1、第一节水和无机盐是构成细胞的重要无机物1.简述构成生物体的主要元素与微量元素,并比较构成生物体的元素与自然界的元素差异。2.说出水在生物体内的存在形式,并举例说明水在生命活动中的重要作用。3.举例说出无机盐在生命活动中的重要作用。1.采用归类法分析比较主要元素与微量元素。2.归纳、概括水和无机盐在生命活动中的作用,并对两者的含量、存在形式等进行比较。一、细胞主要由C、H、O、N、P和S等元素组成1.构成细胞的元素主要包括C、H、O、N、P和S等,其中C、H、O、N四种元素在人体中所占比重在96%以上。2.微量元素是在人体中含量很低,但对维持细胞正常的结构和生命活动起着重要作用的元素。组成人体的
2、化学元素在元素周期表上都有,它普遍存在于非生物界,生物界没有特殊的“生命元素”,这个事实说明什么?提示:说明生物界与非生物界具有统一性。二、水为生命活动提供了条件1.水的含量细胞的含水量一般为60%90%,水是生物体内含量最多的化合物。2.水的特性(1)水分子中由于正负电荷的吸引,水分子之间会形成氢键。(2)一个水分子可以通过氢键与另外4个水分子相连,这是水分子的缔合。3.水的功能(1)水作为良好的溶剂,能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物。(2)水分子之间的氢键使得水具有调节温度的作用。(3)水还是细胞中某些代谢的反应物和产物。(4)水在动、植物的分布、繁殖、生长发育以及动物体色、动物行为等方
3、面有着深远的影响。玉米种子入库前必须干燥处理,降低种子中的含水量,试分析其中的生物学原理。提示:含水量低能降低种子的代谢,减少有机物消耗;同时能防止种子发霉。三、无机盐与细胞生活密切相关1.无机盐的存在形式和含量(1)含量:在生物体内含量不高,约占1%1.5%。(2)存在形式:多数以离子形式存在。2.生理功能(1)对维持生物体的生命活动有着重要的作用:维持血浆的正常浓度、酸碱平衡以及神经、肌肉的兴奋性等,如哺乳动物血液中的Ca2+含量过低,则会发生抽搐。(2)是细胞的重要组成成分之一:如磷酸钙是骨细胞的重要成分。(3)是某些复杂化合物的重要组成成分:如Mg2+是叶绿素的必需成分、Fe2+是血红
4、蛋白的必需成分。做口腔上皮细胞的实验时,必须将口腔上皮细胞置于载玻片上的0.9%NaCl液滴中,这是为什么?提示:0.9%NaCl溶液与细胞内液是等渗溶液,从而维持细胞正常的形态。自主学习检测教材基础熟记于心1.人体细胞内含量最多的元素是C。()提示:人体细胞内含量最多的化合物为水,因此含量最多的元素为O元素。2.氢键使水分蒸发时会产生大量热量。()提示:氢键使水分蒸发时消耗大量的热量。3.血浆中的Na+和Cl-对于维持酸碱平衡具有重要作用。()提示:Na+和Cl-为中性离子,故Na+和Cl-的作用不是维持血浆酸碱平衡。4.组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到。()5.微量元素由于含量极少
5、,因此不是细胞所必需的元素。()提示:微量元素虽然含量低,但是在正常生命活动中不可缺少。6.水作为溶剂,各种分子和离子都易溶于其中。()提示:水是极性分子,凡是有极性的分子或离子都易溶于水中。任务一分析细胞中的元素组成任务突破11.元素的来源、分类、存在形式2.分析生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系迁移应用典例1-1 如图为元素在生物体内的含量分布情况,下列表述不正确的是(D)A.划分大量元素和微量元素的标准是元素的含量,两者之间不可替代B.含量虽少,但对于生物体正常生命活动非常重要C.和均为必需元素,一旦缺乏就可能会导致相应的病症产生D.P、S、K、Ca、Fe都属于人体的大量元素解析:
