高中生物必修1學(xué)案: 第二章 組成細(xì)胞的分子 第5節(jié) 細(xì)胞中的無機(jī)物學(xué)案 新人教版必修1

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1、 第5節(jié) 細(xì)胞中的無機(jī)物 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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)) 核心概念 結(jié)合水 自由水 無機(jī)鹽 一、細(xì)胞中的水 自由水 結(jié)合水 存在 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)合的水____ 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__細(xì)胞內(nèi)許多化學(xué)____反應(yīng) ③為細(xì)胞提供__液體環(huán)境____ ④運(yùn)送營養(yǎng)物質(zhì)和__代謝廢物____ 細(xì)胞__結(jié)構(gòu)____的重要組成成分 二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽

2、 三、細(xì)胞是多種元素和化合物構(gòu)成的生命系統(tǒng) 1.元素基礎(chǔ):__C、H、O、N____等化學(xué)元素是構(gòu)成細(xì)胞的主要元素。 2.化合物基礎(chǔ):以碳鏈為骨架的__糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸____等有機(jī)化合物是構(gòu)成細(xì)胞生命大廈的基本框架。 3.能源基礎(chǔ):__糖類和脂質(zhì)____提供了生命活動(dòng)的重要能源。 4.構(gòu)建、調(diào)節(jié)基礎(chǔ):__水和無機(jī)鹽____與其他物質(zhì)共同構(gòu)建細(xì)胞并參與細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。 ?思考 1.鮮種子在曬干過程中失去的水和干種子放在試管中加熱時(shí)失去的水在細(xì)胞中的存在形式相同嗎? 提示:不同。前者失去的是自由水,而后者失去的主要是結(jié)合水。 2.為什么觀察動(dòng)物和人的細(xì)胞時(shí),要將其放

3、入相應(yīng)濃度的生理鹽水中。 提示:無機(jī)鹽對維持細(xì)胞的正常形態(tài)起重要作用。 3.不同種類的細(xì)胞中,化合物的種類和含量有區(qū)別嗎?請舉例說明。 提示:有。如淀粉只存在于植物細(xì)胞內(nèi),糖原只存在于動(dòng)物細(xì)胞內(nèi);又如肌細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量較高,脂肪細(xì)胞中脂肪含量較高。 H  判斷題 1.構(gòu)成細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的主要化合物是有機(jī)物,水和無機(jī)鹽在活細(xì)胞中并不重要。( × ) 2.水不僅是細(xì)胞代謝所需的原料,也是細(xì)胞代謝的產(chǎn)物,如蛋白質(zhì)與DNA的合成過程中都有水的生成。( √ ) 3.種子貯存前,先要晾曬,目的是減少自由水的含量,降低種子的代謝速率,以延長種子的壽命。( √ ) 4.結(jié)合水與其他物質(zhì)

4、結(jié)合在一起,是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。( √ ) 5.同一種生物的不同組織、器官的含水量相同。 ( × ) 6.鎂離子是葉綠素的重要成分,缺鎂會造成葉片發(fā)黃。( √ ) 7.生理鹽水能維持人體滲透壓的平衡,防止細(xì)胞過度吸水而漲破。( √ ) 8.植物缺少B元素造成“花而不實(shí)”體現(xiàn)了無機(jī)鹽能影響生物體的生命活動(dòng)。( √ ) 9.Fe2+是人體內(nèi)結(jié)合與運(yùn)輸O2不可缺少的。( √ ) 10.細(xì)胞中的無機(jī)鹽大多數(shù)以化合物形式存在,如CaCO3構(gòu)成骨骼、牙齒。( × ) 知識點(diǎn)1 細(xì)胞中的水 Z  1.自由水和結(jié)合水之間的關(guān)系 (1)轉(zhuǎn)化條件:一般與溫度有關(guān)系,自由水結(jié)合水

5、。 (2)轉(zhuǎn)化實(shí)例: ①烘干種子時(shí),部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水散失掉。 ②水果放入冰箱冷藏時(shí),部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水。 ③血液凝固時(shí)自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水,凝固的血液溶解時(shí),結(jié)合水轉(zhuǎn)變成自由水。 ④越冬植物體內(nèi)自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水、降低代謝強(qiáng)度、提高抗低溫能力。 2.水的存在及其功能的驗(yàn)證 3.自由水與結(jié)合水的比值與代謝、抗逆性的關(guān)系: (1)圖示 (2)曲線 (3)在生產(chǎn)中的應(yīng)用 ①種發(fā)萌發(fā)時(shí),需要吸收水分,增加自由水含量。 ②種子儲存前曬干是為了降低自由水含量,降低代謝速率,以延長儲存時(shí)間。 ③越冬作物減少灌溉,可提高作物對低溫的抗性。 知識貼士 關(guān)于生物體

