高中生物第2章第5节细胞中的无机物教案新人教版.docx
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高中生物第2章第5节细胞中的无机物教案新人教版
细胞中的无机物
一、细胞中的水
1．水的含量
（1）含量最多，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．水的存在形式和功能
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
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%
功能
①细胞内的良好溶剂
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成分
二、细胞中的无机盐
1．存在形式及含量
（1）细胞中大多数无机盐以离子形式存在。
（2）含量：
占细胞鲜重的1%～1.5%。
2.功能
（1）维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状。
（2）维持细胞的酸碱平衡。
一、细胞中的水
1．分析下列生物现象，回答问题
（1）将少量干燥种子放入干燥的试管内，放在酒精灯火焰上烘烤，试管内壁上出现少量水珠。
该水分在细胞中以哪种形式存在？
如果用上述烘烤后的种子播种，种子能否萌发？
提示：
以结合水形式存在。
如果将烘烤后的种子播种下去，种子不能萌发，因为结合水是细胞内的结构物质，失掉结合水，细胞结构被破坏，细胞死亡，导致种子失去活性。
（2）粮食收获以后，为什么要晒干后储存？
播种前为什么要浸种？
提示：
粮食晒干后，细胞内的自由水含量降低，代谢强度降低，利于粮食的长期储存；播种前浸种可以使细胞内自由水含量增加，使代谢强度增加，从而促进种子萌发。
2．判断下列说法是否正确
（1）沙漠中的仙人掌体内水分含量非常少，也能很好地生长。
（×）
（2）新鲜幼嫩的植物组织细胞中只含有自由水，代谢旺盛。
（×）
（3）水分在细胞内不参与细胞结构组成。
（×）
二、细胞中的无机盐
1．解释下列生活中的现象
（1）人体缺Fe会患贫血症，植物缺Mg叶片会发黄，由此说明无机盐具有什么生理作用？
提示：
无机盐是生物体某些重要化合物的组成成分。
（2）激烈的足球比赛场上，运动员有时会出现下肢肌肉抽搐的现象，这是什么原因？
提示：
剧烈地运动，运动员大量出汗，随汗液丢失大量的钙盐，造成运动员体内血液中钙含量降低，影响神经、肌肉的兴奋性，而发生抽搐。
2．将下列相应内容正确地连起来
一、自由水与结合水的比例对生物体的影响
1．自由水与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。
二、水的两种存在形式的相互转化
1．转化条件
一般与温度有关，即：
2．转化实例
（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。
[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，会导致细胞结构的破坏，从而使细胞代谢停止。
三、组成生物体内无机盐的作用
1．某些重要化合物的组成成分：
（1）Mg2＋是叶绿素分子必需的成分。
（2）Fe2＋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。
（4）PO
是DNA、RNA和生物膜中磷脂的组成成分。
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．维持生物体内的渗透压平衡和酸碱平衡。
[特别提醒]
无机盐在细胞中的含量虽然低，但是其作用非常重要，过多或过少都会影响细胞或生物体的正常生命活动。
如植物缺氮或缺镁时，叶片发黄；人体补钙过多，造成骨质硬化。
[例1] 水是生命之源，是一切生命活动的基础。
下列关于水的说法，不正确的是（ ）
A．水生生物和陆生生物活细胞中含量最高的化合物都是水
B．冬眠的青蛙体内结合水与自由水的比值升高
C．植物越冬时，自由水与结合水比值会降低
D．一般而言，抗干旱的植物，体内自由水与结合水的比值比一般植物要高
[解析] 细胞内自由水的含量越高，代谢强度越大，但生物的抗性会越弱。
冬眠的青蛙，代谢强度降低，结合水的比例会升高；温度降低时，细胞中酶活性降低，使细胞代谢降低。
自由水向结合水转化，使自由水比例降低，抗旱植物的细胞内，自由水比例较低。
[答案] D