6、组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类,两者之间不可替代;P、S、K、Ca都属于大量元素,Fe属于微量元素。任务突破2探究植物生长必需的元素(1)实验设计。(2)实验中的对照分析。空白对照对照组:植物+完全培养液实验组:植物+缺X培养液自身对照对照组:缺X培养液(加入无机盐X之前)实验组:加入无机盐X后迁移应用典例1-2 植物必需元素是大多数植物正常生长发育所必不可少的营养元素。为了确定某种元素是否是植物的必需元素,通常采用的方法是(C)A.检测正常植株中该元素的平均含量B.将正常植株培养在该元素的溶液中C.对正常植株先缺素培养后完全培养D.对正常植株先完全培养后缺素培
7、养解析:确定某种元素是否是植物的必需元素,应采用溶液培养法。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),说明该元素是必需元素。任务二水和无机盐的存在形式及功能任务突破1自由水、结合水及相互关系细胞中呈游离状态的水称为自由水;与细胞内的其他物质相结合的水,称为结合水。自由水可以自由流动,是良好溶剂,自由水与结合水的比值能够体现细胞新陈代谢的强弱。环境适宜或代谢旺盛的细胞中,自由水/结合水的值较高
8、;在不良环境或衰老的细胞中,自由水/结合水的值下降。迁移应用典例2-1 水是细胞的重要组成成分,在细胞中有自由水和结合水两种存在形式。如图为水的存在形式、相互转化及其功能的部分概念图,据图分析错误的是(B)A.甲表示的是“组成细胞的结构”,若该部分水失去会导致细胞死亡B.若乙表示“维持生命系统的稳定性”,这是水具有较低的比热容决定的C.干旱时,细胞内自由水与结合水的比值减小,其抵抗干旱的能力增强D.升温时,细胞内自由水与结合水的比值增大,其细胞代谢水平会升高解析:甲表示结合水的功能,结合水是细胞结构的重要组成成分,如果这部分水失去会导致细胞死亡;水由于氢键的存在,具有较高的比热容,这就意味着水
9、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;干旱时,细胞内自由水与结合水的比值减小,细胞的新陈代谢减弱,其抵抗干旱的能力增强;升温时,细胞内自由水与结合水的比值增大,其细胞代谢水平会升高。任务突破2对水的功能的认知易错(1)水作为无机物,不能为生命活动提供能量。(2)活细胞中,含量最多的化合物是水,含量最多的有机化合物是蛋白质;细胞干重中,含量最多的化合物和有机化合物均为蛋白质。(3)生物体内物质的合成过程一般是一种脱水缩合过程(即产生水),物质的分解过程一般是水解过程(即消耗水)。迁移应用典例2-2 下列有关细胞中水的叙述,错误的是(C)A.活细胞通常水含量最高B
10、.水是细胞中某些代谢反应的反应物和产物C.水分子可作为细胞的能源物质D.水是细胞内极性分子或离子的良好溶剂解析:水分子属于无机物,不能为细胞提供能量。任务突破3对无机盐功能的认知易错(1)无机盐不能为细胞代谢提供能量。(2)Mg2+只参与叶绿素的构成,不参与叶黄素、胡萝卜素等其他光合色素的构成。(3)维持血浆pH的无机盐应具有酸碱性,如HCO3-、H2PO4-等酸碱性离子,而Na+、Cl-等为中性离子不能调节pH。(4)组成生物体的无机物也有以化合物形式存在的,如组成骨骼、牙齿的碳酸盐、磷酸盐等。迁移应用典例2-3 (2022宁波期末)无机盐离子对于维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(B)A.Na+既可以维持神经细胞的兴奋性,同时也会维持细胞的正常形态B.哺乳动物的血液中Ca2+浓度过高会引起抽搐C.患急性肠炎的病人脱水时,需要及时补水分和无机盐D.细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在解析:在神经细胞中,Na+可以维持神经细胞的兴奋性,同时Na+也能维持细胞外液的渗透压以维持细胞的正常形态;哺乳动物血液中Ca2+浓度过高会引起肌无力,过低会引起抽搐;患急性肠炎的病人会丢失大量的水分和无机盐,故患急性肠炎的病人要补充水分和无机盐;细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在。
