高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞中的无机物导学案

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞中的无机物导学案，共9页。学案主要包含了细胞中的水，细胞中的无机盐等内容，欢迎下载使用。

第2节 细胞中的无机物








一、细胞中的水


1．水的含量


(1)生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。


(2)水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。


2．水的理化特性与分子结构(连线)


答案：①—a ②—b ③—b


3．水的存在形式及作用


4.水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系


正常情况下，细胞内自由水比例越大，细胞的代谢就越旺盛；结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。


二、细胞中的无机盐


1．含量


无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。


2．存在形式


细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。


3．无机盐的生理功能





判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)


1．新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水，代谢旺盛。( )


2．水分在细胞内不参与细胞结构组成。( )


3．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素不能合成。( )


4．细胞中的无机盐多以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。


( )


5．小麦种子燃尽后的灰烬是无机盐。( )


提示：1.× 新鲜幼嫩的植物细胞结合水与自由水的比例小。


2．× 结合水参与细胞结构组成。


3．√


4．× 细胞中的无机盐多数以离子状态存在。


5．√





细胞中的水


1．水与代谢的关系





2．自由水与结合水相互转化的原因


(1)水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以氢键相结合。


(2)温度升高，水分子的动能增加，会逃脱氢键的束缚成为自由水。


3．水在生产实际中的应用





应用实践：在冬季来临时，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的变化，如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。研究表明，细胞内溶液浓度升高，冰点降低。


(1)结合所学知识及上述信息，解释“霜打的茄子——蔫儿了”。


(2)有些蔬菜富含淀粉，但“霜打”后的蔬菜格外“甜”。请结合所学知识解释其原因。


提示：(1)当外界温度降低时，茄子中的自由水含量减少，导致表皮皱缩。


(2)温度降低，蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖，增大了细胞液浓度，降低了细胞液的冰点，使细胞不容易冻坏，可溶性糖主要是葡萄糖，所以蔬菜变甜了。





1．(2019·天津静海一中高一上期中)如图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法正确的是( )





A．④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在形式不同


B．①和②均能萌发形成幼苗


C．③在生物体内主要以化合物形式存在


D．点燃后产生的CO2中的C只来自种子中的糖类


A [据图分析，种子晒干使自由水散失，故④应为自由水。烘干使结合水散失，故⑤应为结合水，A正确。晒干后的种子可再萌发，但烘干的种子已经死亡，不能萌发，B错误。种子点燃后，糖类和其他有机物形成二氧化碳和水等散失，留下的物质为无机盐，无机盐在生物体内大多数以离子形式存在，C、D错误。]


2．(2019·山东潍坊一中高一上期中改编)水在生物体及细胞内的生命活动中具有非常重要的生理功能，下列叙述正确的是 ( )


A．自由水和结合水是不可以转化的


B．不同种生物细胞的自由水和结合水的比值相同，则它们的代谢强度也相同


C．水分过多与水分过少对生物新陈代谢的影响相同


D．细胞中的许多生化反应需要水的参与


D [自由水与结合水在一定的条件下可以相互转化，A错误；不同生物细胞内水的含量可能不同，即使不同种生物细胞内的自由水和结合水的比值相同，它们的代谢强度也不一定相同，B错误；水分过多或过少对生物新陈代谢活动的影响不同，C错误；细胞中的许多生化反应需要水的参与，D正确。]


关于生物体内水分的两个“并不是”


(1)水是生命之源，但并不是水越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。


(2)晒干的种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。


细胞中的无机盐


1．无机盐存在形式及作用的两点归纳


(1)无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在。


(2)无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和过多都可能影响生命活动。


2．无机盐参与构成的常见化合物


N：蛋白质、叶绿素、核苷酸等


P：核苷酸、磷脂等


Mg：叶绿素


S：含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素)


Fe：动物血红素


I：甲状腺激素等





深化探究：设计一个实验证明镁盐为小麦生活必需的无机盐，根据提供的实验材料用品，完成实验步骤，并得出相应结论。


(1)材料用品：完全培养液甲，缺镁的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相似的小麦幼苗，含镁的无机盐。


(2)方法步骤：


①取两个洁净的广口瓶编号A、B，并向A中加入一定量的完全培养液甲，向B中加入____________________________________。


②取________________分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。


③将两广口瓶置于________条件下培养一段时间，观察____________。


(3)实验现象：A瓶____________，B瓶____________。


结论：______________________________________。


(4)通过以上实验还不能完全证明镁盐为植物生活所必需的无机盐，应如何补充才能说明问题？________________________________。


[解析] 根据实验目的，本实验的自变量是营养液中镁的有无，其他条件均应相同。溶液培养法可以用来判定某元素是不是必需元素，运用对照原则，将小麦幼苗随机分为两组，分别放在含镁和不含镁的培养液中培养，观察实验结果，对结果进行分析，得出结论。


[答案] (2)①等量的缺镁的完全培养液乙 ②长势相似的小麦幼苗 ③相同的适宜 小麦幼苗的生长状况


(3)小麦幼苗生长正常 小麦幼苗不能正常生长 镁盐是植物生活所必需的无机盐 (4)再向B瓶中添加适量镁盐，观察小麦幼苗能否恢复正常生长





1．关于细胞中无机盐的相关叙述正确的是 ( )


