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1、第2节细胞中的无机物鄄城县第一中学 张际占一、细胞中的水一、细胞中的水1.1.水的含量及特点水的含量及特点:请依据细胞中水的存在形式及作用请依据细胞中水的存在形式及作用,判断下列说法的正判断下列说法的正误误:(1)(1)水是活细胞内含量最多的化合物。水是活细胞内含量最多的化合物。()(2)(2)不同种类生物的细胞中含水量有差异不同种类生物的细胞中含水量有差异,同一生物不同一生物不同细胞内含水量相同。同细胞内含水量相同。()()提示提示:同一生物的不同细胞内含水量不同同一生物的不同细胞内含水量不同,如人体内的如人体内的骨骼细胞中含水量低于心脏。骨骼细胞中含水量低于心脏。(3)(3)水在细胞内不参
2、与细胞结构的组成。水在细胞内不参与细胞结构的组成。()()提示提示:细胞内的水有自由水和结合水细胞内的水有自由水和结合水,其中结合水是细其中结合水是细胞结构的重要组成成分。胞结构的重要组成成分。(4)(4)自由水可参与运输营养物质和代谢废物。自由水可参与运输营养物质和代谢废物。()()(5)(5)自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱有关。自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱有关。()()(6)(6)各种生物的一切生命活动离不开水。各种生物的一切生命活动离不开水。()()【激疑激疑】种子被晒干后种子被晒干后,还含有水吗还含有水吗?提示提示:种子晒干过程中失去大量的自由水种子晒干过程中失去大量的自
3、由水,但是结合水但是结合水的含量基本不变。的含量基本不变。2.2.水的理化特性与分子结构水的理化特性与分子结构(连线连线):):3.3.水的存在形式及作用水的存在形式及作用:形式形式自由水自由水结合水结合水概念概念细胞中绝大部分的水以细胞中绝大部分的水以_的形式存在的形式存在,可以自由流动可以自由流动与细胞内的其与细胞内的其他物质他物质_的水的水功能功能细胞内的细胞内的_参与参与_为细胞提供液体环境为细胞提供液体环境运送运送_和和_是细胞结构的是细胞结构的_游离游离相结合相结合良好溶剂良好溶剂生物化学反应生物化学反应营养物质营养物质代谢废物代谢废物重要组成部分重要组成部分4.4.自由水和结合水
4、的比例与细胞代谢的关系自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系:(1)(1)自由水自由水/结合水越大结合水越大,细胞的代谢就越细胞的代谢就越_;_;(2)(2)结合水结合水/自由水越大自由水越大,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就境的能力就_。旺盛旺盛越强越强二、细胞中的无机盐二、细胞中的无机盐1.1.存在形式和含量存在形式和含量:2.2.功能及实例功能及实例(连线连线):):【激疑激疑】豆芽是大豆浸水萌发的产物豆芽是大豆浸水萌发的产物,豆芽的生长是否不需要无豆芽的生长是否不需要无机盐机盐?为什么为什么?提示提示:豆芽的生长需要无机盐豆芽的生长需要无机盐,因为无机盐在生
5、物体内因为无机盐在生物体内起重要作用。起重要作用。知识点一细胞中水的存在形式及作用知识点一细胞中水的存在形式及作用1.1.自由水与结合水的相互转化自由水与结合水的相互转化:(1)(1)条件条件:自由水自由水 结合水结合水(2)(2)实例实例:烘干种子时烘干种子时,部分结合水转化为自由水散失掉。部分结合水转化为自由水散失掉。北方冬小麦在冬天来临时北方冬小麦在冬天来临时,部分自由水转化为结合水。部分自由水转化为结合水。2.2.自由水和结合水的功能验证自由水和结合水的功能验证:3.3.自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系:(1)(1)图示图示:(2)(2)