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、纤维素等以比较弱的化学键——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。
[例2] 农科院研究员在指导农民生产的过程中发现一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。
他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间试验。
除施肥不同外，其他田间处理措施相同，试验结果如下表，从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是（ ）
地块
甲
乙
丙
丁
戊
施肥
情况
尿素
磷酸二
氢钾
磷酸二
氢铵
硫酸铵
不施肥
小麦收
获量/kg
55.56
65.26
56.88
55.44
55.11
A.K B．N C．P D．S
[解析] 表中的地块戊是对照组，其他地块为实验组，通过比较可发现乙地块的产量最高。
再比较各地块所施肥中的化学元素可知，乙地块所施肥中特有的元素是钾，所以该农田最可能缺少的元素是钾。
[答案] A
植物必需无机盐的确定方法
设置完全培养液和缺素培养液分别培养等量长势相同的同一植物幼苗，控制其他条件完全相同，观察植物生长状况。
[网络构建]
填充：
①溶剂 ②生化反应 ③液体 ④代谢废物⑤离子 ⑥渗透压
⑦酸碱度
[关键语句]
1．生物体的含水量与生物种类及生长发育期有关，一般是水生生物＞陆生生物，幼年＞老年。
2．水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在。
3．结合水是细胞结构的组成成分。
4．自由水的功能有：
①细胞内的良好溶剂，②化学反应的介质，③参与化学反应，④运输营养物质和代谢废物。
5．细胞内大多数无机盐以离子形式存在。
6．无机盐对维持细胞和生物体的生命活动及酸碱平衡非常重要。
1．下列有关水的说法错误的是（ ）
A．自由水在人体内是良好溶剂
B．水能与蛋白质结合
C．人体内废物的排出需要水
D．代谢旺盛时，结合水与自由水的比值升高
解析：
选D 自由水的作用有：
是细胞内的良好溶剂，运送营养物质和代谢废物，参与化学反应（新陈代谢），代谢旺盛时，自由水与结合水的比值升高。
能与蛋白质结合的水为结合水。
2．磁共振技术可应用于临床疾病诊断。
因为许多疾病会导致组织和器官内的水分发生变化，这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。
下列有关叙述错误的是（ ）
A．构成人体的不同组织和器官含水量是不一样的
B．水在细胞中的存在形式及功能是不会改变的
C．组织发生病变，会影响组织内的化学变化
D．发生病变的器官，细胞代谢速率往往会发生改变
解析：
选B 不同组织和器官的含水量不同，水在细胞中的存在形式是自由水和结合水，二者可以发生转化，所以功能可以改变。
组织发生病变，会影响组织内酶的合成和特性，化学变化会发生改变。
3．现有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麦分别贮存于条件相同的四个粮仓中，在贮存过程中，有机物损耗最少的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
解析：
选A 活的小麦种子细胞中水的含量高，细胞代谢旺盛，消耗有机物多，细胞中水含量低，细胞代谢缓慢，消耗有机物少。
4．下列关于无机盐的叙述，错误的是（ ）
A．铁是合成血红蛋白不可缺少的成分
B．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
C．植物缺Mg2＋会影响光合作用
D．食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿
解析：
选B 血红蛋白含有铁；Mg2＋是合成叶绿素的重要成分，缺Mg2＋植物不能合成叶绿素，影响光合作用；碘是合成甲状腺激素的原料，缺碘会使人患地方性甲状腺肿；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在。
5．（上海高考）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：
选A 液泡内的各种矿质离子、酸、碱等能够参与调节细胞液的渗透压，盐生植物液泡中贮存大量的Na＋，增大了细胞液的渗透压，吸水能力增强。
6．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。