A．无机盐都是以离子形式存在于细胞中的


B．人大量出汗会排出过多的无机盐，导致体内的水盐平衡和酸碱平衡失调，这时应多喝淡盐水


C．哺乳动物血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡非常重要


D．无机盐在细胞中含量很少，所含元素都属于微量元素


B [细胞中的无机盐绝大多数以离子的形式存在，A错误。哺乳动物血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持细胞和生物体的正常生命活动有重要作用，C错误。无机盐所含的元素也有大量元素，D错误。]


2．为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是( )


A．检测正常叶片中该矿质元素的含量


B．分析根系对该矿质元素的吸收过程


C．分析环境条件对该矿质元素吸收的影响


D.观察在完全培养液中去掉该矿质元素前后植株生长发育状况


D [判断某种元素是否是植物的必需元素通常用溶液培养法。在人工配制的完全培养液中，除去某种矿质元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育又恢复正常(症状消失)，说明该元素是植物生长必需的矿质元素。]


溶液培养法——验证某无机盐是否为植物生长发育所必需的





[课堂小结]





1．下列关于植物体内水分的叙述，错误的是( )


A．植物体内的水分参与营养物质的运输


B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一


C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物


D．同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同


D [植物体内营养物质的运输需要自由水的参与，A项正确；结合水可构成叶肉细胞的组分，B项正确；自由水可作为细胞内化学反应的反应物，参与化学反应，C项正确；萌发的种子代谢旺盛，故同种植物萌发种子的含水量高于休眠种子的含水量，D项错误。]


2．下列关于生物体内水的描述，错误的是 ( )


A．幼小的生物体内自由水与结合水的比值越大时，代谢越旺盛


B．自由水是良好的溶剂，也为细胞内的生物化学反应提供了液体环境


C．心肌坚韧而血液呈液态，但两者含水量相差无几，原因是心肌细胞内自由水与结合水的比值较大


D.结合水是组成细胞结构的一部分，约占细胞内全部水分的4.5%


C [心肌坚韧而血液呈液态，但两者含水量相差无几，原因是与血液相比，心肌细胞内结合水与自由水的比值较大，上述两种细胞内自由水的含量均大于结合水，C项错误。]


3．(多选)无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述正确的是 ( )


A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收


B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降


C．KH2PO4也能为生物体提供能量


D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐


ABD [草酸是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌中；草酸容易与钙离子结合形成草酸钙，不利于机体对食物中钙的吸收，A项正确。哺乳动物缺铁，会影响血红素的合成，导致血液运输O2的能力下降，B项正确。无机物不能为生物体提供能量，C项错误。植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D项正确。]


备选题


试回答下列问题：


(1)种子在入仓之前需晾晒，所去除的水分主要是细胞中的________水。


(2)将干种子用水浸泡后种子能萌发，但干种子不经水浸泡不能萌发，这说明______________________________________。


(3)新鲜的鸡蛋清呈液态胶状，而臭鸡蛋清则是相对更“稀”的液体，呈水状，这是因为在新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为______，而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分水释放出来，转变为________。


(4)贫血症患者血液运输________的能力低。一般的贫血症患者除要补充铁以外，还应多吃一些含________丰富的食物。


(5)人体中含钙最多的是________。


A．肌肉 B．骨组织 C．上皮组织 D．神经组织


(6)人在长跑后，因流汗过多常出现抽搐现象，这时应及时补充含________的食物。


[解析] (1)自由水是自由流动的水，通过晾晒能蒸发出去。(2)干种子用水浸泡后，会大量吸水，这些水能参与细胞内的许多化学反应，促进种子萌发。(3)蛋白质是亲水性物质，与水结合后形成液态胶体。蛋白质被微生物分解成小分子物质后，结合水会转变为自由水。(4)贫血症患者血红蛋白含量降低，运输O2的能力降低。补充蛋白质丰富的食物，可为人体提供氨基酸，用于合成血红蛋白。(5)在人体中骨骼和牙齿中钙含量高。(6)血液中钙离子含量过低会引起抽搐。


[答案] (1)自由 (2)自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛 (3)结合水 自由水 (4)O2 蛋白质 (5)B (6)Ca2＋课标内容要求
核心素养对接
1.指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用。


2．举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。
1.生命观念——通过对组成细胞的水和无机盐的学习，建立生命物质性的观点。


2．科学思维——通过概括水与细胞代谢的关系形成科学的思维方式。


3．科学探究——通过探究无机盐功能的技能训练培养科学探究能力。
理化特性
分子结构
①是良好的溶剂
②具有流动性
a.水是极性分子
③具有高比热容
b．能形成分子间氢键
形式
自由水
结合水
概念
细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动
与细胞内的其他物质相结合的水
功能
①细胞内良好的溶剂；


②参与生物化学反应；


③为细胞提供液体环境；


④运送营养物质和代谢废物
是细胞结构的重要组成部分，存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动
生理功能
举例
组成某些复杂化合物
①Mg是叶绿素分子必需的成分；


②Fe是血红素的重要成分；


③P是细胞必不可少的许多化合物的成分
维持细胞和生物体的生命活动
①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等；


②血液中Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状
维持生物体内的平衡
①渗透压的平衡；
②酸碱平衡
生活中的现象
对此现象的解释
种子在贮存时需将种子晒干
减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命
干种子用水浸泡后仍能萌发
失去自由水的种子仍保持其生理活性
低温环境下减少花卉浇水
提高花卉对低温的抗性
鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻
自由水散失，代谢减弱
干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠
种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水
炒熟的种子浸泡后不萌发
失去结合水的细胞失去生理活性
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在。


2.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。


3.无机盐对维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。


4.一些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。