人的紅細胞置于濃鹽水中,紅細胞則會失水皺縮,從而喪失輸送氧氣的功能②。這些事實說明 (　　)
A.無機鹽對維持生物體的新陳代謝有重要作用
B.無機鹽是細胞中某些復雜化合物的重要組成成分
C.無機鹽對維持生物體的生命活動有重要作用
D.無機鹽容易進出細胞
[解題思維]
提取關鍵點 ①蛙心跳動與Ca和K有關②紅細胞皺縮喪失輸送氧氣的功能
轉化知識點 無機鹽的作用
排除障礙點 濃鹽水中細胞皺縮,說明細胞中的水運至細胞外,而不是無機鹽進入細胞內
【解析】選C。由題意知,對離體蛙心進行實驗時,用不含鈣和鉀的生理鹽水灌注蛙心,收縮不能維持。用含少量鈣和鉀的生理鹽水灌注時,蛙心可持續跳動數小時,說明含鈣和鉀的生理鹽水對于維持蛙的心跳具有重要作用,這說明無機鹽對于維持細胞和生物體的生命活動具有重要作用。
　　　　　　　[借題發揮]　若將紅細胞放入清水中,會出現何種現象
提示:紅細胞會吸水膨脹,甚至漲破。
1.已知Mn2+是許多酶的活化劑,如它能激活硝酸還原酶,缺Mn2+的植物無法利用硝酸鹽。這說明Mn2+ (　　)
A.對維持細胞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.對維持細胞酸堿平衡有重要作用
D.對調節細胞滲透壓有重要作用
【解析】選B。對維持細胞形態、調節滲透壓有重要作用的主要是Na+等,A、D錯誤;Mn2+能夠激活硝酸還原酶,使硝酸發生化學變化后被植物體利用,這說明Mn2+對于維持生物體的生命活動有重要作用,B正確;維持酸堿平衡的是緩沖物質,C錯誤。
2.有關細胞中的無機鹽說法正確的是 (　　)
A.細胞中的無機鹽都是以離子的形式存在
B.細胞中的無機鹽種類豐富、含量高
C.缺鎂容易導致植物葉片失綠
D.大量出汗的人應多喝溫開水
【解析】選C。細胞中無機鹽主要存在形式是離子,A錯誤;無機鹽在生物體內的含量較少,比水分和蛋白質含量都少,B錯誤;鎂是葉綠素的成分,缺鎂容易導致植物葉片失綠,C正確;大量出汗的人應多喝淡鹽水,D錯誤。
卷柏生存絕技
　　　卷柏又叫九死還魂草,是因為它可以“死”而復生,這正是它的奇特之處。它的生長環境很特殊,干燥的巖石縫隙中或荒石坡上往往可以尋到它的蹤跡。在水分供應充足時,卷柏吸水后枝葉舒展,翠綠可人。一旦失去水分供應,就將枝葉失綠蜷曲抱團,像枯死了一樣。但卷柏憑借著有水則生、無水則“死”的生存絕技,不但旱不死,反而代代相傳、繁衍生息。
探究:
(1)干旱時,卷柏體內自由水與結合水的比值變________________(填“大”或“小”)。
(2)干枯的卷柏吸水后枝葉舒展,翠綠可人,原因是什么 ________________。
(3)研究發現食用卷柏可以預防佝僂病,由此可知,卷柏中哪種無機鹽的含量較高 _______________________________________。
【解析】(1)干旱時,卷柏體內自由水與結合水的比值變小,以應對干旱的環境。
(2)吸水后,新陳代謝加快,葉綠素合成旺盛以用于光合作用,故枝葉舒展,翠綠可人。
(3)佝僂病是缺鈣引起的,因此推測卷柏中鈣的含量可能較高。
答案:(1)小　(2)吸水后,新陳代謝加快,葉綠素合成旺盛
(3)鈣
情境載體 情境類型為生活、學習和實踐情境,突出與生活的聯系
關鍵能力↓信息轉化 ①水分供應充足,卷柏吸水,自由水增多,代謝旺盛
②食用卷柏可以預防佝僂病,預防佝僂病應補充鈣鹽
學科素養 培養生命觀念中的結構與功能觀、科學思維中的歸納與概括等素養
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