2-5细胞中的无机物(必修1)

第5节细胞中的无机物•课程标准•说出水和无机盐的作用。•课标解读•1.说出水和无机盐的作用。•2.理解水在细胞中的存在形式及其作用。•3.了解大多数无机盐在细胞中的存在形式和作用。•4.理解无机盐在细胞中的重要性。1．水的含量(1)在细胞的各种化学成分中含量最多。(2)生物种类不同，含水量。(3)生物体在不同的生长发育期，含水量。细胞中的水水不同不同•2．水的存在形式及功能种类自由水结合水定义在细胞中以的形式存在与相结合含量约占95.5%约占4.5%特点可以自由流动含量较稳定，不易散失作用①细胞内的；②参与细胞内的生化反应；③为细胞提供液体环境；④运送和.是细胞结构的重要组成成分游离其他物质良好溶剂营养物质代谢废物•[思维激活1]刚收获的小麦种子经曝晒，失去的主要是什么形式的水？将晒干的种子放在试管内用酒精灯加热，失去的主要是什么形式的水？•提示自由水，结合水1．自由水和结合水的相互转化(1)转化条件：一般与温度有关，自由水降温升温结合水。(2)转化实例：烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉；水果放入冰箱时，部分自由水转化为结合水。•2．自由水和结合水的比例对生物体的影响•(1)自由水和结合水的比例与细胞的新陈代谢水平有关。一般情况下，当自由水与结合水的比例增大时，细胞的新陈代谢活跃；反之，新陈代谢减慢。•(2)自由水与结合水的比例与植物的抗性有关。结合水的相对比例越高，植物的抗旱、抗寒等抗性越高。如干种子、越冬植物、干旱地区植物的细胞中，结合水的含量高，从而使植物的抗旱、抗寒性能增强，以适应不良环境。•(3)自由水与结合水的比例影响到组织、器官的形态特点，如心脏和血液含水量相当，但心脏中结合水含量相对较高，血液中自由水含量相对较高，因此心脏呈坚实形态，而血液呈液态。•特别提醒活细胞中自由水含量降低时，其代谢会减弱，但当其失去结合水时，会导致结构的破坏，从而使细胞代谢停止。••【巩固1】水是生命之源，生命活动离不开水，水在生物体中的主要作用是()。•①参与新陈代谢②参与营养物质、代谢废物的运输③良好的溶剂④贮藏能量•A．①②④B．②③④C．①③④D．①②③•解析水是生命的源泉，生命活动离不开水，水在生物体内的主要作用有：细胞内的良好溶剂，运输营养物质和代谢废物，直接参与生物化学反应，为细胞内的生化反应提供场所等。而生物体内贮藏能量的物质主要是脂肪，而不是水。•答案D–1．含量•仅占细胞鲜重的。•2．存在形式•细胞中大多数无机盐以的形式存在。•3．功能•(1)是细胞内许多复杂化合物的重要组成成分。•(2)维持细胞和生物体的，如哺乳动物的血液中若钙离子含量太低，会出现等症状。•(3)维持细胞的。细胞中的无机盐1%～1.5%离子生命活动抽搐酸碱平衡•[思维激活2]生病输液时，输入的不仅仅是药物，而通常要掺入大量质量分数为0.9%的NaCl溶液，试分析原因？•提示维持细胞渗透压平衡。•1．无机盐的存在形式•(1)大多数无机盐以离子的形式存在。细胞中含量较多的阳离子有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋等，阴离子有Cl－、SO、PO、HCO等。•(2)少数与其他化合物结合。如Fe2＋是血红蛋白的成分，Mg2＋是叶绿素的成分。•2．无机盐的生理作用•(1)某些重要化合物的组成成分•①Mg2＋是叶绿素分子必需的成分。•②Fe2＋是血红蛋白的重要成分。•③碳酸钙是动物和人体的骨、牙齿中的重要成分。•(2)维持正常的生命活动•如钙可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。•(3)维持生物体内的平衡•①渗透压的平衡：生物体内Na＋、Cl－对细胞外液渗透压起重要作用，K＋则对细胞内液渗透压起决定作用。如质量分数为0.9%的NaCl的溶液(生理盐水)的渗透压与人体血浆的渗透压相等。•②酸碱平衡：如人血浆中HC、HPO在维持血浆pH平衡方面有重要作用。•【巩固2】广告语“聪明的妈妈会用心(锌)”道出了锌的重要性，研究发现生物体内有七十多种酶的活性与Zn2＋有关，这说明无机盐()。