（1）在9～12月间，随着气温的不断下降，结合水的含量相对________，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________性。
（2）大约从10月9日开始，冬小麦的呼吸____________，植物细胞消耗的糖分少，有利于糖分积累，这样就提高了________浓度，使冰点________。
（3）在9～12月间，自由水与含水量的比值不断______，新陈代谢不断________。
解析：
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，这样可提高植物的抗寒性；由于糖分的消耗减少，可提高细胞液的浓度，降低细胞的冰点。
答案：
（1）提高 寒
（2）逐渐减弱 细胞液 降低 （3）降低 减弱
（时间：
25分钟；满分：
50分）
一、选择题（每小题3分，共24分）
1．下面与水相关的叙述不正确的是（ ）
A．细胞内的许多化学反应需要水的参与，如光合作用和有氧呼吸
B．生命活动旺盛的细胞，自由水的含量就高，自由水与结合水比值就大
C．生物体内的含水量在不同时期有所差别
D．水是维持人体内环境渗透压的主要物质
解析：
选D 维持人体内环境渗透压的主要物质是无机盐和蛋白质，渗透压大小取决于单位体积溶液中溶质的微粒数目。
2．如果各细胞内自由水与结合水的比值用a表示，则下表中正确的是（ ）
选项
不同生理状态或部位的细胞
比较
A
根尖分生区细胞a1、表皮细胞a2
a1B
正常细胞a1、衰老细胞a2
a1C
正常洋葱表皮细胞a1、
质壁分离洋葱表皮细胞a2
a1D
休眠种子a1、萌发种子a2
a1解析：
选D 一般来说，细胞中自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。
根尖分生区细胞代谢较表皮细胞旺盛，正常细胞代谢较衰老细胞旺盛，而质壁分离细胞处于失水状态，失去了较多自由水，故A、B、C错误。
种子萌发时，吸收大量水分，代谢增强，细胞内自由水与结合水的比值增加，与休眠种子相比为a13．下列关于水和无机盐的说法，正确的是（ ）
A．都属于细胞中的无机化合物
B．在活细胞中的含量都很高
C．都以离子形式存在
D．都是生物体的温度调节剂
解析：
选A 在活细胞中水约占细胞总质量的60%～95%，无机盐约占细胞总质量的1.5%；细胞中的水以分子状态存在，无机盐常以离子形式存在；水具有比较大的比热和汽化热，是生物体的温度调节剂，而无机盐没有此性质。
4．医生给病人输液时，常把药剂溶解于生理盐水（0.9%的NaCl溶液）中，而不是溶解于蒸馏水中。
这是因为（ ）
A．无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的
B．蒸馏水不含营养物质
C．蒸馏水可增大细胞中自由水比例，使细胞代谢加快，加剧病情
D．生理盐水能维持人体细胞生活环境的稳定状态，防止细胞过度吸水或失水
解析：
选D 0.9%的生理盐水的渗透压，正好与人体细胞生活的液体渗透压相等，在此液体环境中细胞不会因失水或吸水而变形。
5．下列能正确说明水对人体重要性的是（ ）
A．水和糖类、蛋白质、脂肪一样，为人体提供能量
B．没有水，人体内大部分化学反应就根本不能进行
C．人体缺水时，体内的水全部以结合水的形式存在
D．水只运输人体内的营养物质
解析：
选B 糖类、蛋白质、脂肪能为人体提供能量，水是无机物不能为人体提供能量；水在人体细胞内参与生物化学反应，没有水人体内大部分生物化学反应就不能进行；人体缺水时，体内细胞的水分仍然是自由水较结合水多；体内细胞的物质运输离不开水分。
6．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少铁，血红蛋白不能合成
B．细胞中缺乏磷会影响核酸等物质的合成
C．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如碳酸钙构成骨骼、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
解析：
选C 细胞中的无机盐大多以离子形式存在。
铁是血红蛋白的重要组成元素，缺铁导致贫血。
核酸的组成元素是C、H、O、N、P，故缺少P会影响其合成。
碘是甲状腺激素的成分，食加碘盐可有效防治地方性甲状腺肿。
7．与完全营养液培养的植物相比，缺铁元素的营养液培养的植物显出缺绿症状，当补充铁盐时，上述症状得以缓解，这说明（ ）
A．铁是叶绿素合成代谢的必需元素
B．缺绿病症是细胞缺少运输铁离子的载体