6、中水的誤解 ①水是生命之源,但并不是水分越多越好,如長期浸泡在水中的陸生植物會死亡。 ②曬干種子失去自由水,并不是不含有自由水,而是自由水含量大幅降低。 D  典例1 下表分別是不同生物體及人體組織、器官的含水量。對表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得出的結(jié)論是( A ) 生物體的含水量 生物 水母 魚類 蛙 哺乳動(dòng)物 藻類 高等植物 含水量/% 97 80~85 78 65 90 60~80 人體組織、器官的含水量 組織、器官 牙齒 骨髓 骨骼肌 心臟 血液 腦 含水量/% 97 22 76 79 83 84 ①一般構(gòu)成生物體的成分中水的

7、含量最多?、谏矬w的含水量與生物的生活環(huán)境密切相關(guān)?、鄞x旺盛的組織、器官含水較多 ④組織、器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)差異與水的存在形式相關(guān) A.①②③④   B.①②③  C.①②  D.① [解析] 一般地說,生物體的成分中水的含量最多;生物體的含水量與生物的生活環(huán)境密切相關(guān);人體不同組織、器官的含水量存在差異與代謝相關(guān);細(xì)胞中兩種形式的水的相對含量不同,會影響組織、器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 〔變式訓(xùn)練1〕 (2018·德州高一檢測)對火星進(jìn)行探測表明,火星過去曾有豐富的水資源,由此推測火星上可能存在過生命。這一推測的理由是( C ) A.水是細(xì)胞中含量最多的化合物  B.結(jié)合水是細(xì)胞和生物體的

8、成分 C.一切生命活動(dòng)都離不開水  D.代謝旺盛的細(xì)胞中水的含量高 [解析] 推測的理由應(yīng)為自由水與生命活動(dòng)的關(guān)系,而水在細(xì)胞中的含量是表面現(xiàn)象,實(shí)質(zhì)是水(特別是自由水)在生命活動(dòng)中所起的作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤;推測的理由應(yīng)與自由水的作用相聯(lián)系,生命起源于水,水是進(jìn)行生命活動(dòng)的良好溶劑,起運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的作用等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;水與生命活動(dòng)的關(guān)系概括成一句話就是“一切生命活動(dòng)都離不開水”,C項(xiàng)正確;代謝旺盛的細(xì)胞中自由水的含量高,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 知識點(diǎn)2 無機(jī)鹽的功能及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 Z  1.無機(jī)鹽的功能及實(shí)例 功能 實(shí)例 細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分 Mg2+是葉綠素分子必需的成分

9、,F(xiàn)e2+是血紅蛋白分子必需的成分 參與并維持生物體的生命活動(dòng) 如果血液中Ca2+的含量過低就會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象 維持生 物體內(nèi) 的平衡 滲透壓 的平衡 Na+、Cl-對細(xì)胞外液滲透壓起重要作用,K+則對細(xì)胞內(nèi)液滲透壓起重要作用 酸堿平衡 (即pH平衡) 人血漿中的HCO、HPO等對血漿pH的穩(wěn)定起重要作用 2.植物必需無機(jī)鹽的驗(yàn)證 (1)對照組:植物+完全培養(yǎng)液→正常生長。 (2)實(shí)驗(yàn)組。 知識貼士 ①無機(jī)鹽并不都是以離子狀態(tài)存在,如骨骼中的CaCO3以化合物形式存在。 ②無機(jī)鹽在細(xì)胞中的含量很低,但是其作用非常重要,過多或過少都會影響細(xì)胞或生物體的正常生命

10、活動(dòng),如植物缺氮或鎂時(shí),葉片發(fā)黃。 D  典例2 (2018·衡水高一檢測)人體內(nèi)血鈣濃度低于0.01 g/100 mL時(shí),外界只要有輕微刺激,神經(jīng)肌肉就會出現(xiàn)強(qiáng)烈的抽搐。這一實(shí)例說明鈣在人體內(nèi)的重要作用之一是( A ) A.維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)  B.調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡 C.神經(jīng)細(xì)胞的重要組成成分  D.維持細(xì)胞正常滲透壓 [解析] 由題意可知,當(dāng)血液含鈣量過低時(shí),可導(dǎo)致神經(jīng)肌肉抽搐,這一實(shí)例說明鈣對于維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)有重要作用。 〔變式訓(xùn)練2〕 科學(xué)工作者研究了Ca2+和B對某種植物花粉管萌發(fā)和花粉管生長的影響,結(jié)果如圖所示,下列說法合理的是( D )

