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7页。

1．简述水在细胞中的存在形式和作用。
2．说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
核心素养
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。
知识点一 细胞中的水
必备知识·夯实双基
1．水的含量
(1)在构成细胞的各种化学成分中，水一般占 60%～95% 。
(2)生物种类不同，含水量_不同__。
(3)生物体在不同的生长发育期，含水量_不同__。
2．水的特性
(1)水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是_良好的溶剂__。
(2)水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水保持液体状态，具有_流动性__。
(3)氢键的存在使水具有较高的_比热容__，使水的温度相对不易发生改变。
3．水的存在形式和功能
活学巧练
1．生物种类不同，含水量不同，如陆生生物含水量多于水生生物。( × )
2．生物的含水量与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中含水量高。( √ )
3．晒干的种子不含自由水。( × )
深入探讨
细胞中水的存在形式及其相互转化
1．刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，在这个过程中，种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？
提示：该过程中种子丢失的主要是自由水，种子仍保留活性。
2．如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？
提示：该过程中种子丢失的主要是结合水，种子失去活性。
3．晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？
提示：在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。
4．越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，这表明自由水和结合水的含量与生物的抗逆性有什么关系？
提示：在一般情况下，结合水和自由水的比值越大，细胞抗逆性越强。
课内探究·名师点睛
1．水分子的结构及氢键示意图及理化特性的解读
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(是良好的溶剂：水分子具有, 极性，带有电荷的分子(或, 离子)都易与水结合,具有流动性：氢键易被破坏，, 其不断地断裂和形成，使水, 在常温下维持液体状态,具有较高的比热容：由于氢键, 的存在))
2．自由水与结合水的相互转化
(1)条件：自由水：eq \(,\s\up7(温度降低),\s\d5(温度升高))结合水。
(2)实例
①烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
典例剖析
典例1 图甲表示几种生物体内的含水量，图乙表示人体内有关组织或器官的含水量，下列有关叙述错误的是( D )
A．水生生物的含水量一般比陆生生物多
B．代谢旺盛的组织或器官含水量一般较多
C．生物体内含量最多的物质是水
D．血液中自由水与结合水之比大于1，而心脏中则相反
[解析] 水生生物的含水量一般高于陆生生物的含水量，A正确；代谢旺盛的器官一般含水量高，B正确；水是生物体中含量最多的物质，C正确；通过图示无法得出各器官中自由水与结合水的比例关系，但在生物体中自由水的含量要高于结合水的含量，D错误。
变式训练❶ (2023·天津红桥区高一期末)人们普遍认为，地球上最早的生命孕育在海洋中，生命从一开始就离不开水。下列关于水的说法错误的是( C )
A．水是极性分子，带电分子(或离子)易与水结合，因此水是一种良好的溶剂
B．由于氢键的存在，使水可以缓解温度的变化，有利于维持生命系统的稳定性
C．结合水主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，是细胞中水的主要存在形式
D．种子萌发时结合水与自由水的比值减小，细胞代谢增强
解析： 自由水是细胞中水的主要存在形式，结合水是细胞结构的重要组成成分，可与蛋白质、多糖等物质结合，赋予各种组织、器官一定的形状、硬度和弹性，C错误。
知识点二 细胞中的无机盐
必备知识·夯实双基
活学巧练
1．细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在。( √ )
2．Mg是构成血红素的元素。( × )
3．细胞中的无机盐可能以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。( √ )
深入探讨
1．足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，其原因是什么？
提示：随着汗液的排出而丢失了大量钙离子。
2．患急性肠炎，为什么静脉滴注0.9%的NaCl溶液？
提示：患急性肠炎的病人丢失了大量的水和无机盐，静脉滴注0.9%的NaCl溶液(即生理盐水)在补充水和无机盐的同时，维持细胞的渗透压，保证了细胞的形态和生命活动。
3．为什么大量出汗时应多喝淡盐水？
提示：大量出汗会排出过量的无机盐，导致体内的水盐平衡失调，故应多喝淡盐水。
课内探究·名师点睛
1．动物缺乏某种元素对应的症状
(1)缺Ca：引起抽搐，对于婴幼儿则会影响其发育，骨骼畸形；痉挛。Ca2＋的含量过多会导致肌无力。
(2)缺I：会影响甲状腺激素的合成，导致甲状腺肿大(俗称大脖子病)，婴幼儿缺碘会患呆小症。
(3)缺Fe：会影响血红蛋白的合成，导致缺铁性贫血症。
(4)缺Zn：会导致食欲降低，生长发育不良，生殖腺功能受影响。
(5)缺K：心律失常。
2．植物缺乏某种元素对应的症状
(1)缺Mg：会影响叶绿素的合成，影响光合作用。
(2)缺B：会影响花粉和花粉管的形成，油菜缺B时，“花而不实”。
