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第4 讲 细胞中的无机物
考点一 细胞中的水
1．水的含量
(1)在构成细胞的各种化学成分中，水是活细胞中含量最多的化合物，一般占 60% ～ 95%
。
(2)生物 种类 不同，含水量不同。
(3)生物体在不同的生长发育期，含水量 不同 。
2．水的特性
(1)水是 极性 分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是 良好的溶
剂 。
(2)水分子之间形成 氢 键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水在常温下保持液体状态，
具有 流动性 。
(3)氢键的存在使水具有较高的 比热容 ，使水的温度相对不易发生改变。
3．水的存在形式和功能
存在形式 自由水 结合水
细胞中绝大部分水以游离的形式存
含义 与细胞内 其他物质 相结合的水
在，是可以 自由流动 的水
①细胞内的 良好溶剂
②参与 生物化学反应
功能 是 细胞结构 的重要组成成分
③为细胞提供 液体 环境
④运送 营养物质 和 代谢废物
含量 约占细胞内全部水分的 95.5% 约占细胞内全部水分的 4.5%
4. 实例：
（1）刚收获的玉米种子在阳光下晒干，重量减轻，这个过程损失的主要是 自由水 ，这
样的种子在条件适宜时，仍能萌发成幼苗；
（2）把晒干后的种子放在一洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水主要是 结
合水 ，这样的种子将不能萌发。代谢旺盛的细胞内 自由水 的含量相对高些。
（3）在生产实践中的应用：
①种子贮存前，晒干是为了减少 自由水 含量，降低种子的代谢速率，以延长寿命。
②越冬作物减少灌溉，可 提高 作物对低温的抗性。
5. 自由水与结合水的比例与细胞代谢、抗性的关系
比值大：代谢 旺盛 ，抗逆性 弱
比值小：代谢 缓慢 ，抗逆性 强 →代谢与抗逆性呈 负相关
考点二 细胞中的无机盐
1．存在形式：大多数以 离子 的形式存在。2．含量：占细胞鲜重的 1 % ～ 1.5 % 。
3．功能
(1)某些重要化合物和结构的组成成分，如 M g 是构成叶绿素的元素， F e 是构成血红素
分子的元素，P是组成 细胞膜、细胞核 的重要成分。
(2)维持细胞和生物体的 生命活动 ，如哺乳动物的血液中 C a 2 ＋ 含量降低，会出现抽搐
现象， N a ＋ 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低。
(3)维持细胞的 酸碱平衡 。
4.细胞中常见无机盐的功能及含量异常
无机盐 功能 含量异常
I－ 甲状腺激素的组成成分 缺乏时患 甲状腺肿
Fe2＋ 血红蛋白 的组成成分 缺乏时患缺铁性贫血
血钙过低时，会出现 抽搐 现象；血钙过高
Ca2＋ 降低神经系统的兴奋性
时，会患 肌无力 。
Mg2＋ 叶绿素 的组成成分 缺乏会导致叶片发黄
促进植物体内淀粉的运输；动物
K＋ 缺乏时植物抗逆能力 减弱 ，易受病害侵袭
细胞内液渗透压的维持
Na＋ 维持细胞外液的渗透压 缺乏会导致细胞外液渗透压 下降
5.探究植物必需无机盐的实验设计思路
探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法，具体设计思路如下：
(1)对照组：植物＋ 完全 培养液→正常生长。
(2)实验组
【典型真题训练】
一、单选题
1．（2021·全国·高考真题）植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关
植物体内水的叙述，错误的是（ ）
A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿态
B．结合水是植物细胞结构的重要组成成分
C．细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水
D．自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
【答案】C
【详解】
A、水是植物细胞液的主要成分，细胞液主要存在于液泡中，充盈的液泡使植物细胞保持
坚挺，故根系吸收的水有利于植物保持固有姿态，A正确；
B、结合水与细胞内其他物质相结合，是植物细胞结构的重要组成成分，B正确；C、细胞的有氧呼吸第二阶段消耗水，第三阶段产生水，C错误；
D、自由水参与细胞代谢活动，故自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动，自
由水与结合水比值越高，细胞代谢越旺盛，反之亦然，D正确。
2．（2021·浙江·高考真题）无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下
列叙述错误的是（ ）
A．Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中
B．HCO - 对体液pH 起着重要的调节作用
3
C．血液中Ca2+含量过低，人体易出现肌肉抽搐
D．适当补充I-，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
【答案】A
【详解】
A、Mg2+存在于叶绿体的叶绿素中，类胡萝卜素是由碳氢链组成的分子，不含Mg2+，A错误；
B、HCO3-、H PO -对体液pH 起着重要的调节作用，B正确；
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C、哺乳动物血液中Ca2+含量过低，易出现肌肉抽搐，C正确；
D、I是组成甲状腺激素的重要元素，故适当补充I-，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症，
D正确。
3．（2020·江苏·高考真题）下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是（ ）
A．自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应
B．结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中
C．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成