C．铁是构成叶绿素分子的必需元素
D．细胞内供能不足会影响铁离子的吸收
解析：
选A 判断一种元素是否为植物生长发育的必需元素，采用的方法是通过观察植物在缺乏该元素的培养液中培养一段时间后，是否出现特定的缺素症状。
如果出现再加入该元素，观察植物生长是否恢复正常，若能恢复正常，则该元素为植物生长发育的必需元素。
植物体的绿色是叶绿体中的叶绿素所表现出的颜色，缺铁影响到叶绿素的含量，所以铁与叶绿素的合成有关。
8．在探索外星球是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为最关键的环节。
水在生命中的意义表现为（ ）
A．水是细胞鲜重中含量最多的化合物
B．水在生物体内可以流动
C．能与蛋白质结合，体现生命活动现象
D．许多生化反应必须在水中进行
解析：
选D 水是细胞内良好的溶剂，水直接参与生化反应，水还能运输营养物质和代谢废物。
由于水在细胞中的重要作用，使得科学家在探索外部星球世界的生命存在与否时，一般把水的寻找作为关键环节。
二、非选择题（共26分）
9．（14分）植物种子都有一定的寿命，在低温、低湿、低氧的环境下，可适当延长种子的贮藏时间。
种子要安全贮藏，首先应晒干。
（1）新收获的种子晒干过程中丢失大量的水分，该部分水分是____________，在生物体内所起的生理作用是_____________________________________________________。
（2）将少量晒干的种子装入洁净的干燥试管中，放到点燃的酒精灯火焰上烘烤，会发现试管壁上有小水珠出现。
这部分水分在种子细胞内以________形式存在。
（3）种子贮藏时，种子的含水量是否越低越好呢？
现以贮藏期一年为标准，设计实验来证明。
Ⅰ.材料用具：
含水量为1%、5%、9%、13%、17%的水稻种子各100粒，恒温箱5个，培养皿，纱布若干，清水等。
Ⅱ.实验步骤：
1将五份种子分别置于五个恒温箱中（20℃）贮藏一年，其间应注意
________________________________________________________________________。
2保存期满后，在相同条件下测定五份种子的发芽率，应提供的条件是
________________________________________________________________________。
Ⅲ.实验结果：
含水量
1%
5%
9%
13%
17%
发芽率
0
30%
95%
88%
0
①含水量为1%的水稻种子的发芽率为零，原因是____________________________。
含水量为17%的水稻种子的发芽率也为零，原因是___________________________。
②该实验的结论是_______________________________________________________。
解析：
（1）植物鲜种子含有大量水分，在晒干过程中丢失的是自由水。
自由水在生物体和细胞内能自由流动，是细胞内的良好溶剂，能运输营养物质和代谢废物，同时为细胞内的新陈代谢提供介质，参与许多生化反应。
（2）细胞中的水分一部分与某些物质结合在一起，这部分水称为结合水。
自由水和结合水可以相互转化，当升高温度时结合水可转化为自由水后散失。
（3）细胞中自由水含量的多少决定细胞代谢强度，含水量越多，细胞代谢越强，种子寿命越短，反之，细胞代谢弱，种子寿命长。
根据题中信息，该实验所控制的单一变量是种子的含水量不同。
共同贮藏一年，测定种子的发芽率来验证种子寿命与含水量的关系。
种子贮藏期间要注意通入氧气，并密封；保证种子的呼吸，又不导致种子含水量变化；测定种子发芽率时，要满足种子萌发所需要的充足空气和水分及适宜温度。
分析实验结果：
含水量1%时种子全部死亡，说明含水量过低导致种子胚死亡；含水量为17%时种子也全部死亡，说明水分过多，种子代谢旺盛，产生水分和热量，可使种子霉变而死亡。
答案：
（1）自由水 细胞内的良好溶剂；运输物质；各种代谢反应的介质；参与新陈代谢
（2）结合水 （3）Ⅱ.①密闭，适时通风 ②充足的水分和空气、适宜的温度 Ⅲ.①含水量过低，胚细胞缺水死亡，种子失去生活力 含水量过高，种子细胞呼吸旺盛，产生水，易霉变，胚失去生活力 ②种子的含水量必须保持在一定的范围内才有利于贮藏，过高或过低都会使种子失去生活力
10．（12分）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
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