第2节细胞中的无机物学习目标核心素养1.掌握水在细胞中的存在形式和作用。
2.明确无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
1.生命观念：建立生命物质性的观点，即形成“一切生命活动都离不开水”的生命观念，无机盐在细胞内的含量与生命活动密切相关。
2.科学思维：运用归纳和概括的思维方法，总结水和无机盐的种类和作用。
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。
知识点一细胞中的水1．水的含量：水是□01活细胞中含量最多的化合物，生物体的含水量随着□02生物种类的不同有所差别，一般为60%～95%，水母含水量达到97%。
2．水的存在形式及功能3．自由水与结合水的关系(1)自由水和结合水在一定条件下可相互转化(2)自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系①关系②实例：种子晒干，□19自由水含量降低，细胞代谢水平□20降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，□21自由水比例下降，□22结合水比例上升，避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。
问题思考水是细胞内良好溶剂的原因是什么？提示：水分子空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)，都容易与水结合。
问题思考水呈液态具有流动性的原因是什么？提示：水分子之间靠氢键连接，氢键较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断的断裂又不断的形成，使水常温下呈液态，具有流动性。
问题思考水的温度相对不容易发生改变的原因是什么？提示：由于氢键存在，水具有较高的比热容，即单位质量升高(或降低)1 ℃水温所需的能量多。
问题思考降温时，部分自由水可以转化为结合水，那结合水含量此时大于自由水含量吗？提示：结合水的含量还是小于自由水，自由水约占细胞内全部水分的95.5%，即使部分自由水可以转化为结合水，但自由水的含量依旧高于结合水，但自由水与结合水的比值降低。
题型一细胞中水的功能及相互转化关系[例1]刚收获的麦粒在晒干的过程中会减少水分。
若把干燥麦粒放在火上烘烤，还会“挤”出水分，且麦粒会随着“炒香味”的散发而变熟。
下列叙述正确的是()A．前者减少的主要是自由水，后者“挤出”的主要是结合水B．前者减少的主要是结合水，后者“挤出”的主要是自由水C．二者都是自由水D．二者都是结合水答案 A[例2]研究表明，溶液浓度升高，冰点降低。
“霜打”后的青菜格外“甜”。
下列分析错误的是()A．结合水增多，增强抗寒能力B．多糖水解成单糖，细胞液浓度升高，冰点降低C．霜打后的青菜细胞中不再有自由水D．该现象为青菜对低温环境的一种适应解题分析低温来临，自由水转化为结合水，增强其抗寒能力，A正确；细胞中的多糖水解为单糖以提高细胞内溶液浓度，冰点降低，提高抗寒抗冻能力，B正确；霜打后的青菜细胞中自由水转化为结合水，导致自由水减少，结合水增多，而不是没有自由水，C错误；该现象为青菜对低温环境的一种适应，避免温度降低造成其茎叶结构损害，D正确。
答案 C知识点二细胞中的无机盐1．存在形式：大多数无机盐以□01离子形式存在，少数与其他化合物结合。
2．含量：无机盐是细胞中含量□02很少的无机物，仅占细胞鲜重的□031%～1.5%。
3．无机盐的作用(1)无机盐是□04某些化合物的重要组成成分。
例如：Mg是构成□05叶绿素的元素，Fe是构成□06血红素的元素，P是组成□07细胞膜、□08细胞核的重要成分。
(2)无机盐对于□09维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。
例如：人体内Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发□10肌肉酸痛、无力等，因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝□11淡盐水；哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，如果Ca2＋的含量太低，动物会出现□12抽搐等症状。
(3)无机盐能调节人体的□13渗透压，维持细胞的□14正常形态。
(4)无机盐对于维持人体内环境□15酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。
例如：人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以中和人体代谢产生的或酸或碱的代谢物质。
,问题思考生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水？提示：生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。
当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。
题型二细胞中无机盐的存在形式及功能[例3]苹果含有微量元素锌，而锌是构成与记忆力息息相关的核酸和蛋白质不可缺少的元素，儿童缺锌就会导致大脑发育不良，因此苹果又被称为“记忆之果”。
这说明无机盐离子()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．对调节细胞内的渗透压有重要作用D．对维持生物体的生命活动有重要作用解题分析由缺锌会导致大脑发育不良，可知锌对于生物的生命活动有重要影响，该事实与酸碱平衡和维持细胞形态及渗透压的调节无直接关系。
答案 D题型三实验探究某种无机盐的功能[例4]为证明镁是小麦生长发育必需的无机盐，李老师设计了四组实验让学生选择(见下表)。
能达到实验目的的组合是()A．甲、丁B．甲、丙C．甲、乙D．丙、丁解题分析根据实验目的可以确定实验的自变量为镁的提供与否，其他的培养条件应完全相同。
由于丙和丁的实验材料太少，难以消除实验材料本身的强弱对实验结果造成的干扰，所以最佳的实验组合是甲、乙。
