第2章第2节 细胞中的无机物-2022年初升高生物无忧衔接（人教版2019）（解析版）

第2节细胞中的无机物初中内容初中内容植物生长需要水和无机盐水细胞的主要成分植物靠根吸水植物根吸水条件无机盐氮肥磷肥钾肥高中内容细胞中的水和无机盐水自由水结合水无机盐功能存在形式不同植物需水量不同初中相关知识回顾：1、水是植物细胞的主要成分之一。植物的各种生命活动都需要水的参与，水还有助于维持植物体一定的姿态。2、①氮肥能促进细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂；②磷肥能促进幼苗的生长发育、花的开放、果实和种子的成熟；③钾肥能促进糖类的形成和运输，使茎秆健壮。④此外，植物生长还需要含钙的、含锌的和含硼的无机盐等，它们对植物的生长发育也有重要的作用。例如，农作物缺钙一般表现为根尖和芽的生长停滞。⑤生产中常用适量施肥的方法来提高农作物的产量。3、①植物缺乏含氮的无机盐，一般会出现植株矮小、叶片自下而上黄化的现象。②植物缺乏含磷的无机盐，会出现僵苗、植株矮小、生长缓慢等现象。例如，花椰菜苗期缺磷，老叶呈紫红色，以后结的花球松而呈棕褐色。③植物缺乏含钾的无机盐，易倒伏，抗病能力低，形态也有变化。例如，蔬菜缺钾先是老叶尖端和边缘发黄，并有赤褐色斑点，逐渐发展到上部叶片，最后老叶呈火烧状枯死。4、无机盐过剩也不一定有利于植物的生长发育。例如，含氮过剩的草莓，果实的颜色不均匀。高中教材知识：一、细胞中的水1、含量：细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。2、存在形式：①自由水：绝大部分的水（大约占含水量的95.5%）呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水。作用：良好溶剂良好溶剂参与许多生物化学反应为细胞提供液体环境运输营养物质和代谢废物②结合水：结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。作用：结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4.5%。③细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。3、水是极性分子，决定了它具有支持生命的性质。①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。水分于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。②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。③由于水分子的极性，当一个水分子的氧端(负电性区）靠进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。二、细胞中的无机盐1、所有细胞中都含有无机盐2、存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在，含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，阴离子有CI-、SO42-、PO42-、HCO3-等。3、含量：很少，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。4、作用：（1）一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分.叶绿素：Mg2+；血红蛋白：Fe2+；核酸（DNA、RNA）：P；ATP（腺苷三磷酸）：P（2）许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。Na+：与神经细胞产生兴奋有关；维持细胞外液渗透压K+：维持细胞内液渗透压血钙过低：抽搐①Mg是叶绿素的组成元素之一，因此，它对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。②人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。③植物体缺P常表现为生长发育不正常。P是许多重要化合物（如核酸、ATP等）和生物膜等的重要组成成分，P也是细胞核的重要成分。当P供应不足时，核酸的合成会受到影响，并会波及蛋白质的合成，还会影响体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植株会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。④人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。摄入盐过多对人类健康的危害很大。例如，有大量证据表明，增加盐的摄人会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关。但是，并不是所有的人群都适合低盐饮食，某些疾病患者可能要维持相当水平的盐摄入。⑤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，动物会出现抽搐等症状须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡也非常重要。可见，许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用。

基本知识点10分钟自测：一、细胞中的水1、含量：细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。2、存在形式：①自由水：绝大部分的水（大约占含水量的95.5%）呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水。作用：良好溶剂良好溶剂参与许多生物化学反应为细胞提供液体环境运输营养物质和代谢废物②结合水：结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。作用：结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4.5%。③细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。3、水是极性分子，决定了它具有支持生命的性质。①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。水分于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。②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。③由于水分子的极性，当一个水分子的氧端(负电性区）靠进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。二、细胞中的无机盐1、所有细胞中都含有无机盐2、存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在，含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，阴离子有CI-、SO42-、PO42-、HCO3-等。3、含量：很少，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。4、作用：（1）一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分.叶绿素：Mg2+；血红蛋白：Fe2+；核酸（DNA、RNA）：P；ATP（腺苷三磷酸）：P（2）许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。Na+：与神经细胞产生兴奋有关；维持细胞外液渗透压K+：维持细胞内液渗透压血钙过低：抽搐