D．无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用
【答案】D
【详解】
A、自由水是生化反应的介质，有些水还直接作为反应物参与生物化学反应，如有氧呼吸，
A错误；
B、结合水是组成细胞结构的重要成分，主要存在形式是水与蛋白质、多糖等物质结合，成
为生物体的构成成分，而液泡中的水属于自由水，B错误；
CD、细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，
能参与维持细胞的酸碱平衡，也能参与有机物的合成，如Mg2+是合成叶绿素的原料，C错
误、D正确。
4．（2019·上海·高考真题）“雨前椿牙雨后笋”，谷雨之前，香椿芽成为人们餐桌上的美
食，香椿芽富含的Ca2+常用来治疗（ ）
A．甲状腺肿大 B．肌肉抽搐 C．红绿色盲 D．贫血
【答案】B
【详解】
A、甲状腺肿大是由于缺碘引起的，A错误；B、肌肉抽搐是由于缺钙引起的，因此香椿芽富含的Ca2+常用来治疗肌肉抽搐，B正确；
C、夜盲症是由于缺乏维生素A引起的，C错误；
D、贫血主要是由于缺铁引起的，D错误。
5．（2018·全国·高考真题）有些作物的种子入库前需要经过风干处理，与风干前相比，下
列说法错误的是
A．风干种子中有机物的消耗减慢
B．风干种子上微生物不易生长繁殖
C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D．风干种子中结合水与自由水的比值大
【答案】C
【详解】风干的种子中自由水含量极少，细胞呼吸作用强度非常弱，因此有机物消耗减慢，
A正确，C错误；风干的种子含水量少，不利于微生物的生长繁殖，B正确；风干的种子中
自由水含量极少，导致结合水与自由水的比值增大，D正确。
6．（2018·海南·高考真题）冬季霜打后的白菜细胞其细胞液浓度升高，不易结冰。以下描
述错误的是（ ）
A．该现象是白菜对低温环境的一种适应
B．细胞内的自由水增多，细胞代谢旺盛
C．细胞内的结合水增多，抗寒能力增强
D．白菜变甜是因为可溶性糖增多，同时提高了抗冻能力
【答案】B
【详解】
A、“霜打”后白菜细胞的细胞液浓度升高，冰点降低，抗寒抗冻能力增强，这是白菜对
低温环境的一种适应，A正确；
B、低温来临，自由水转化为结合水，细胞内的自由水减少，细胞代谢减慢，抗逆性增强，
B错误；
C、低温来临，自由水转化为结合水，细胞内的结合水增多，增强其抗寒能力，C正确；
D、白菜变甜是因为可溶性糖增多，同时提高了细胞液的浓度，减少了自由水的含量，增
强了白菜的抗冻能力，D正确。
7．（2017·海南·高考真题）无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙
述错误的是（ ）
A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O 的能力下降
2
C．和ATP一样，KH PO 也能为生物体提供能量
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D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐
【答案】C
【详解】A、草酸与食物中钙结合形成沉淀物不利于吸收，A正确；
B、铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运氧，缺铁会导致血红蛋白减少，因
此缺铁会导致哺乳动物血液运输O 的能力下降，B正确；
2
C、ATP能为生物体提供能量，但KH PO 不能为生物体提供能量，参与维持生物体的酸碱平
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衡，C错误；
D、燃烧过程中有机物被分解，因此植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D正确。
8．（2014·海南·高考真题）下列关于植物体内水分的叙述，错误的是（ ）
A．植物体内的水分参与营养物质的运输
B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一
C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物
D．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同
【答案】D
【详解】
A、植物体内的水分参与营养物质的运输，A正确；
B、水是构成叶肉细胞的重要化合物之一，B正确；
C、自由水可作为细胞内化学反应的反应物，C正确；
D、与休眠种子相比，同种植物萌发种子代谢旺盛，含水量大，D错误。
9．（2014·四川·高考真题）生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，错误的是
A．在最基本的生命系统中，H O有自由水和结合水两种存在形式
2
B．由氨基酸形成多肽时，生成物H O中的氢来自氨基和羧基
2
C．有氧呼吸时，生成物中H O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解
2
D．H O在光下分解，产生的［H］将固定的CO 还原成（CH O）
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【答案】C
【详解】
细胞是最基本的生命系统，水在细胞中有两种存在形式自由水和结合水，A正确。氨基酸
脱水缩合时，一个氨基酸的氨基（—NH ）与另一个氨基酸的羧基（—COOH\）相结合形成
2
一个肽键，同时脱去一分子水，B正确。有氧呼吸时，生成物中H O中的氢来自细胞质基
2
质中葡萄糖的分解和线粒体中丙酮酸的分解，C错误。光合作用光反应中产生的[H]用于暗
反应中将C 还原成（CH O），D正确。
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10．（2013·江苏·高考真题）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
【答案】C
【详解】贮藏种子中含结合水，自由水很少，A错误；水分从根系向上运输主要通过导管，导管即
由死亡细胞的细胞壁围成，B错误；高渗环境中，一些盐分可以协助扩散进入生物体内，
生物体则通过主动运输方式排出多余的盐分，C正确；机体通过负反馈调节维持体内水分
平衡，D错误。