•A．对维持酸碱平衡有重要作用•B．对维持细胞形态有重要作用•C．对维持生物体的生命活动有重要作用•D．对调节细胞内溶液的浓度有重要作用•解析新陈代谢需要酶的催化，有七十多种酶的活性与Zn2＋有关，所以说明无机盐有维持生物体生命活动的重要作用。•答案C•1．化学元素•等化学元素在细胞内含量丰富，是构成细胞中主要化合物的基础。•2．化合物•(1)以为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物是构成生命大厦的基本框架。•(2)是提供生命活动能源的主要物质。•(3)也具有重要的生理功能。细胞是多种元素和化合物构成生命系统碳链细胞糖类和脂肪水和无机盐C、H、O、N•3．在生命活动中的意义•各种元素和化合物的含量和比例保持，保证了细胞生命活动的正常进行。相对稳定•1．生命系统的物质基础•细胞中的各种化学元素和化合物是构成生命系统的物质基础。•(1)元素基础：C、H、O、N等化学元素是构成细胞中主要化合物的基础。•(2)化合物基础：以碳链为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物是构成细胞生命大厦的基本框架。•(3)能源基础：糖类和脂肪提供了生命活动的主要能源。•(4)构建及调节基础：水和无机盐与其他物质共同构建细胞并参与细胞生命活动的调节。•2．生命系统的物质组成特点•(1)活细胞中各种化合物的含量和比例处于不断变化之中，但又保持相对稳定。•(2)细胞中每一种化合物均有其重要的生理功能。但是，任何一种化合物都不能独立地完成某一项生命功能，只有按一定方式有机组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。•【巩固3】下列关于组成细胞的化合物说法正确的是()。•A．不同种类的细胞中化合物的种类相同•B．不同种类的细胞中化合物的含量相同•C．同种生物细胞中各种化合物的含量相同•D．不同种类的细胞中化合物的种类不同，同种生物细胞中各种化合物的含量也有差别•解析不同种类的细胞中化合物种类有一定差别，如糖原只存在于动物细胞中，而淀粉则只存在于植物细胞中。同种生物细胞中各种化合物的含量也有差别，如肌细胞中蛋白质含量较高，脂肪细胞中含脂肪较多。•答案D【例1】下表分别是生物体及人体组织、器官的含水量。对表中数据分析可得出的正确结论是()。生物体的含水量细胞中的水生物水母鱼类蛙哺乳动物藻类高等植物含水量/%9780～8578659060～80•①构成生物体的成分中水的含量最多•②生物体的含水量与生物的生活环境密切相关•③代谢旺盛的组织、器官含水较多•④组织、器官的形态结构差异与水的存在形式相关•A．①②③④B．①②③C．①②D．①人体组织、器官的含水量组织器官牙齿骨骼骨骼肌心脏血液脑含水量/%102276798284•思维导图：•深度剖析生物含水量最多且与其生存环境有关。含水量与组织器官代谢强度有关，一般代谢旺盛的组织器官含水量多。题中骨骼肌、心脏、血液、脑含水量虽有差异，但差异不大，而它们的形态结构却差异很大，这与水的存在形式有关。•答案A•规律方法细胞中水的含量与细胞代谢的关系•(1)图示：•(2)关系：随自由水含量的增多，细胞代谢越旺盛，而细胞的抗逆性却随自由水含量的增多而逐渐减弱。•【例2】人的红细胞必须生活在含有质量分数为0.9%的氯化钠溶液中；医生常给脱水病人注射质量分数为0.9%的生理盐水；红细胞在蒸馏水中会因吸水过多而涨破，在浓盐水中会因失水过多而皱缩，从而失去输送氧气的功能。这说明()。•A．水分子容易进出细胞•B．无机盐离子容易进出细胞•C．细胞涨破或皱缩是细胞的特性造成的•D．无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用细胞中的无机盐•思维导图：•深度剖析此题考查无机盐的功能。题干中的事例均围绕细胞的形态和功能描述，说明无机盐离子具有维持细胞的形态和功能的重要作用。