第5节 细胞中的无机物
学习目标
1．说出细胞中水的存在形式及功能。(重、难点) 2．说出细胞中无机盐的存在形式及功能。(重、难点) 核心概念
结合水 自由水 无机盐
一、细胞中的水
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存在 形式 含量 自由水 在细胞中以__游离____的形式存在 约占95.5% ①细胞内的__良好溶剂____ 作用 ②参与__细胞内许多化学____反应 ③为细胞提供__液体环境____ ④运送营养物质和__代谢废物____ 二、细胞中的无机盐 细胞__结构____的重要组成成分 结合水 与细胞内其他物质__相结合的水____ 约占4.5%
三、细胞是多种元素和化合物构成的生命系统
1．元素基础：__C、H、O、N____等化学元素是构成细胞的主要元素。
2．化合物基础：以碳链为骨架的__糖类、脂质、蛋白质、核酸____等有机化合物是构成细胞生命大厦的基本框架。
3．能源基础：__糖类和脂质____提供了生命活动的重要能源。
4．构建、调节基础：__水和无机盐____与其他物质共同构建细胞并参与细胞生命活动的调节。
？思考
1．鲜种子在晒干过程中失去的水和干种子放在试管中加热时失去的水在细胞中的存在形式相同吗？
提示：不同。前者失去的是自由水，而后者失去的主要是结合水。 2．为什么观察动物和人的细胞时，要将其放入相应浓度的生理盐水中。 提示：无机盐对维持细胞的正常形态起重要作用。 K12的学习需要努力专业专心坚持
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3．不同种类的细胞中，化合物的种类和含量有区别吗？请举例说明。
提示：有。如淀粉只存在于植物细胞内，糖原只存在于动物细胞内；又如肌细胞中蛋白质含量较高，脂肪细胞中脂肪含量较高。
Huo xue qiao lian
活学巧练
判断题
1．构成细胞膜、细胞质和细胞核的主要化合物是有机物，水和无机盐在活细胞中并不重要。( × )
2．水不仅是细胞代谢所需的原料，也是细胞代谢的产物，如蛋白质与DNA的合成过程中都有水的生成。( √ )
3．种子贮存前，先要晾晒，目的是减少自由水的含量，降低种子的代谢速率，以延长种子的寿命。( √ )
4．结合水与其他物质结合在一起，是细胞结构的重要组成成分。( √ ) 5．同一种生物的不同组织、器官的含水量相同。 ( × ) 6．镁离子是叶绿素的重要成分，缺镁会造成叶片发黄。( √ )
7．生理盐水能维持人体渗透压的平衡，防止细胞过度吸水而涨破。( √ )
8．植物缺少B元素造成“花而不实”体现了无机盐能影响生物体的生命活动。( √ ) 9．Fe是人体内结合与运输O2不可缺少的。( √ )
10．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿。( × )
知识点1 细胞中的水
2＋
Zhong nan tuo zhan
重难拓展
1．自由水和结合水之间的关系
降温
(1)转化条件：一般与温度有关系，自由水升温结合水。 (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。
③血液凝固时自由水转变为结合水，凝固的血液溶解时，结合水转变成自由水。 ④越冬植物体内自由水转变为结合水、降低代谢强度、提高抗低温能力。 2．水的存在及其功能的验证
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3．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种发萌发时，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。 知识贴士
关于生物体中水的误解
①水是生命之源，但并不是水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。 ②晒干种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅降低。
Dian li ping xi
典例评析
典例1 下表分别是不同生物体及人体组织、器官的含水量。对表中数据进行
分析可得出的结论是( A )
生物体的含水量
生物 含水量/% 水母 97 鱼类 80～85 蛙 78 哺乳动物 65 藻类 90 高等植物 60～80 人体组织、器官的含水量 组织、器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液 脑 K12的学习需要努力专业专心坚持
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含水量/% 97 22 76 79 83 84 ①一般构成生物体的成分中水的含量最多 ②生物体的含水量与生物的生活环境密切相关 ③代谢旺盛的组织、器官含水较多 ④组织、器官的形态结构差异与水的存在形式相关
A．①②③④ C．①②
B．①②③ D．①
[解析] 一般地说，生物体的成分中水的含量最多；生物体的含水量与生物的生活环境密切相关；人体不同组织、器官的含水量存在差异与代谢相关；细胞中两种形式的水的相对含量不同，会影响组织、器官的形态结构特点。
〔变式训练1〕 (2018·德州高一检测)对火星进行探测表明，火星过去曾有丰富的水资源，由此推测火星上可能存在过生命。这一推测的理由是( C )
A．水是细胞中含量最多的化合物 C．一切生命活动都离不开水
B．结合水是细胞和生物体的成分 D．代谢旺盛的细胞中水的含量高
[解析] 推测的理由应为自由水与生命活动的关系，而水在细胞中的含量是表面现象，实质是水(特别是自由水)在生命活动中所起的作用，A项错误；推测的理由应与自由水的作用相联系，生命起源于水，水是进行生命活动的良好溶剂，起运输营养物质和代谢废物的作用等，B项错误；水与生命活动的关系概括成一句话就是“一切生命活动都离不开水”，C项正确；代谢旺盛的细胞中自由水的含量高，D项错误。
知识点2 无机盐的功能及实验验证
