2019-2020学年新教材素养突破人教版生物必修第一册讲义练习：第二章 组成细胞的分子 2-2

2019-2020学年新教材素养突破人教版生物必修第一册讲义练习：第二章 组成细胞的分子 2-2

第 2 节 细胞中的无机物 课前自主预习案 一、细胞中的水 1．水的含量特点 (1)含量：一般来说，水是细胞中含量最多的化合物，约占 60%～95%。 (2)与生物种类及发育阶段的关系： ①生物种类不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陆生生物。 ②不同生长发育期，含水量不同，如幼儿含水量高于成年人。 2．水的存在形式和作用[填表] 项目 自由水 结合水 形式 在细胞中以游离的形式存在 与细胞内其他物质相结合 含量 约占 95.5% 约占 4.5% 作用 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．存在形式和含量 (1)含量：与水相比，无机盐是细胞中含量很少的无机物。 (2)存在形式：大多数以离子形式存在。 2．生理功能[连线] 1.判断下列有关水的叙述的正误 (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)自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大( ) (4)人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水( ) (5)水是细胞结构的组成成分之一( ) 解析：(3)自由水与结合水的比例越高，新陈代谢越强。 答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√ 2．判断下列关于人体内水和无机盐的叙述的正误 (1)都可作为细胞的能源物质( ) (2)都能维持细胞的生命活动( ) (3)所有细胞中水和无机盐的含量相同( ) (4)血钙过高会引起抽搐( ) (5)无机盐在细胞内含量很少，主要以离子形式存在，具有维持渗透压、酸碱度及细胞正 常生命活动的功能( ) (6)某些无机盐是细胞内一些大分子物质的组成成分，如 Fe 参与血红蛋白的构成，Mg 参 与叶绿素的形成( ) (7)氮是植物体内的重要元素之一，酶、核酸、ATP 中都含有氮元素( ) 解析：(1)水和无机盐都不可作为细胞的能源物质，能源物质是糖类等。 (3)所有细胞中水和无机盐的含量各不相同。 (4)血钙过低会引起抽搐。 答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√ 3．综合判断下列叙述的正误 (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)生物的含水量还与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中含水量高( ) (3)无机盐是细胞中含量很少的有机物( ) (4)细胞中的无机盐全部以离子的形式存在( ) 答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× 课堂互动探究案 【课程标准】 指出水大约占细胞重量的 2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在 生命中具有重要作用 举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关 【素养达成】 1．能说出水和无机盐的存在形式与功能。(生命观念) 2．理解组成生物体的无机化合物和有机化合物是生命活动的基础。(科学思维) 3．运用所学的相关知识，解释生活中的现象。(科学探究) 4．了解水的重要性，唤醒爱护水资源的意识。(社会责任) 奥运会的赛场上，很多运动员在比赛间隙都会饮用一种蓝色的饮料。这种饮料在中国市 场上很少见到，它是美国可口可乐公司于 2006 年研发的一种运动饮料，能够帮助人体在运动 大量消耗水分和能量的情况下，迅速补充、平衡体液。蓝色饮料中所含的电解质能够有效补 充随汗液流失的电解质，而随汗液流失最多的电解质莫过于盐分了。 水和盐分在人体内有什么作用呢？ 探究点一 细胞中的水 【师问导学】 1．水是生命之源，没有水就没有生命，请结合下列材料探究水的含量和功能。 表一 不同生物体中水的含量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 水的含量(%) 97 80～85 78 65 90 60～80 表二 人体中几种不同器官或组织中水的含量 组织、器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 水的含量(%) 10 22 76 79 83 (1)表一说明：不同生物体内含水量________，一般水生生物体内的含水量比陆生生物 ________。 (2)表二说明：同一生物体内，不同器官的含水量________，一般代谢旺盛的组织、器官 含水量________。 (3)结合教材 P20 的图示和内容回答：水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢？它又为什么具 有支持生命的独特性质呢？ 【智涂笔记】 [名师点拨] 关于生物体内水的两个“并不是” (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)晒干的种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。 