資源簡(jiǎn)介

2.2細(xì)胞中的無機(jī)物學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1．結(jié)合具體實(shí)例及水分子結(jié)構(gòu)的分析，明確水在細(xì)胞中的存在形式及作用。
2．結(jié)合具體實(shí)例分析、總結(jié)無機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式及主要作用。
3．通過對(duì)水和無機(jī)鹽的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到物質(zhì)具有特性，初步形成生命的物質(zhì)性及結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
1．說出細(xì)胞中水的存在形式及功能。(重、難點(diǎn))
2．說出細(xì)胞中無機(jī)鹽的存在形式及功能。(重、難點(diǎn))
【預(yù)習(xí)新知】
細(xì)胞中的水
1．水的含量及特點(diǎn)
(1)含量：一般來說，是細(xì)胞中含量最多的化合物，約占70%～95%。
(2)與生物種類及發(fā)育階段的關(guān)系
①生物種類不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陸生生物。
②不同生長(zhǎng)發(fā)育期，含水量不同，如幼兒含水量高于成年人。
(3)水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
①水是極性分子，因此水是良好的溶劑。
②水分子具有氫鍵，易于斷裂和形成，使水具有流動(dòng)性和較高的比熱容。
2．水的存在形式和作用
項(xiàng)目 自由水 結(jié)合水
形式 在細(xì)胞中以游離的形式存在 與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)相結(jié)合
含量 約占95.5% 約占4.5%
作用 ①細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑 ②參與化學(xué)反應(yīng) ③為細(xì)胞提供液體環(huán)境 ④運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物 是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分
3．自由水和結(jié)合水的比例與細(xì)胞代謝的關(guān)系
(1)自由水/結(jié)合水越大，細(xì)胞的代謝就越旺盛。
(2)結(jié)合水/自由水越大，細(xì)胞抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境的能力就越強(qiáng)。
細(xì)胞中的無機(jī)鹽
1．無機(jī)鹽的含量
無機(jī)鹽在細(xì)胞中含量很少，僅占細(xì)胞鮮重的1%～1.5%。
2．無機(jī)鹽的存在形式
(1)細(xì)胞中大多數(shù)無機(jī)鹽以離子的形式存在。細(xì)胞中含量較多的陽離子有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋等，陰離子有Cl－、SO、PO、HCO等。
(2)少數(shù)無機(jī)鹽離子與其他化合物相結(jié)合，如Fe是構(gòu)成血紅素的元素，Mg是構(gòu)成葉綠素的元素。
3．組成生物體的無機(jī)鹽的生理功能
無機(jī)鹽在細(xì)胞中的含量雖然很低，但是其作用非常重要，無機(jī)鹽含量過多或過少都會(huì)影響細(xì)胞或生物體正常的生命活動(dòng)。
(1)一些無機(jī)鹽是細(xì)胞和生物體內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分，血紅素是血紅蛋白的組成成分，如植物體缺少了Mg，葉綠素將無法合成，P是組成細(xì)胞膜、細(xì)胞核的重要成分，也是細(xì)胞必不可少的許多化合物的成分。
(2)對(duì)于維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)具有重要作用，如人體內(nèi)缺Na＋會(huì)引起神經(jīng)、肌肉細(xì)胞的興奮性降低，最終引發(fā)肌肉酸痛、無力等，Ca2＋可調(diào)節(jié)肌肉收縮。
(3)維持細(xì)胞的滲透壓，例如，大量出汗會(huì)排出過多的無機(jī)鹽，降低了內(nèi)環(huán)境的滲透壓，打破了原有的穩(wěn)態(tài)，需要及時(shí)補(bǔ)充生理鹽水