第2节组成细胞的无机物（随堂练）一、单选题1．下列关于植物体内水分的叙述，错误的是（）A．水可以作为细胞内化学反应的反应物B．植物体内的水分参与营养物质的运输C．贮藏的种子不含水分，以保持休眠状态D．水分子间有氢键，使得水具有缓和温度变化的作用【答案】C【解析】【分析】细胞内的水的存在形式是自由水和结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与许多化学反应，自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用；自由水与结合水不是一成不变的，可以相互转化，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，抗逆性越低，反之亦然。【详解】A、水可以参与细胞呼吸，光合作用等化学反应，A正确；B、自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用，故植物体内的水分参与营养物质的运输，B正确；C、贮藏的种子处于休眠状态，含水低，但不是不含水，C错误；D、水分子间有氢键，断开或形成会吸热或放热，可以调节温度，D正确。故选C。2．下列有关无机盐的叙述错误的是（

）A．Mg2+是叶绿素的重要成分B．Fe2+是血红素的重要成分C．P是组成细胞膜的重要成分D．人体内钙离子含量过多会导致肌肉抽搐【答案】D【解析】【分析】无机盐在细胞中主要以离子形式存在，具有多种生理作用:①是细胞中许多有机物的重要组成成分，如Mg2+是构成叶绿素的重要成分，Fe2+是合成血红蛋白的原料，I是合成甲状腺激素的原料。②许多无机盐离子对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，如哺乳动物血液中钙离子的含量太低，会出现抽搐等症状。③有的无机盐离子在维持细胞的渗透压和酸碱平衡方面起着重要的作用。【详解】A、Mg2+是构成叶绿素的重要成分，A正确；B、Fe2+是血红素的重要成分，缺Fe2+有可能造成人体运氧能力下降，细胞进行无氧呼吸，产生大量乳酸，引起人体乳酸中毒，B正确；C、细胞膜的主要成分是蛋白质和磷脂，磷脂的元素组成为C、H、O、N、P，故P是组成细胞膜的重要成分，C正确；D、哺乳动物血液中钙离子的含量太低，会出现抽搐等症状，D错误。故选D。3．下列关于细胞中水的含量的叙述错误的是（

）A．抗冻的植物细胞内自由水含量多B．老年人细胞中的含水量比婴儿的少C．水是人体细胞中含量最多的化合物D．自由水和结合水在一定条件下可以相互转换【答案】A【解析】【分析】细胞中的水包括结合水和自由水两种，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是良好的容易、生化反应发生的场所，可以运输营养物质和代谢废物，也可以参与新陈代谢。【详解】A、抗冻的植物细胞因为要提高抗逆性，所以结合水含量多，A错误；B、老年人新陈代谢较婴儿弱，所以老年人细胞中的含水量比婴儿的少，B正确；C、水是人体细胞中含量最多的化合物，在细胞内水占80%-90%，C正确；D、自由水和结合水在一定条件下可以相互转换，如血液凝固时，部分自由水转变成结合水，D正确。故选A4．幼小植物体内自由水/结合水的值不断增大时，植物体内新陈代谢旺盛，植物生长迅速；自由水/结合水的值不断减小时，植物体内的新陈代谢减弱，植物生长缓慢。下面解释正确的是（

）①自由水是各种代谢活动的介质

②结合水是构成植物细胞结构的一部分③结合水参与某些代谢反应

④自由水参与某些代谢反应A．①②④ B．②③ C．③④ D．①④【答案】C【解析】【分析】1.细胞中的水有两种存在形式，自由水和结合水。自由水与结合水的关系：自由水和结合水可相互转化。细胞含水量与代谢的关系：代谢活动旺盛，细胞内自由水含量高；代谢活动下降。细胞中结合水含量高，结合水的比例上升时，植物的抗逆性增强，细胞代谢速率降低。2.自由水：细胞中绝大部分以自由水形式存在的，可以自由流动的水。其主要功能：（1）细胞内的良好溶剂。（2）细胞内的生化反应需要水的参与。（3）多细胞生物体的绝大部分细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中。（4）运送营养物质和新陈代谢中产生的废物。【详解】①自由水是细胞中良好的溶剂，是各种代谢活动的介质，①正确；②结合水是细胞和生物体的重要组成部分，即结合水是构成植物细胞结构的一部分，②错正确；③结合水不参与某些代谢反应，参与代谢反应的是自由水，③错误；④自由水能参与细胞中的某些代谢反应，如自由水参与光合作用和呼吸作用，④正确。故选C。5．下列有关生物体内无机盐的叙述，错误的是（