(3)缺N：会产生老叶病症，常遍布整株，基部叶片干焦和死亡。
(4)缺P：会导致植株矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。
(5)缺K：会导致植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差。
典例剖析
典例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( D )
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
解析： 判断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元素；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元素。
变式训练❷ (2023·江西吉安白鹭洲中学高一考试)下列有关无机盐的说法，错误的是( D )
A．菠菜中铁的含量较高，所以缺铁性贫血患者可以多吃些菠菜
B．含氮的无机盐能促进植物细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂
C．人体与玉米植株相比，钙含量较高，主要原因是钙是人体骨骼、牙齿的重要组成成分
D．用含有少量钙的生理盐水灌注蛙心脏，蛙心脏可持续跳动数小时，否则不能维持收缩，说明钙盐为蛙心脏持续跳动提供能量
解析：用含有少量钙的生理盐水灌注蛙心脏，蛙心脏可持续跳动数小时，否则，蛙心脏则不能维持收缩，说明钙盐对维持蛙的生命活动具有重要作用，D错误。
1．自由水和结合水的功能验证
2．自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系
(1)图示
(2)曲线
(3)在生产中的应用
①种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。
②种子储存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长储存时间。
③越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。
典例3 结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是( C )
A．曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线
B．曲线②可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化
C．曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，无机盐的相对含量变化
D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内水含量的变化
解析： 随着人年龄的增长，体内自由水含量比例以及水的总含量逐渐下降；自由水与结合水比值越高，说明自由水相对含量越高，细胞代谢越旺盛；新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，水分减少，无机盐的相对含量升高。
1．科学家根据火星上发现流动的水痕迹和固态水等证据，推测火星上曾经或现在存在生命。下列关于细胞中水的叙述不正确的是( A )
A．结合水是细胞结构的重要组成成分，约占细胞全部水分的3/4
B．水是极性分子，是良好的溶剂，但细胞中不是所有物质都能溶于水
C．自由水可以流动，把营养物质或代谢废物运送到相应的地方
D．冬季雪松叶肉细胞内自由水与结合水的比值会降低，细胞代谢水平减弱，抗逆性增强
解析： 细胞中结合水约占细胞全部水分的4.5%，A错误；水是极性分子，带电分子或离子都能与它结合，许多物质溶于水，但脂类等非极性分子不溶于水，B正确。
2．下列关于无机盐的叙述，不正确的是( C )
A．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素不能合成
B．有的无机盐游离在水中维持细胞的pH
C．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
解析： 细胞中的无机盐大多数以离子形式存在，C错误。
3．如图是培育的长春冬小麦(品种“吉株”)在不同时期的含水量、自由水量、结合水量和呼吸速率随时间的变化情况。请据图回答下列问题：
(1)在9～12月，随着气温的不断下降，结合水的含量相对_提高__，由于结合水与亲水性物质结合而不易结冰，所以结合水含量的相对增加有利于增强冬小麦的抗_寒__性。
(2)大约从10月9日开始，冬小麦的呼吸速率_逐渐减弱__，植物细胞消耗的糖分减少，有利于糖分积累，这样提高了_细胞液__浓度，使冰点_降低__。
(3)在9～12月，自由水与结合水的比值不断_降低__，新陈代谢不断_减弱__。
解析：(1)在细胞中水的存在形式有两种：一是自由水，二是结合水；随着气温的不断下降，结合水的含量相对提高，这样可增强植物的抗寒性。
(2)呼吸速率降低，糖分的消耗减少，可提高细胞液的浓度，降低细胞的冰点。
(3)由图中可看出，在9～12月自由水与结合水的比值不断降低，自由水减少，新陈代谢不断减弱。
存在形式
自由水
结合水
含义
细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以_自由流动__的水
与细胞内_其他物质__相结合的水
功能
①细胞内的_良好溶剂__
是细胞结构的重要组成成分
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
含量
约占细胞内全部水分的95.5%
约占细胞内全部水分的4.5%
存在形式
大多数无机盐以_离子__形式存在，少数以化合物形式存在
含量
占细胞鲜重的 1%～1.5%
功能
维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物血液中_钙离子__含量太低，会出现抽搐等症状
维持细胞的_酸碱__平衡
组成细胞结构和复杂化合物，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分