【易錯(cuò)提示】
理解生物體內(nèi)水分出現(xiàn)的兩個(gè)誤區(qū)
(1)誤認(rèn)為水越多越好。水是生命之源,但并不是水越多越好,如長(zhǎng)期浸泡在水中的陸生植物會(huì)因?yàn)檠鯕夤?yīng)不足而死亡。
(2)誤認(rèn)為曬干的種子不含自由水。曬干的種子失去自由水,并不是不含有自由水,而是自由水含量大幅度降低。
理解細(xì)胞中的無機(jī)鹽出現(xiàn)的三個(gè)誤區(qū)
(1)誤認(rèn)為一種無機(jī)鹽只可以構(gòu)成一種化合物。一種無機(jī)鹽可以參與構(gòu)成多種化合物,一種化合物可能需要多種無機(jī)鹽參與構(gòu)成。
(2)誤認(rèn)為貧血一定是缺Fe造成的。動(dòng)物缺Fe,會(huì)造成缺鐵性貧血,但貧血不一定都是缺 Fe造成的,如某些紅細(xì)胞功能異常的疾病。
(3)誤認(rèn)為無機(jī)鹽只以離子的形式存在。無機(jī)鹽在生物體內(nèi)大多數(shù)以離子形式存在,但也有化合物形式。
【鞏固訓(xùn)練】
1.分步冷凍保存種子技術(shù)可用于長(zhǎng)期保存植物種子。具體方法：將種子裝入凍存管，先在4℃冰箱中存放30min；立刻移入-20℃冰箱中存放1h；隨即投入液氮（-196℃）保存。該過程使種子中的水分有充足時(shí)間流出細(xì)胞，從而增加種子的抗逆性，減少冷凍傷害。據(jù)此分析，上述過程中種子細(xì)胞中的自由水/結(jié)合水的值的變化情況是( )
A.逐漸增大至穩(wěn)定 B.逐漸減小至穩(wěn)定 C.先增大后減小 D.先減小后增大
2.下列關(guān)于無機(jī)鹽的功能的敘述，不正確的是( )
A.參與生物體內(nèi)某些復(fù)雜化合物的構(gòu)成
B.對(duì)維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)具有重要意義
C.維持生物體內(nèi)的滲透壓和酸堿平衡，使細(xì)胞維持正常的形態(tài)與功能
D.為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供物質(zhì)和能量
3.漢代的《氾勝之書》記載：“蕓苔（蘿卜）定霜乃收，不足霜即澀”，說的是打了霜的蘿卜要甜一些，農(nóng)諺亦有“霜打蔬菜分外甜”的說法。“霜降”是中國(guó)傳統(tǒng)節(jié)氣，之后天氣漸冷、初霜出現(xiàn)，農(nóng)作物體內(nèi)發(fā)生了一系列適應(yīng)低溫的變化。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A. 蔬菜變甜是因?yàn)榭扇苄蕴窃龆啵瑫r(shí)提高了抗凍能力
B. 自由水是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑
C. 農(nóng)作物通過提高細(xì)胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值來減弱代謝，從而適應(yīng)低溫變化
D. 水在農(nóng)作物細(xì)胞中以自由水和結(jié)合水的形式存在
4.下列關(guān)于水和無機(jī)鹽的敘述，正確的是( )
A.同一植物中，老葉細(xì)胞比幼葉細(xì)胞中自由水的含量高
B.將作物秸稈充分曬干后，其體內(nèi)剩余的物質(zhì)主要是無機(jī)鹽
C.細(xì)胞內(nèi)的自由水和結(jié)合水都是良好的溶劑，都能參與物質(zhì)運(yùn)輸和化學(xué)反應(yīng)
D.哺乳動(dòng)物的血液中必須含有一定含量Ca2+，當(dāng)Ca2+的含量太高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)肌無力等癥狀
5.研究發(fā)現(xiàn)用不含Ca2+和K+的生理鹽水灌注離體蛙心時(shí)，蛙心收縮不能維持，而用含有少量Ca2+和K+的生理鹽水灌注離體蛙心時(shí)，心臟能持續(xù)跳動(dòng)數(shù)小時(shí)。在正常人的血漿中，NaHCO3的含量約為H2CO3含量的20倍，當(dāng)血漿中NaHCO3的含量減少時(shí)，會(huì)形成酸中毒，當(dāng)血漿中H2CO3含量減少時(shí)，會(huì)形成堿中毒。醫(yī)用生理鹽水是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的氯化鈉溶液，臨床上可用來補(bǔ)液和洗滌傷口。上面一系列事實(shí)說明( )
①無機(jī)鹽是細(xì)胞內(nèi)許多重要化合物的組成成分