答案 C技法提升实验探究某种无机盐如Mg是植物生长发育必需的(1)实验思路：分别用完全培养液和缺Mg培养液培养相同种类、生长状况等一致的幼苗，观察生长发育情况，如果完全培养液培养的幼苗正常生长，而缺Mg培养液培养的幼苗不能正常生长，说明Mg是生长发育必需的元素。
还可以再在缺Mg的培养液加入Mg，看幼苗的生长发育恢复情况。
(2)实验验证方法①对照组：植物＋完全培养液―→正常生长②实验组注意：①实验中应保证实验材料的统一性，即植物的种类、生长状况等应一致。
②实验组在幼苗生长不正常后加入Mg的目的是二次对照，使实验前后对照，以增强说服力。
1．下列有关水的叙述中，错误的是()①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水②生物体内的化学反应离不开水③水是细胞结构的组成成分之一④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大A．①④⑤B．①④⑤⑥C．⑤⑥D．②③④⑤⑥答案 C解析由于细胞内的生化反应需要自由水作为溶剂或者反应物，因此自由水与结合水的比例高，细胞新陈代谢强，⑤错误；新陈代谢旺盛的细胞中自由水的比例高，新陈代谢不旺盛或衰老的细胞中自由水比例低，相差较大，⑥错误。
2．水是生命之源，下列对生物体内水的描述，不正确的是()A．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%B．自由水是良好的溶剂，是许多新陈代谢的介质C．同种植物冬天结合水所占比值比夏天高D．心肌坚韧，血液呈液态，但它们的含水量相差无几，原因是心肌内全是结合水答案 D解析结合水在细胞中与其他物质相结合，约占细胞内全部水分的4.5%，A 正确；自由水在细胞中可以自由流动，是细胞内的良好溶剂，是许多代谢活动的介质，运送养料与废物，B正确；植物冬天为了增强抗逆性，自由水转化为结合水，结合水比值高，C正确；不同器官含水量有所不同，血液中主要含有自由水，故呈现液态，心肌内含结合水较多，较为坚韧，D错误。
3．下列关于无机盐的叙述，错误的是()A．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成B．有的无机盐游离在水中维持细胞的pHC．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3是骨骼、牙齿的主要成分D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘答案 C解析铁是血红蛋白的组成成分，缺铁则不能合成血红蛋白，A正确；有的无机盐游离在水中维持细胞的渗透压和pH，B正确；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在，C错误；碘是合成甲状腺激素的原料，在食物中加碘是为了补充碘，预防因食物中缺碘而引起地方性甲状腺肿，D正确。
4．下列关于水和无机盐的叙述，不正确的是()A．运动员饮料中含钾、钠离子较多，主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关B．同一种生物在不同的生长发育阶段，体内的含水量不同C．Mg是构成叶绿素的元素，所以人体不需要Mg元素D．若哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状，说明无机盐离子具有维持正常生命活动的作用答案 C解析Mg元素是细胞的大量元素，人体虽然不含叶绿素，但仍需要Mg元素，C错误。
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1300 g，其中99%存在于骨骼中，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，如果血钙过高，则会引起肌无力。
(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．神经组织(3)人在长跑后，因流汗过多常出现抽搐现象，这是因为身体中________含量太低。
A．K＋B．Na＋C．Ca2＋D．Mg2＋(4)由上述铁、钙在人体中的作用可以说明无机盐在生物体内有哪些重要作用？_______________________________________________________________ 答案(1)O2蛋白质(2)B(3)C(4)有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，有些无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用。
解析(1)血红蛋白有运输氧气的功能，贫血症患者血红蛋白含量少，所以血液运输氧气功能低。
血红蛋白是一种含铁蛋白质，所以需要多吃含铁和蛋白质的食物，给血红蛋白的合成提供原料。
[基础测试]知识点一细胞中的水1.下列关于细胞中水的说法，正确的是()A．干种子的细胞内不含水分子B．代谢旺盛的组织细胞中结合水比例较高C．同一生物体在不同的生长发育期含水量基本无差异D．同一生物体中，不同组织细胞中的含水量可能相差很大答案 D解析干种子的细胞内存在一定量的水维持生命力，A错误；代谢旺盛的组织细胞中自由水比例较高，B错误；幼年个体含水量多，老年个体含水量少，可见同一生物体在不同的生长发育期含水量差异较大，C错误；同一生物体中，幼嫩组织含水量高，衰老组织含水量少，可见不同组织细胞中的含水量可能相差很大，D正确。
2．下列关于水的叙述，错误的是()A．细胞中的水以结合水和自由水两种形式存在B．生物体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水C．一定条件下，细胞内的自由水和结合水可以相互转化D．种子萌发时，细胞中自由水与结合水的比值降低答案 D解析细胞中的水分有自由水和结合水两种形式，A正确；自由水在体内具有运输营养物质和代谢废物的功能，B正确；自由水和结合水可以相互转化，例如温度升高后，一部分结合水可转化为自由水，C正确；种子萌发代谢增强，自由水与结合水的比值要增大，D错误。