6、曲线曲线:(3)(3)在生产中的应用在生产中的应用:种子萌发时种子萌发时,需要吸收水分需要吸收水分,增加自由水含量。增加自由水含量。种子储存前晒干是为了降低自由水含量种子储存前晒干是为了降低自由水含量,降低代谢速降低代谢速率率,以延长储存时间。以延长储存时间。越冬作物减少灌溉越冬作物减少灌溉,可提高作物对低温的抗性。可提高作物对低温的抗性。【思考思考讨论讨论】1.1.晒干的种子和烘干的种子均不能萌发晒干的种子和烘干的种子均不能萌发,原因是否相同原因是否相同?说出你的理由。说出你的理由。(生命观念、科学思维生命观念、科学思维)提示提示:不同。晒干的种子不能萌发是因为自由水含量减不同。晒干的种子不
7、能萌发是因为自由水含量减少少,细胞代谢减弱细胞代谢减弱,而烘干的种子不能萌发是因为结合而烘干的种子不能萌发是因为结合水减少水减少,种子细胞结构遭到破坏。种子细胞结构遭到破坏。2.2.秋季秋季,农民收获的玉米需经晾晒后才能入库贮存。结农民收获的玉米需经晾晒后才能入库贮存。结合所学知识合所学知识,试分析其中的生物学道理。试分析其中的生物学道理。(科学思维、科学思维、社会责任社会责任)提示提示:自由水含量降低自由水含量降低,细胞代谢减弱细胞代谢减弱,可减少有机物消可减少有机物消耗耗,同时能防止种子发芽霉变。同时能防止种子发芽霉变。【素养案例素养案例】生物体内含水量可变化生物体内含水量可变化,且自由水
8、和结合水可相互转化。且自由水和结合水可相互转化。如图所示曲线错误的是如图所示曲线错误的是()【解题导引解题导引】(1)(1)明确坐标含义明确坐标含义:纵坐标的含义不同纵坐标的含义不同,横坐标表示时间。横坐标表示时间。(2)(2)分析曲线走势分析曲线走势:依据横纵坐标间的相互关系依据横纵坐标间的相互关系,分析曲分析曲线变化趋势线变化趋势,对照曲线得出答案。对照曲线得出答案。【解析解析】选选D D。自由水含量与细胞代谢强度呈正相关。自由水含量与细胞代谢强度呈正相关,细胞代谢加快细胞代谢加快,则自由水含量增加则自由水含量增加,结合水含量减少结合水含量减少,A,A项正确项正确;随着年龄的增长随着年龄的
9、增长,生物体内细胞代谢逐渐减弱生物体内细胞代谢逐渐减弱,则自由水则自由水/结合水的值逐渐减小结合水的值逐渐减小,B,B项正确项正确;小麦开花后小麦开花后时间即小麦种子成熟时间越长时间即小麦种子成熟时间越长,小麦种子中的水分含量小麦种子中的水分含量越少越少,C,C项正确项正确;9;9月至月至1111月月,温度逐渐降低温度逐渐降低,则植物体内则植物体内结合水含量相对上升结合水含量相对上升,而自由水含量相对下降而自由水含量相对下降,即结合即结合水水/自由水比值逐渐增强自由水比值逐渐增强,植物抗寒能力增强植物抗寒能力增强,D,D项错误。项错误。【方法规律方法规律】细胞内水的存在形式及变化规律细胞内水的
10、存在形式及变化规律(1)(1)环境恶化环境恶化自由水自由水,结合水结合水。(2)(2)细胞衰老细胞衰老自由水自由水,结合水结合水。(3)(3)生命活动增强生命活动增强自由水自由水,结合水结合水。【素养素养探究探究】情境迁移情境迁移在冬季来临时在冬季来临时,随着气温的逐渐降低随着气温的逐渐降低,植物体内发生了一植物体内发生了一系列适应低温的变化系列适应低温的变化,如可溶性糖含量增加、细胞代谢减如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。研究表明弱等。研究表明,细胞内溶液浓度升高细胞内溶液浓度升高,冰点降低。冰点降低。(1)(1)结合所学知识及上述信息结合所学知识及上述信息,解释解释“霜打的茄子霜打的茄子
11、蔫儿了蔫儿了”。(生命观念生命观念)提示提示:当外界温度降低时当外界温度降低时,茄子中的自由水含量减少茄子中的自由水含量减少,导导致表皮皱缩。致表皮皱缩。(2)(2)有些蔬菜富含淀粉有些蔬菜富含淀粉,但但“霜打霜打”后的蔬菜格外后的蔬菜格外“甜甜”。请结合所学知识解释其原因。请结合所学知识解释其原因。(科学思维科学思维)提示提示:温度降低温度降低,蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖,增大了增大了细胞液浓度细胞液浓度,降低了细胞液的冰点降低了细胞液的冰点,使细胞不容易冻坏使细胞不容易冻坏,可溶性糖主要是葡萄糖可溶性糖主要是葡萄糖,所以蔬菜变甜了。所以蔬菜变甜了。【素养素养迁移迁