11、A.一定濃度范圍內(nèi),Ca2+對花粉管生長幾乎無影響 B.一定濃度范圍內(nèi),B對花粉管萌發(fā)幾乎無影響 C.Ca2+和B分別促進(jìn)花粉管的生長和萌發(fā) D.Ca2+和B分別影響花粉管的生長和萌發(fā) [解析] 在一定范圍內(nèi),隨Ca2+濃度增加,花粉管生長速率增加,超過一定濃度,隨Ca2+濃度增加,花粉管生長速率降低;在一定范圍內(nèi),隨B濃度增加,花粉管萌發(fā)率增加,超過一定濃度,隨B濃度增加,花粉管萌發(fā)率降低。 1.驗(yàn)證自由水和結(jié)合水的存在形式和功能的實(shí)例 (1)鮮種子放在陽光下晾曬,質(zhì)量減少是因自由水散失。 (2)干種子用水浸泡后仍能萌發(fā),說明失去自由水的種子仍保持其生理活性。 (3)干種

12、子不浸泡則不能萌發(fā),說明自由水越少,代謝越緩慢。 (4)干種子放在試管中,用酒精燈加熱,試管壁上出現(xiàn)水珠,失去的是結(jié)合水。 (5)失去結(jié)合水的種子浸泡后不能萌發(fā),說明失去結(jié)合水的細(xì)胞失去生理活性。 2.自由水、結(jié)合水的含量與代謝和抗逆性的關(guān)系 (1)自由水比例上升——代謝旺盛 生物體代謝越旺盛,其體內(nèi)自由水相對含量越高。例如,種子萌發(fā)時(shí),先要吸收大量的水分,以增加自由水的含量,并加快代謝速率。 (2)結(jié)合水的比例上升——抗逆性增強(qiáng),代謝速率減小結(jié)合水的相對含量與植物的抗逆性有關(guān)。例如,冬季植物吸水減少,細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水的相對含量升高,由于結(jié)合水不易結(jié)冰和蒸騰,從而使植物抗寒性增強(qiáng)。

13、典例3 (2018·安徽合肥高三模擬)下列關(guān)于水的敘述不正確的是( B ) A.生物種類不同,生物體的含水量不同 B.水在細(xì)胞中的存在形式和功能是一成不變的 C.生化反應(yīng)必須在水中進(jìn)行,所以任何生物都離不開水 D.同一個(gè)體在不同的生長發(fā)育期,體內(nèi)含水量不同 [解析] 生物種類不同,生物體的含水量不同;水在細(xì)胞內(nèi)可以發(fā)生自由水和結(jié)合水的相互轉(zhuǎn)化;生物的生命活動(dòng)離不開水,生化反應(yīng)必須在水中進(jìn)行;生物體在不同的生長發(fā)育期,含水量不同,如人體在幼年時(shí)期的含水量較高,隨著年齡的增長,水的含量相對降低。   典例4 (2018·蕪湖高一檢測)下圖曲線能正確反映大豆種子萌發(fā)至幼苗過程中細(xì)胞內(nèi)自由

14、水與結(jié)合水的比值(縱坐標(biāo))變化的是( B ) A.a(chǎn)  B.b C.c  D.d [解析] 種子在萌發(fā)之前,處于休眠狀態(tài),代謝很弱,細(xì)胞中的水主要以結(jié)合水形式存在,自由水與結(jié)合水的比值較小;種子在萌發(fā)之后,自由水逐漸增多,代謝旺盛,至發(fā)育成幼苗,自由水含量趨于穩(wěn)定,所以自由水與結(jié)合水的比值不斷增大,最終達(dá)到一個(gè)正常穩(wěn)定的水平。 1.結(jié)合水:細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。自由水:細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑,生化反應(yīng)的介質(zhì);參與生化反應(yīng);為細(xì)胞提供液體環(huán)境;運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)和廢物。 2.細(xì)胞中的無機(jī)鹽大多數(shù)以離子狀態(tài)存在,少數(shù)以化合物狀態(tài)存在。 3.無機(jī)鹽的作用:(1)細(xì)胞中許多有機(jī)物的重要組成成分,如Fe構(gòu)成血紅蛋白,Mg構(gòu)成葉綠素。(2)對維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)有重要作用,如哺乳動(dòng)物缺鈣會導(dǎo)致抽搐。(3)維持細(xì)胞的酸堿平衡。(4)維持細(xì)胞的滲透壓。

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