【师说核心】 1．自由水与结合水之间的转化 (1)转化条件： 自由水 降温 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。 2．自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系 (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种子贮存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长贮存时间。 ③越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。 答案：(1)较高 多 (2)不同 较高 (3)水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧 具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分 子的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，因此，水是良好的溶剂。由于水分子的极性，当一个水分子的 氧端(负电性区)靠近另一个水分子的氢端(正电性区)时，它们之间的静电吸引作用就形成一种 弱的引力，这种弱的引力称为氢键，每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。 氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂、又不断地形成，使水在 常温下能够维持液体状态，具有流动性。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这 就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重 要。 2．自由水和结合水对生物体都具有重要的作用，请分析回答下列问题： (1)刚刚收获的鲜种子一般要放在阳光下暴晒，种子变干，重量减轻，鲜种子失去的主要 是哪种形式的水？种子还有活性吗？ (2)将干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠产生，这种情况下，干种子失 去的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 答案： (1)失去的主要是自由水。种子仍保留活性。 (2)失去的主要是结合水。种子丧失活性。 3．自由水和结合水的含量比例对生物的代谢和抗逆性有着重要的意义，请分析回答下列 问题： (1)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？ (2)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何关系？ 答案： (1)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。 (2)一般情况下，自由水和结合水的比值越大，细胞的抗逆性越差。 【检测反馈】 1．(合格必考)没有水，人体内大部分化学反应就无法进行，这说明( ) A．水在生物体内可以流动 B．生物体内的生化反应必须在水中进行 C．水是细胞内含量最多的化合物 D．水具有缓和温度变化的作用 解析：水在生物体内可以流动、水是细胞内含量最多的化合物、水具有缓和温度变化的 作用的说法都正确，但不是题干所问的答案。题干中“没有水，人体内大部分化学反应就无 法进行”，这说明生物体内的生化反应必须在水中进行，B 正确。 答案：B 2．(等级选考)每年 3 月 22 日是“世界水日”。下列关于水的叙述不正确的是( ) A．生化反应必须在水中进行 B．水是细胞鲜重中含量最多的化合物 C．水在细胞中的存在形式并非一成不变 D．自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大 解析：生物体的生化反应必须在水中进行，A 正确；细胞鲜重中含量最多的化合物是水， 其次是蛋白质，B 正确；水在细胞中的存在形式并非一成不变，自由水和结合水可相互转化， C 正确；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值越高，细胞新 陈代谢越旺盛，D 错误。 答案：D 探究点二 细胞中的无机盐 【师问导学】 1．无机盐在细胞中的含量仅为 1%～1.5%，但却有着重要的作用，请结合下列材料分析 无机盐的有关知识。 材料一 一种叶绿素和血红素的局部分子结构简图 (1)由材料可以看出无机盐是________________。 材料二 足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大 量钙离子引起的；硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。 (2)由材料说明无机盐对__________________有着重要的意义。 材料三 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。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，如果放到清水里，会吸 水胀破。 (3)由材料说明无机盐能调节人体的______，维持细胞的_______。 