第5节　细胞中的无机物
自主学习 新知突破
1．知道水和无机盐的存在形式。
2．理解水在细胞代谢中的生理作用。
3．了解无机盐的生理作用。
1．结合水
(1)概念：在细胞内与其他物质相结合的水。
(2)功能：是__________的重要组成成分。
细胞中的水
细胞结构
2．自由水
(1)概念：细胞内以______的形式存在，可以自由流动的水。
(2)功能。
①细胞内的_________。
②参与细胞内的许多______________。
③为细胞提供液体环境。
④运送__________和___________。
游离
良好溶剂
生物化学反应
营养物质
代谢废物
[思考探讨]　1.鲜种子在晒干过程中失去的水在种子细胞中以哪种形式存在？干种子在烘干过程中失去的水是哪种形式的水？
2．代谢旺盛的细胞，哪种形式的水含量多？
提示：　1.自由水、结合水。
2．自由水。
1．水的存在形式及功能
3．自由水和结合水相对含量与细胞代谢的关系
(1)图示：
(2)曲线：
1．存在形式：大多数以______形式存在。
2．作用
(1)生物体内某些_______________的重要组成部分，如Mg是构成叶绿素的重要成分。
(2)维持细胞和生物体的_________。
(3)维持细胞的_________和酸碱平衡。
细胞中的无机盐
离子
复杂化合物
生命活动
渗透压
[思考探讨]　3.无机盐参与构成生物体内重要化合物时是以离子态形式存在吗？
4．人感冒发热需要静脉输液，是用0.9%的生理盐水配制药液，为什么？
提示：　3.不是，是以化合态形式存在。
4．0.9%的生理盐水与人体体液的渗透压相等。
1．组成生物体的无机盐的生理作用
细胞内复杂化合物的重要组成成分：
Fe2＋是合成血红蛋白的原料；
Mg2＋是合成叶绿素的原料；
I是合成甲状腺激素的原料。
2．维持细胞和生物体正常的生命活动
(1)维持细胞的形态和功能。如红细胞在质量分数为9%的NaCl溶液中失水皱缩，失去输送氧的功能。
(2)维持生物体正常的生命活动。如钙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。
3．维持生物体内的平衡
(1)维持细胞的渗透压平衡。如大量出汗会排出过多的无机盐，导致水盐平衡失调。
(2)维持细胞的酸碱平衡。如血浆中的HCO含量减少时，会形成酸中毒。
[记知识纲要]
[背关键语句]
1．细胞中的水包括自由水和结合水。
2．结合水是细胞结构的重要组成成分。
3．细胞中以游离的形式存在，可以自由流动的水，叫做自由水，自由水是细胞内的良好溶剂；许多生化反应都需要水的参与；可以运送营养物质到各个细胞，把代谢废物运送到排泄器官或者直接排出体外。
4．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用；对于维持细胞酸碱平衡非常重要。
合作探究 课堂互动
细胞中的水及其作用
下列关于生物体与水分的关系，叙述正确的是(　　)
A．贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态
B．水从根系向地上部分的运输与细胞壁无关
C．适应高渗环境的动物可排出体内多余的盐
D．缺水时，动物体的正反馈调节能促使机体减少水的散失
[自主解答]　________
解析：　贮藏的种子中自由水含量低，以保持休眠状态，A错误；水沿着由死亡细胞的细胞壁组成的导管从植物的根系向地上部分运输，B错误；缺水时，动物体的负反馈调节能促使机体减少水的散失，D错误；适应高渗环境的动物体液渗透压相对较高，但仍要排出体内多余的盐，以维持内环境稳态，C正确。
答案：　C
【互动探究】　人体参与水平衡调节的激素是什么？起何作用？
提示：　抗利尿激素，促进肾小管、集合管对水分的重吸收。
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
无机盐的生理作用
下列关于无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．缺铁性贫血是因为体内缺少铁，血红蛋白不能合成
B．细胞中缺乏磷会影响核酸等物质的合成
C．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如碳酸钙构成骨骼、牙齿的主要成分
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
[自主解答]　________
解析：　细胞中的无机盐大多以离子形式存在，C错误；铁是血红蛋白的重要组成元素，缺铁导致贫血，A正确；核酸的组成元素是C、H、O、N、P，故缺少P会影响其合成，C正确；碘是甲状腺激素的成分，食盐加碘可有效防治地方性甲状腺肿，D正确。
答案：　C
无机盐生理功能的实验验证
(1)对照组：植物＋完全培养液―→正常生长
(2)实验组：
2．关于细胞中的无机盐，下列哪项有误(　　)
A．在细胞中无机盐主要以分子状态存在
