高中生物(新教材)《细胞中的无机物》导学案+课后练习题

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．①④⑤⑥

C．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pH

C．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。

3．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和休眠种子的含水量相同

答案 D

解析大部分营养物质必须溶解在水中才能在细胞中运输，A正确；细胞中含有大量水，因此水是构成细胞的重要化合物之一，B正确；水作为反应物参与光合作用和细胞呼吸过程，C正确；休眠种子里的水分远远小于萌发种子里的水分，D错误。

4．以下有关水的说法，错误的是()

A．饺子馅出汁较多可以放入虾仁减少出汁

B．老年人细胞中含水量比婴儿要少

C．结合水可构成生物体的组成成分

D．水分子的空间结构及电子的不对称分布，使水成为一个非极性分子

答案 D

解析虾仁中含较多蛋白质，可以与水结合，A正确；老年人的新陈代谢强度要比婴儿的低，细胞中含水量比婴儿要少，B正确；结合水可构成生物体的组成成分，C正确；水分子为极性分子，D错误。

5．在低温雨雪冰冻天气下，农作物细胞中自由水与结合水比值及农作物抗寒性都发生了相应变化，图中能正确描述这种变化的是()

答案 D

解析当环境温度下降时，植物细胞中自由水的含量下降，自由水与结合水的比值下降，随着自由水与结合水比值的下降，农作物抗寒性增强。用曲线图表示时应一条为升曲线，一条为降曲线，故D图中曲线符合题意。

6．下列关于水的一些特性的描述错误的是()

A．水是一个极性分子，易与其他分子或离子结合，所以是良好的溶剂

B．水分子之间以氢键相连

C．水常温下呈液态，与氢键不断的形成和断裂有关

D．水具有较高的比热容，温度容易改变

答案 D

解析水具有较高的比热容，温度相对不易改变，D错误。

知识点二细胞中的无机盐

7.下列关于无机盐的功能的叙述，不正确的是()

A．参与生物体内某些复杂化合物的构成

B．对维持细胞和生物体的生命活动具有重要意义

C．维持生物体内的渗透压和酸碱平衡，使细胞维持正常的形态与功能

D．为细胞的生命活动提供物质和能量

答案 D

解析叶绿素、血红蛋白等复杂化合物中含有无机盐离子，A正确；许多无

机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要功能，如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，会出现抽搐等症状，B正确；无机盐能够维持生物体内的渗透压和酸碱平衡，从而使细胞维持正常的形态与功能，C正确；无机盐不能为细胞的生命活动提供能量，细胞生命活动的能量来源为糖类等有机物，D错误。

8．在质量分数为0.9%的NaCl溶液中，人的红细胞可以保持正常形态。若将红细胞置于浓盐水中，红细胞则会失水皱缩，从而丧失运输氧气的功能。这些事实说明()

A．无机盐对维持细胞的酸碱平衡有重要作用

B．无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用

C．无机盐离子容易进出细胞

D．水分子容易进出细胞

答案 B

解析在质量分数为0.9%的NaCl溶液中，人的红细胞可以保持正常形态，而在浓盐水中，红细胞会失水皱缩，失去正常功能，这说明无机盐对维持细胞的渗透压，进而维持细胞的形态和生理功能有重要作用。

9．某植物培养液中含有甲、乙、丙3种离子，它们对植物的生长都有影响。下表列出的5种培养液中，甲、乙、丙3种离子的浓度(单位：mmol/L)不同。为了研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，进行实验时可以选用的两种培养液是()

A

答案 C

解析根据单一变量原则，研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，要保持甲、乙离子的浓度相同。

10．科学工作者研究了钙和硼对某种植物花粉管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

解析题干左图中钙对花粉萌发率没有明显影响，但对花粉管生长速度有影响；题干右图中硼对花粉管生长速度没有明显影响，但对花粉萌发率有影响。题图表示的是一定的浓度范围，只能在此范围内可以预见其作用。

11．为了探究某元素是否是植物的必需元素，应采取的方法是()

A．检测正常叶片中该元素的含量

B．分析根系对该元素的吸收过程

C．分析环境条件对该元素吸收的影响

D．观察含全部营养元素的培养液中去掉该元素前后植株的生长发育状况

答案 D

解析判断某元素是否是必需元素，通常用溶液培养法。即在人工配制的完全培养液中，除去某种元素，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(出现特定的缺素症状)，说明该元素是植物所必需的元素。