材料四 人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度，人体血液中存在 H2CO3/NaHCO3 和 NaH2PO4/Na2HPO4 等物质，可以中和这些变化。 (4)上述材料说明，无机盐对于维持人体内环境________的相对稳定具有重要作用。 答案：(1)某些化合物的重要组成成分 (2)维持生物体的正常生命活动 (3)渗透压 正常 形态 (4)酸碱平衡 2．为什么人体缺铁会导致贫血？为什么植物缺镁会影响光合作用？ 答案：铁是血红蛋白的重要组成成分。镁是叶绿素的重要组成成分。 3．生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴浓度相等的无机盐溶液，常用的是质量分数为 0.9%的氯化钠溶液。生病输液时，通常要用生理盐水溶解药物后再输液，这样做的目的是什 么？ 答案：保证细胞的生活环境不发生变化，维持细胞正常的渗透压。 【智涂笔记】 无机盐参与构成的常见化合物 N：蛋白质、叶绿素、核苷酸等 P：核苷酸、磷脂 Mg：叶绿素 S：甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素) Fe：动物血红蛋白 I：甲状腺激素等 【师说核心】 1．无机盐的存在形式和功能 2．无机盐功能的实验验证方法 (1)对照组：植物＋完全培养液―→正常生长 (2)实验组： 实验组加入 X 的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 【检测反馈】 1．(合格必考)在正常人的血浆中，NaHCO3 的含量约为 H2CO3 含量的 20 倍。当血浆中的 NaHCO3 含量减少时，会发生酸中毒；当血浆中的 H2CO3 含量减少时，则发生碱中毒。这个事 实表明某些无机盐的作用是( ) A．调节酸碱度 B．调节渗透压 C．影响细胞形态 D．影响生物膜透性 解析：由题意可知，血浆中 NaHCO3 含量减少时，会发生酸中毒，当血浆中的 H2CO3 含 量减少时，则发生碱中毒。这个事实可以表明无机盐可以调节酸碱度。 答案：A 2．(合格必考)为了确定某元素是否为植物的必需元素，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 解析：判断某元素是否为必需元素，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)，说明该元素是植物所必需的元素。 答案：D 3．(合格必考)夏季，人在高温作业或剧烈活动后，要喝淡盐水；在患急性肠胃炎时，要 及时注射生理盐水；不慎受外伤后，用 0.9%的生理盐水清洗伤口。这样做的目的依次为( ) ①降温 ②维持水代谢的平衡 ③维持无机盐代谢的平衡 ④消毒 ⑤是细胞的等渗溶 液并有清洁作用 A．①②④ B．③②⑤ C．②③⑤ D．②③④ 解析：夏季出汗多，无机盐流失过多，需要进行盐分补充，腹泻会导致水分大量流失， 因此需要补水，生理盐水清洗伤口主要是防止细胞吸水涨破，并对伤口进行清理。 答案：B 4．(等级选考)下列与无机盐的功能无关的是( ) A．是细胞中的能源物质之一 B．是某些复杂化合物的重要组成成分 C．能维持生物体的生命活动 D．能维持细胞的酸碱平衡 解析：无机盐不是能源物质；无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分；无机盐能维持 生物体的生命活动；无机盐能维持细胞的酸碱平衡。 答案：A 【网络建构】 【主干落实】 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、渗透压平衡及酸碱平衡非常重要。 课后分层检测案 4 细胞中的无机物 授课提示：对应学生用书 135 页 【合格考全员做】(学业水平一、二) 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：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。 答案：D 2．下列关于细胞中水分子的叙述错误的是( ) A．只能以游离形式存在 B．是细胞鲜重中含量最多的成分 C．是细胞代谢活动的介质 D．是细胞中多种物质的溶剂 解析：细胞中的水分子以自由水和结合水的形式存在，是细胞鲜重中含量最多的成分， 其中自由水是细胞代谢活动的介质和细胞中多种物质的溶剂。 答案：A 3．无机盐的功能各不相同，一些无机盐能参与生物体内信息传递物质的重要构成。下列 四种离子中与人体内甲状腺激素的合成直接相关的是( ) A．Fe2＋ B．I－ C．PO3－ 4 D．Ca2＋ 解析：甲状腺激素是含碘的氨基酸衍生物，所以与碘元素联系最为紧密。 答案：B 4．生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。就组成生物体的蛋白质、核酸、 糖类、脂肪而言，其核心的组成元素是( ) A．C B．H C．O D．N 解析：碳是最基本的元素，是生物大分子的基本骨架。 答案：A 5．当植物由代谢旺盛的生长期转入休眠期时，体内结合水与自由水的比值通常会( ) A．升高 B．下降 C．无变化 D．产生波动 解析：进入休眠状态，自由水减少，结合水所占比例上升。 答案：A 6．广告语“聪明的妈妈会用心(锌)”道出了锌的重要性。研究发现生物体内有 70 多种酶 的活性与 Zn2＋有关，这说明无机盐( ) 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．对维持生物体的生命活动有重要作用 D．