②許多無機(jī)鹽對(duì)于維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)有重要作用
③無機(jī)鹽對(duì)于維持細(xì)胞的酸堿平衡非常重要
④無機(jī)鹽可維持細(xì)胞滲透壓，從而維持細(xì)胞正常形態(tài)
A.②④③ B.②③④ C.①③④ D.①②③
參考答案
1.答案：B
解析：細(xì)胞中自由水呈游離狀態(tài)，可以自由流動(dòng)；結(jié)合水是指與細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)相結(jié)合的水，不可自由流動(dòng)。依題意，分步冷凍過程中，種子中的水分流出細(xì)胞，則流出細(xì)胞的應(yīng)該是自由水。因此，上述過程中種子細(xì)胞中的自由水/結(jié)合水的值的變化情況是逐漸減小至穩(wěn)定，B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
2.答案：D
解析：A、無機(jī)鹽參與生物體內(nèi)某些復(fù)雜化合物的構(gòu)成，如鐵是血紅蛋白的組成成分，A正確；
B、許多無機(jī)鹽對(duì)維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)具有重要作用，B正確；
C、有的無機(jī)鹽參與維持滲透壓，對(duì)維持細(xì)胞形態(tài)具有重要作用，C正確；
D、無機(jī)鹽不能為細(xì)胞提供能量，D錯(cuò)誤。
故選D。
3.答案：C
解析：A、可溶性糖增加使蔬菜變甜，且細(xì)胞液濃度升高，冰點(diǎn)降低，抗凍能力增強(qiáng)，A正確； B、自由水呈游離狀，可自由流動(dòng)，是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑，B正確； C、降溫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水，自由水與結(jié)合水的比值降低，細(xì)胞代謝減弱，增加抗寒能力，適應(yīng)低溫，C錯(cuò)誤； D、水在農(nóng)作物細(xì)胞中以自由水和結(jié)合水的形式存在，兩者可以相互轉(zhuǎn)化，D正確。
故選：C。
4.答案：D
解析：A、同一株植物中，幼葉細(xì)胞新陳代謝旺盛，細(xì)胞中自由水的含量通常高于老葉，A錯(cuò)誤;B、將作物秸稈曬干后，剩余的物質(zhì)主要是有機(jī)化合物，秸稈充分焚燒后的灰燼主要是無機(jī)鹽，B錯(cuò)誤;C、細(xì)胞中自由水是良好的溶劑，能參與物質(zhì)運(yùn)輸，結(jié)合水參與組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)誤;D、許多無機(jī)鹽對(duì)于維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)具有重要作用，例如哺乳動(dòng)物血液中Ca2+的量過低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抽搐等癥狀，血鈣過高時(shí)，會(huì)引起肌無力等癥狀，D正確。
5.答案：B
解析：結(jié)合題干信息分析可知，不含Ca2+和K+的生理鹽水灌注離體蛙心時(shí)，蛙心收縮不能維持，而含有Ca2+和K+的生理鹽水灌注離體蛙心時(shí)，心臟能持續(xù)跳動(dòng)數(shù)小時(shí)，這說明Ca2+和K+具有維持生物體正常生命活動(dòng)的作用；
當(dāng)血漿中的NaHCO3含量減少時(shí)，會(huì)形成酸中毒；當(dāng)血漿中H2CO3含量減少時(shí)，則形成堿中毒，這表明無機(jī)鹽具有維持細(xì)胞的酸堿平衡的作用；
醫(yī)用生理鹽水是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的氯化鈉溶液，臨床上可用來補(bǔ)液和洗滌傷口，這是因?yàn)槠錆B透壓與細(xì)胞內(nèi)液相同，利于維持人體細(xì)胞活性。
綜上所述，上面一系列事實(shí)說明，②許多無機(jī)鹽對(duì)于維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)有重要作用；③無機(jī)鹽對(duì)于維持細(xì)胞的酸堿平衡非常重要；④無機(jī)鹽可維持細(xì)胞滲透壓，從而維持細(xì)胞正常形態(tài)，即B正確。
故選B。

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