12．在炎热的夏季，人们要经常多喝一些盐汽水，其原因是()

A．夏季排汗失水较多，因此需要补充水分

B．喝盐汽水的目的主要是补充水分

C．人在排汗时会失去部分无机盐，因此要补充无机盐

D．对于人体而言，水的作用远大于无机盐

答案 C

解析在炎热夏季，人们出汗较多，在排汗时会失去水和部分无机盐，因此，

需要通过饮用一些盐汽水来补充水和无机盐，而盐汽水特别强调“盐”，因此，其主要目的是补充无机盐，C正确。

[能力提升]

13．结合下列曲线图，有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是()

A．曲线①可表示人体内自由水与结合水的比值随年龄的变化

B．曲线②可以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，种子内无机盐的相对含量变化

D．曲线①可以表示人从幼年到老年体内水含量的变化

答案 C

解析一般来说，细胞内的结合水含量是相对稳定的，但自由水的含量变化较大，衰老的细胞中自由水含量减少，细胞内自由水与结合水的比值也将减小，A正确；自由水是细胞内的良好溶剂，细胞内许多化学反应都需要有水的参与，所以细胞内自由水与结合水的比值升高后，代谢增强，细胞呼吸速率加快，B正确；玉米种子被烘干的过程中含水量越来越少，其无机盐相对含量逐渐增加，最后达到一恒定值，C错误；人体老化的特征之一就是水的含量减少，幼儿身体内水的含量约为77%，远远高于老年人身体内水的含量，D正确。

14．如图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，据图分析下列叙述不正确的是()

A．随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态

B．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减少

C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少

D．种子成熟期间这两种物质的变化与种子萌发时相反

答案 C

解析由题图可知，种子成熟过程中，水分逐渐减少，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态，从而增强种子的抗逆性，这是种子水分减少的主要原因，种子水分的减少并非是植物吸收的水分减少的结果。

15．进行异体器官移植时，器官在被剥离后必须马上放入一种“特殊液体”中，对这种“特殊液体”的成分及其作用的分析，正确的是() A．有红细胞，为离体器官提供氧气

B．有免疫细胞，清除抗原

C．有氯化钠，保持细胞形态

D．有多种水解酶，为细胞提供生物催化剂

答案 C

解析进行器官移植前的关键是保护器官正常的生理形态，防止细胞脱水导致器官坏死，因此要将器官放在与其等渗的生理盐水中保存。

16．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，冬小麦的呼吸速率______________，植物细胞消耗的糖分减少，有利于糖分积累，这样提高了________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________。

答案(1)提高寒(2)逐渐减弱细胞内溶液降低(3)降低减弱

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；随着温度下降，冬小麦的呼吸速率逐渐减弱，由于糖分的消耗减少，可提高细胞内溶液的浓度，降低细胞的冰点。

17．证明镍是植物生活所必需的无机盐。

材料用具：完全营养液甲、缺镍的营养液乙、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐。

(1)方法步骤。

①将长势相似的玉米幼苗分成数量相同的两组；

②将一组玉米幼苗放在缺镍的营养液乙中培养，另一组玉米幼苗放在

________________；③______________________________。

(2)实验预期：甲营养液中玉米幼苗正常生长；_____________。

(3)为进一步验证镍一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是________。

答案(1)②等量的完全营养液甲中培养③将两组玉米幼苗放在相同的适宜环境中培养数天，观察实验结果

(2)乙营养液中玉米幼苗不能正常生长(或表现出缺素症)

(3)在缺镍的营养液乙中加入一定量的含镍的无机盐，一段时间后，原来异常的玉米幼苗恢复正常生长(或病症消失)

解析(1)实验设计要遵循对照和单一变量原则。一组玉米幼苗放在缺镍的营养液乙中培养，则另一组玉米幼苗应放在等量的完全营养液甲中培养。然后将两组玉米幼苗放在相同的适宜环境中培养数天，观察实验结果。

(2)甲营养液中玉米幼苗正常生长，乙营养液中玉米幼苗不能正常生长(或表现出缺素症)，则镍可能是必需的无机盐。

(3)要确定不能正常生长的一组确实是因缺镍导致的，要进行二次实验，应在缺镍的营养液乙中加入一定量的含镍的无机盐，一段时间后，观察玉米能否恢复正常生长。