B．有的可以与蛋白质结合形成结合蛋白
C．有的游离在水中维持细胞的渗透压和pH
D．有的可与脂质结合形成类脂
解析：　无机盐在细胞中的主要存在形式是离子，而不是分子。
答案：　A
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1．下列有关生物体内水的叙述，错误的是(　　)
A．水在病变细胞中以结合水和自由水形式存在
B．人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢
C．蛋白质在合成过程中能够产生水
D．冬季，植物体内自由水相对含量增高，以增强植物的抗寒能力
解析：　细胞中的水以自由水和结合水两种形式存在，A正确；在人体衰老细胞中，自由水减少，导致细胞代谢减慢，B正确；蛋白质合成过程中，氨基酸脱水缩合形成多肽，C正确；冬季，植物体内自由水含量相对减少，代谢减慢，增强了植物的抗寒能力，D错误。
答案：　D
2．下列对于水分和无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．细胞中的无机盐有些以化合物的形式存在，如铁是合成血红蛋白不可缺少的成分
B．植物缺Mg2＋会影响光合作用，食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿
C．各种生物体的生命活动不能离开水
D．休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值上升，正在萌发的种子中结合水和自由水比值则下降
解析：　细胞中的无机盐有些以化合物的形式存在，如缺铁会导致缺铁性贫血，因为铁是合成血红蛋白的重要成分，A正确。镁是叶绿素的重要组成元素，缺镁会导致光合速率下降；碘是甲状腺激素合成的重要元素，缺碘会造成地方性甲状腺肿，B正确。自由水是细胞内的良好溶剂，同时细胞内的许多生物化学反应必须有水参加，因此代谢旺盛的生物体内(如萌发的种子)自由水与结合水的比值较高，而休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值较低。
答案：　D
3．结合下列曲线，下列有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是 (　　)
A．曲线①可表示人体内自由水与结合水的比值随年龄的变化
B．曲线②可以表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化
C．曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，种子内无机盐的相对含量变化
D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内水含量的变化
解析：　一般来说，细胞内的结合水含量是相对稳定的，但自由水的含量变化较大，衰老的细胞中自由水含量减少，细胞内自由水与结合水的比值也将减小，A正确；自由水是细胞内的良好溶剂，细胞内许多化学反应都需要有水的参与，所以细胞内自由水与结合水的比值升高后，代谢增强，细胞呼吸速率加快，B正确；玉米种子被烘干的过程中含水量越来越少，其内的无机盐相对含量逐渐增加，最后达到一恒定值，C错误；人体老化的特征之一就是水的含量减少，幼儿身体内水的含量约为77%，远远高于成年人身体内水的含量，D正确。
答案：　C
4．如图甲表示几种生物体内的含水量，图乙表示人体内有关组织或器官的含水量，下列有关叙述中错误的是(　　)
A．水生生物的含水量一般比陆生生物多
B．代谢旺盛的组织或器官含水量一般较多
C．生物体内含量最多的是水
D．血液中自由水与结合水之比大于1，而心脏中则相反
解析：　水生生物的含水量一般高于陆生生物的含水量，A正确；代谢旺盛的器官一般含水量高，B正确；水是生物体中含量最多的物质，C正确；通过图示无法得出各器官中自由水与结合水的比例关系，但在生物体中自由水的含量要高于结合水的含量，D错误。
答案：　D
5．请回答下列问题：
(1)哺乳动物和人体中缺Ca2＋会出现抽搐，缺K＋会感到麻木，这说明无机盐对____________________有重要作用。
(2)做血涂片时，若用清水稀释血液，则过一段时间后血细胞会涨破，若用10%的盐水稀释血液，过一段时间后血细胞会皱缩，这说明无机盐对________________________有重要作用。
(3)在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中NaHCO3的含量减少时，会造成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则造成碱中毒。这说明___________________________________________________。
答案：　(1)维持正常生命活动　(2)维持细胞的正常形态　(3)无机盐能够维持生物体内的酸碱平衡