12、移】生命离不开水。下列关于水的叙述不正确的是生命离不开水。下列关于水的叙述不正确的是()A.A.结合水是细胞结构的重要组成部分结合水是细胞结构的重要组成部分B.B.血浆中的水大部分是自由水血浆中的水大部分是自由水C.C.肌肉细胞内的水大部分是结合水肌肉细胞内的水大部分是结合水D.D.自由水是细胞内的良好溶剂自由水是细胞内的良好溶剂 【解析解析】选选C C。一部分水与细胞内其他物质结合形成结。一部分水与细胞内其他物质结合形成结合水合水,结合水是细胞结构的重要组成部分结合水是细胞结构的重要组成部分;自由水以游自由水以游离的形式存在离的形式存在,可以自由流动可以自由流动,是细胞内的良好溶剂是细胞内的
13、良好溶剂,血血浆和肌肉细胞中大部分水都是自由水。浆和肌肉细胞中大部分水都是自由水。【补偿训练补偿训练】豌豆的种子有圆粒和皱粒。圆粒种子含淀粉多豌豆的种子有圆粒和皱粒。圆粒种子含淀粉多,成熟时成熟时能有效地保留水分。而皱粒种子含蔗糖多能有效地保留水分。而皱粒种子含蔗糖多,在成熟时由在成熟时由于失水而皱缩。上述圆粒种子保留的水分和皱粒种子于失水而皱缩。上述圆粒种子保留的水分和皱粒种子失去的水分失去的水分()A.A.前者主要是结合水前者主要是结合水,后者是自由水后者是自由水B.B.两者主要都是结合水两者主要都是结合水C.C.前者主要是自由水前者主要是自由水,后者是结合水后者是结合水D.D.两者主要都
14、是自由水两者主要都是自由水【解析解析】选选A A。结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一。结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在是吸附和结合在有机固体物质上的水。也就是说结合水主要是和种子中的淀粉结合在一起有机固体物质上的水。也就是说结合水主要是和种子中的淀粉结合在一起,因因此圆粒种子中保留的水是结合水。自由水不被植物细胞内胶体颗粒或大分子所此圆粒种子中保留的水是结合水。自由水不被植物细胞内胶体颗粒或大分子所吸附吸附,能自由流动能自由流动,并起溶剂作用。皱粒种子中淀粉含量少并起溶剂作用。皱粒种子中淀粉含量少,蔗糖含量高蔗糖含量高,也就是也就是说自由水说自由水不能与淀粉不能与
15、淀粉(或蛋白质或蛋白质)结合结合,它主要与蔗糖溶解在一起它主要与蔗糖溶解在一起,因此皱粒种子因此皱粒种子失去的水分为自由水。失去的水分为自由水。知识点二无机盐的存在形式及作用知识点二无机盐的存在形式及作用1.1.无机盐存在形式及作用的两点归纳无机盐存在形式及作用的两点归纳:(1)(1)无机盐并不都以离子的形式存在无机盐并不都以离子的形式存在,如骨骼中的钙以如骨骼中的钙以CaCOCaCO3 3的形式存在。的形式存在。(2)(2)无机盐在细胞内含量很低无机盐在细胞内含量很低,但其作用非常重要但其作用非常重要,且需且需要保持一定的量要保持一定的量,缺失和过多都可能影响生命活动。缺失和过多都可能影响生
16、命活动。2.2.无机盐参与构成的常见化合物无机盐参与构成的常见化合物:N:N:蛋白质、叶绿素、核苷酸等蛋白质、叶绿素、核苷酸等P:P:核苷酸、磷脂核苷酸、磷脂Mg:Mg:叶绿素叶绿素S:S:含硫氨基酸的组成成分含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素蛋白质的特征元素)Fe:Fe:动物血红素动物血红素I:I:甲状腺激素等甲状腺激素等【思考思考讨论讨论】酷暑季节酷暑季节,室外作业的工人会大量出汗室外作业的工人会大量出汗,有同学认为工有同学认为工人应多喝纯净水以补充散失的水分。请结合所学知识人应多喝纯净水以补充散失的水分。请结合所学知识,评价上述说法是否合理评价上述说法是否合理,并说出评价依据。并说出
17、评价依据。(科学思维科学思维)提示提示:不合理。工人大量出汗排出水的同时不合理。工人大量出汗排出水的同时,会排出过会排出过多的无机盐多的无机盐,从而导致体内的无机盐含量减少从而导致体内的无机盐含量减少,而纯净而纯净水几乎不含无机盐。水几乎不含无机盐。【素养案例素养案例】无机盐在细胞中含量虽然很少无机盐在细胞中含量虽然很少,但其作用巨大但其作用巨大,下列关于无机盐下列关于无机盐的叙述中的叙述中,正确的是正确的是()A.A.运动员的饮料中含钾、钠离子较多运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关走的钾、钠离子有关B.B.叶绿素分子含镁、血红素含亚