•答案D•规律方法无机盐的生理功能•技法必备•无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，探究某一种无机盐是否是植物必需的无机盐，一般利用溶液培养法，具体设计思路如下：•(1)实验思想•设置对照实验(设某种无机盐为m)。•(2)实验方法•溶液培养法。•(3)设计思路————证明某种无机盐是否是植物必需的方法————•能力展示•设计一个实验证明镍盐为植物生活所必需的无机盐，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，缺镍的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相似的玉米幼苗，含镍的无机盐。•(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________________平均分为两组，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)实验结果及结论•A瓶中________________；B瓶中______________。•说明________________________________________________。•(4)为进一步验证镍盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是____________________________。•解析根据实验目的，本实验的自变量是营养液中镍的有无，其他条件均应相同。溶液培养法可以用来判定某元素是否是必需元素，运用对照原则，将玉米幼苗随机分为两组，分别放在含镍和不含镍的完全培养液中培养，观察实验结果，对结果进行分析，得出结论。•答案(2)①等量的缺镍的完全培养液乙②长势相似的玉米幼苗③相同的适宜玉米幼苗的生长状况•(3)玉米幼苗生长正常玉米幼苗不能正常生长镍盐是植物生活所必需的无机盐•(4)向B瓶中添加镍盐，观察玉米幼苗能否恢复正常生长1．下列选项中能正确说明水对人体重要性的是()。①水和糖类、蛋白质、脂肪一样，为人体提供能量②没有水，人体内大部分化学反应就根本不能进行③人体缺水时，体内的水全部以结合水的形式存在④体内营养物质的运输离不开水A．①②B．②③C．②④D．③④•解析人体细胞内的水以自由水和结合水两种方式存在，自由水具有运输营养物质的功能，体内大多数化学反应的进行都离不开水。•答案C•2．卷柏干枯后，如得到充足的水仍能成活，其原因是()。•A．失去的水为自由水•B．虽失去结合水，但有特殊酶•C．此生物有特殊的结构•D．以上都不正确•解析植物细胞主要通过渗透作用失水或吸水，而这些水是自由水。如果失去结合水，细胞则会因结构破坏而死亡，即使再补足水分也不能复活。卷柏属于蕨类植物，适应能力强，干枯时失去大量的自由水。•答案A•3．生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内的Na＋参与•()。•A．调节渗透压B．组成体内化合物•C．维持正常pHD．提供能量•解析细胞吸收Na＋而增大细胞内渗透压，有利于吸水。•答案A•4．科学工作者研究了钙和硼对某种植物花粉粒萌发和花粉管生长的影响，结果如下图所示。下列结论与结果不相符的是()。•A．钙或硼对花粉萌发和花粉管生长都有同样的影响•B．适宜浓度的钙或硼分别有利于花粉管生长或花粉萌发•C．钙对花粉管生长有明显影响，而一定范围内几乎不影响花粉的萌发•D．硼对于花粉萌发有明显影响，而一定范围内几乎不影响花粉管生长答案A•5．铁是合成人体血红蛋白不可缺少的成分，人体缺铁可引起贫血症。食物中的铁一般是有机铁，人体只能吸收利用其中的10%左右，铁锅中却含有容易被人体吸收利用的无机铁，用铁锅烧菜，对防治缺铁性贫血大有好处。钙在人体内的总量达1300g，其中99%存在于骨骼，一旦离子钙在血浆中的浓度明显下降，神经肌肉兴奋性会大大增加，出现手足抽搐症；相反，血钙过高会引起肌无力。•(1)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。•(2)人体中含钙最多的是________。•A．肌肉B．骨组织•C．上皮组织D．神