对调节细胞内溶液的浓度有重要作用 解析：由题干信息可知，Zn2＋与生物体内的 70 多种酶的活性有关，这体现了无机盐离子 对维持生物体的生命活动有重要作用。 答案：C 7．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 1 300 g，其中 99%存在于骨 骼，一旦离子态钙在血浆中的浓度明显下降，神经和肌肉的兴奋性会大大增加，出现手足抽 搐症；相反，血钙过高会引起心脏呼吸衰竭。 (1)贫血症患者的血液运输__________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．骨骼 C．上皮组织 D．神经组织 (3)人在长跑后，因流汗过多而出现抽搐现象，这是因为身体中哪种离子含量太低( ) 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的重要作用是 ________________________________________________________________________。 解析：贫血患者由于缺铁导致血红蛋白合成减少，机体运输 O2 能力降低。钙主要分布于 人体牙齿和骨骼。 答案：(1)O2 蛋白质 (2)B (3)C (4)维持生物体的生命活动 【等级考选学做】(学业水平三、四) 8．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( ) 培养液编号 ① ② ③ ④ ⑤ 甲离子 20 30 50 30 40 乙离子 55 45 60 45 55 丙离子 10 15 20 25 25 A．①⑤ B．②③ C．②④ D．③⑤ 解析：根据单因子变量原则，研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响时，要保持甲、 乙离子的浓度相同。 答案：C 9．磁共振技术(MRI)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，新陈代谢速率往往会发生改变 解析：水是细胞中含量最多的化合物，水在细胞中的存在形式及功能并不是一成不变的， 人体在不同环境下，体内代谢强度不同，细胞内自由水的含量会发生改变；人体中不同组织 器官的代谢强弱不同，是与含水量相对应的；组织或器官病变，代谢强度降低，细胞内的生 物化学反应会受到影响。 答案：B 10．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”下列各图为植物在复苏 过程中，细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图，其中表示正确的是( ) 解析：植物在复苏过程中新陈代谢增强，自由水相对含量上升，结合水相对含量下降。 答案：B 11．互花米草是一种滩涂草本盐沼植物，对水淹的生态环境有很强的适应能力，曾被称为 “保滩护堤、促淤造陆的最佳植物”。某科研小组以“探究互花米草体内自由水与结合水的 比值和潮汐水淹时间的关系”为课题，设计了如下实验： ①选取同一海滩的互花米草幼苗分别栽种于多个沙盆中。 ②将长势相同、生长良好的互花米草幼苗平均分成 5 组，分别每天以 0 h、3 h、6 h、12 h 和 24 h 进行水淹处理。 ③在处理 50 d 后，采集整株植株并测定其自由水与结合水的含量、计算自由水与结合水 的比值。如曲线甲所示。 分析实验过程及实验结果，回答以下问题： (1)在该实验中，__________是自变量，自由水与结合水的含量是因变量。 (2)为了能最大程度地模拟互花米草水淹的生态环境，在进行水淹处理时，实验用水应为 __________水，来源于 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)自由水与结合水的比值和植物的代谢能力及抗逆性有着密切的关系。根据实验结果可 知，互花米草在水淹时间为__________h/d 的环境下，抗逆性最强；在水淹时间为__________h/d 的环境下，代谢活动最旺盛。 解析： (1)由实验目的可确定该实验的自变量是水淹时间，因变量是自由水与结合水的含量。 (2)为确保实验结果的可靠性，该实验应选用取自互花米草采样地点的海水。 (3)由甲曲线可知，水淹 3 天，自由水/结合水的比值最低，互花米草的抗逆性最强。而在 没有水淹时，自由水/结合水比值最高，代谢最旺盛。 答案： (1)水淹时间 (2)海 互花米草采样地点 (3)3 0 【素养养成练】 12．请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。 (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____________________________________________________________。 解析：运用对照性原则，将玉米幼苗随机分成两组，分别放在不同的培养液中培养，观 察实验结果，对结果进行分析，从而得出结论。要验证镍为植物生活所必需的无机盐，必须 理解“必需元素”的概念，会用“溶液培养法”。植物缺少该无机盐表现异常，但添加后又 能恢复正常的就是植物所必需的元素。溶液培养法又称水培法，就是在人工配制的营养液(或 蒸馏水)中加入或减少某种无机盐来观察植物的生长情况，从而判断植物生长所必需的元素的 一种方法。 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相同且适宜 玉米幼苗的生长状况 (3)玉米幼苗正常生长 玉米幼苗不能正常生长 镍盐是植物生活所必需的无机盐