18、铁叶绿素分子含镁、血红素含亚铁,说明无机盐在细胞内主要是说明无机盐在细胞内主要是以化合物的形式存在以化合物的形式存在C.C.食用加碘盐时食用加碘盐时,碘含量越多越好碘含量越多越好D.D.同学们踢球时大量出汗导致钠离子含量降低同学们踢球时大量出汗导致钠离子含量降低,就会出现抽搐的就会出现抽搐的症状症状【解析解析】选选A A。运动员的饮料中含钾、钠离子较多。运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关走的钾、钠离子有关,A,A正确正确;叶绿素分子含镁、血红素含亚铁叶绿素分子含镁、血红素含亚铁,说明无机盐是说明无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成成
19、分细胞中某些复杂化合物的重要组成成分,而无机盐在细胞内主要以离子的形而无机盐在细胞内主要以离子的形式存在式存在,B,B错误错误;碘含量并不是越多越好碘含量并不是越多越好,C,C错误错误;人体血液中的钙离子含量过低人体血液中的钙离子含量过低时时,会出现抽搐的症状会出现抽搐的症状,D,D错误。错误。【素养素养探究探究】母题追问母题追问科学探究科学探究实验分析实验分析上题上题B B项中项中MgMg是叶绿素的重要组成元素是叶绿素的重要组成元素,某同学设计实某同学设计实验验证镁是植物必需的矿质元素验验证镁是植物必需的矿质元素,思路如下思路如下:将生理状况相同的植物幼苗若干均分为将生理状况相同的植物幼苗若
20、干均分为A A、B B两组两组,用完用完全培养液培养全培养液培养A A组组,缺缺MgMg培养液培养培养液培养B B组。观察两组叶片组。观察两组叶片是否发黄是否发黄,若若B B组叶片发黄组叶片发黄,再补充镁离子再补充镁离子,观察是否能观察是否能恢复。恢复。(1)(1)实验分析实验分析:实验组实验组:_;:_;对照组对照组:_;:_;自变量自变量:_:_;_;因变量因变量:_:_。(2)(2)实验结果实验结果:A:A组叶片绿色组叶片绿色,B,B组组_B B组组A A组组MgMg的有无的有无叶片颜色的变化叶片颜色的变化叶片变黄叶片变黄,补充镁离补充镁离子子,恢复绿色。恢复绿色。【素养素养迁移迁移】尽
21、管无机盐在细胞中所占比例很小尽管无机盐在细胞中所占比例很小,但对细胞和生物体但对细胞和生物体的生命活动起着重要作用。下列症状不可能是由于缺的生命活动起着重要作用。下列症状不可能是由于缺乏无机盐引起的是乏无机盐引起的是()A.A.人类的地方性甲状腺肿人类的地方性甲状腺肿B.B.人类的糖尿病人类的糖尿病C.C.某儿童患佝偻病某儿童患佝偻病D.D.菠菜嫩叶发黄菠菜嫩叶发黄 【解析解析】选选B B。地方性甲状腺肿是因为缺少碘。地方性甲状腺肿是因为缺少碘,儿童缺儿童缺钙会患佝偻病钙会患佝偻病,菠菜嫩叶发黄是因为缺少氮、镁等矿质菠菜嫩叶发黄是因为缺少氮、镁等矿质元素元素;糖尿病主要是胰岛素分泌不足造成的。
22、糖尿病主要是胰岛素分泌不足造成的。【补偿训练补偿训练】苹果含有微量元素锌苹果含有微量元素锌,而锌是构成与记忆力息息相关的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核酸和蛋白质不可缺少的元素,儿童缺锌就会导致大脑儿童缺锌就会导致大脑发育不良发育不良,因此苹果又被称为因此苹果又被称为“记忆之果记忆之果”。这说明无。这说明无机盐离子机盐离子()A.A.对维持酸碱平衡有重要作用对维持酸碱平衡有重要作用B.B.对维持细胞形态有重要作用对维持细胞形态有重要作用C.C.对调节细胞内的渗透压有重要作用对调节细胞内的渗透压有重要作用D.D.对维持生物体的生命活动有重要作用对维持生物体的生命活动有重要作用【解析解析】选选D D。由缺锌会导致大脑发育不良可知。由缺锌会导致大脑发育不良可知,锌对锌对于生物的生命活动有重要影响于生物的生命活动有重要影响,该事实与酸碱平衡和维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。持细胞形态及渗透压的调节无直接关系。【课堂回眸课堂回眸】