Zhong nan tuo zhan
1．无机盐的功能及实例
功能 重难拓展
实例 Mg是叶绿素分子必需的成分，Fe是血红蛋白分子必需的成分 2＋2＋细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 参与并维持生物体的生命活动 维持生 物体内 的平衡 渗透压 的平衡 酸碱平衡 (即pH平衡) 如果血液中Ca的含量过低就会出现抽搐现象 Na、Cl对细胞外液渗透压起重要作用，K则对细胞内液渗透压起重要作用 人血浆中的HCO3、HPO4等对血浆pH的稳定起重要作用 －2－＋－＋2＋2．植物必需无机盐的验证 (1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。 (2)实验组。
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知识贴士
①无机盐并不都是以离子状态存在，如骨骼中的CaCO3以化合物形式存在。
②无机盐在细胞中的含量很低，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，如植物缺氮或镁时，叶片发黄。
Dian li ping xi
典例评析
典例2 (2018·衡水高一检测)人体内血钙浓度低于0.01 g/100 mL时，外界
只要有轻微刺激，神经肌肉就会出现强烈的抽搐。这一实例说明钙在人体内的重要作用之一是( A )
A．维持细胞和生物体的生命活动 C．神经细胞的重要组成成分
B．调节内环境的酸碱平衡 D．维持细胞正常渗透压
[解析] 由题意可知，当血液含钙量过低时，可导致神经肌肉抽搐，这一实例说明钙对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。
〔变式训练2〕 科学工作者研究了Ca和B对某种植物花粉管萌发和花粉管生长的影响，结果如图所示，下列说法合理的是( D )
2＋
A．一定浓度范围内，Ca对花粉管生长几乎无影响 B．一定浓度范围内，B对花粉管萌发几乎无影响 C．Ca和B分别促进花粉管的生长和萌发 D．Ca和B分别影响花粉管的生长和萌发
[解析] 在一定范围内，随Ca浓度增加，花粉管生长速率增加，超过一定浓度，随Ca浓度增加，花粉管生长速率降低；在一定范围内，随B浓度增加，花粉管萌发率增加，超过一定浓度，随B浓度增加，花粉管萌发率降低。
1．验证自由水和结合水的存在形式和功能的实例 (1)鲜种子放在阳光下晾晒，质量减少是因自由水散失。
(2)干种子用水浸泡后仍能萌发，说明失去自由水的种子仍保持其生理活性。 (3)干种子不浸泡则不能萌发，说明自由水越少，代谢越缓慢。 K12的学习需要努力专业专心坚持
2＋
2＋
2＋2＋
2＋
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(4)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上出现水珠，失去的是结合水。 (5)失去结合水的种子浸泡后不能萌发，说明失去结合水的细胞失去生理活性。 2．自由水、结合水的含量与代谢和抗逆性的关系 (1)自由水比例上升——代谢旺盛
生物体代谢越旺盛，其体内自由水相对含量越高。例如，种子萌发时，先要吸收大量的水分，以增加自由水的含量，并加快代谢速率。
(2)结合水的比例上升——抗逆性增强，代谢速率减小结合水的相对含量与植物的抗逆性有关。例如，冬季植物吸水减少，细胞内结合水的相对含量升高，由于结合水不易结冰和蒸腾，从而使植物抗寒性增强。
典例3 (2018·安徽合肥高三模拟)下列关于水的叙述不正确的是( B )
A．生物种类不同，生物体的含水量不同 B．水在细胞中的存在形式和功能是一成不变的 C．生化反应必须在水中进行，所以任何生物都离不开水 D．同一个体在不同的生长发育期，体内含水量不同
[解析] 生物种类不同，生物体的含水量不同；水在细胞内可以发生自由水和结合水的相互转化；生物的生命活动离不开水，生化反应必须在水中进行；生物体在不同的生长发育期，含水量不同，如人体在幼年时期的含水量较高，随着年龄的增长，水的含量相对降低。
典例4 (2018·芜湖高一检测)下图曲线能正确反映大豆种子萌发至幼苗
过程中细胞内自由水与结合水的比值(纵坐标)变化的是( B )
A．a C．c
B．b D．d
[解析] 种子在萌发之前，处于休眠状态，代谢很弱，细胞中的水主要以结合水形式存在，自由水与结合水的比值较小；种子在萌发之后，自由水逐渐增多，代谢旺盛，至发育成幼苗，自由水含量趋于稳定，所以自由水与结合水的比值不断增大，最终达到一个正常稳定的水平。
1．结合水：细胞结构的重要组成成分。自由水：细胞内的良好溶剂，生化反应的介质；参与生化反应；为细胞提供液体环境；运输营养物质和废物。
2．细胞中的无机盐大多数以离子状态存在，少数以化合物状态存在。
3．无机盐的作用：(1)细胞中许多有机物的重要组成成分，如Fe构成血红蛋白，Mg构
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成叶绿素。(2)对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，如哺乳动物缺钙会导致抽搐。(3)维持细胞的酸碱平衡。(4)维持细胞的渗透压。
结合水：与细胞内其他物质结合的水
中存在 ——含量稳定，是原生质的组成成分
的 水形式自由水：游离状态存在的水无 ——含量不稳定，是细胞内的良好溶剂胞细
含量特点：在各种化学成分中含量最多
各种生
物体的一切生命活动都 离不开水机
物
影响细胞含水量的因素：细胞种类，生物的发育时期等细胞中的无机物
含量特点：很少
存在离子绝大多数如Na＋
、K＋
、Mg2＋
、PO3－
4
等
无形式
化合物少数如叶绿素中的Mg、血红蛋白中的Fe等 机盐
细胞结构的重要组成成分
功能维持细胞形态和功能
维持渗透压、酸碱平衡等
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