）A．人体血液中Ca2+浓度太低，会出现抽搐症状B．长跑时流汗过多会发生抽搐，说明无机盐对维持酸碱平衡很重要C．Mg2+是叶绿素的成分之一，缺Mg2+会影响光合作用D．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素合成减少【答案】B【解析】【分析】无机盐大多数以离子的形式存在，有的参与大分子化合物的组成细胞中无机盐的作用：细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，如亚铁离子是血红蛋白的主要成分、镁离子是叶绿素的必要成分；维持细胞的生命活动，如钙离子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；维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态。【详解】A、人体血液中Ca2+浓度太低，会出现抽搐症状，Ca2+浓度太高，会造成肌无力，A正确；B、长跑时流汗过多会发生抽搐，说明无机盐对维持细胞的生命活动有重要作用，B错误；C、Mg2+是叶绿素的成分之一，叶绿素属于光合色素，缺Mg2+会影响光合作用，C正确；D、Fe2+是血红素的组成成分，缺铁性贫血是因为人体对铁的摄入量不足，影响到血红蛋白（血红素）的合成，D正确。故选B。6．有关细胞中无机物叙述错误的是（）A．人体衰老的特征之一是含水量明显下降B．多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中C．细胞中许多化学反应都需要结合水的直接参与D．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在【答案】C【解析】【分析】1、生物体的生命活动离不开水，活细胞中含量最多的化合物是水，细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，结合水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与许多化学反应，自由水对于运输营养物质和代谢废物具有重要作用。2、无机盐的作用：a、细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，如Fe2+是血红蛋白的主要成分、Mg2+是叶绿素的必要成分；b、维持细胞的生命活动（细胞形态、渗透压、酸碱平衡）如血液钙含量低会抽搐；c、维持细胞的酸碱度。【详解】A、与年幼个体相比，年老个体含水量减少，A正确；B、多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中才能进行新陈代谢，B正确；C、细胞中许多化学反应都需要自由水的直接参与，C错误；D、细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，有些无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分，D正确。故选C。7．图1表示甲、乙两种无机盐离子处于不同浓度时与作物产量的关系；图2表示不同浓度的钙对某种植物花粉萌发和花粉管生长的影响。下列叙述错误的是（

）A．适宜浓度的钙有利于花粉管的生长B．乙的浓度为e时，对提高产量最有利C．在一定范围内，钙的浓度对花粉萌发率无影响D．同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不同【答案】B【解析】【分析】分析图1：对于甲离子来说，在一定的范围内，随离子浓度升高，农作物产量升高，超过一定的浓度，随浓度升高，农作物产量降低，浓度为a时，作物的产量最高，高于或低于最适宜a，作物的产量都会降低；对于乙离子来说，在一定的范围内，随离子浓度随离子浓度升高，农作物产量升高，超过一定的浓度，随浓度升高，农作物产量降低，浓度为c时，作物的产量最高，高于或低于最适宜c，作物的产量都会降低。分析图2：钙离子浓度影响花粉管的生长速率，在一定的范围内，随着钙离子浓度的升高，花粉管生长速率升高，当超过一定的浓度后，随钙离子浓度增加，花粉管生长速率下降。【详解】A、分析图2可知，在一定的范围内，随着钙离子浓度的升高，花粉管生长速率升高，A正确；B、分析图1可知，乙的浓度为c时，农作物产量最高，对提高作物的产量最有利，B错误；C、分析图2可知，在一定范围内，钙离子浓度对花粉萌发率无影响，C正确；D、由图1可知，同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不同，D正确。故选B。8．大型体育赛事中，某运动员饮料中除含有水、蔗糖等成分外，还含有氯化钠1.0g/L、氯化钾0.1g/L。下列有关叙述正确的是（

）A．从含量判断钠元素属于大量元素，钾元素属于微量元素B．神经细胞吸收钾离子和钠离子后只用于维持细胞的渗透压C．细胞内的自由水含量越多，新陈代谢越旺盛，抗寒能力就越强D．细胞内的结合水因与蛋白质等物质结合成为细胞结构的重要成分【答案】D【解析】【分析】无机盐主要以离子的形式存在，其生理作用有：1、细胞中某些复杂化合物的重要组成成分；如Fe2+是血红蛋白的主要成分；Mg2+是叶绿素的必要成分。2、维持细胞的生命活动，如Ca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。K+在维持细胞内液渗透压上起决定性作用，还能维持心肌舒张，保持心肌正常的兴奋性，缺乏时心肌自动节律异常，导致心律失常。3、维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态。【详解】A、钾元素属于大量元素，A错误；B、神经细胞吸收钾离子和钠离子后用于静息电位和动作电位的形成，维持细胞正常的生命功能，B错误；C、细胞内的自由水含量越多，新陈代谢越旺盛，抗寒能力就越弱，C错误；D、细胞内的结合水因与蛋白质等物质结合失去了流动性和溶解性而成为细胞结构的重要成分，D正确。故选D。9．下列有关细胞中无机盐的说法，错误的是（）A．Mg是构成叶绿素的元素，植物体缺Mg会影响光合作用B．人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低C．无机盐在细胞中含量很少，但比核酸含量高D．血钙含量过高会导致肌肉抽搐，说明无机盐对于维持细胞的生