1.細(xì)胞中的水
、潘拇嬖谛问脚c生理作用
①結(jié)合水:細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分。
②自由水:良好溶劑,參與細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng),為細(xì)胞提供液體環(huán)境,運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物。
、坪颗c代謝強(qiáng)度、生物抗性的關(guān)系
自由水/結(jié)合水比例的大小,決定著細(xì)胞或生物體的代謝強(qiáng)度:比值越大,自由水的含量越多,代謝越強(qiáng);反之,代謝越弱。生物的抗性與之相反,即二者比值越大,抗性越強(qiáng);比值越小,抗性越強(qiáng)。
如種子的呼吸作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與自由水的含量成正比;種子儲(chǔ)存前應(yīng)曬干以降低呼吸作用,萌發(fā)時(shí)需大量吸水,呼吸作用加強(qiáng),為萌發(fā)提供充足的能量。
⑶細(xì)胞中產(chǎn)生水的結(jié)構(gòu)及生理過(guò)程
生 理 過(guò) 程
結(jié) 構(gòu)
在光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生水
葉綠體基質(zhì)
有氧呼吸的第三階段產(chǎn)生水
O2 + [H] → H20
線粒體內(nèi)膜
氨基酸通過(guò)脫水縮合作用產(chǎn)生水
核糖體
單糖形成纖維素等多糖的過(guò)程中
高爾基體
DNA復(fù)制
細(xì)胞核、葉綠體、線粒體、擬核、質(zhì)粒
DNA轉(zhuǎn)錄形成mRNA的過(guò)程中
細(xì)胞核、葉綠體、線粒體、、擬核
ATP合成時(shí)
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體
、燃(xì)胞中消耗(或利用)水的結(jié)構(gòu)及生理過(guò)程
生 理 過(guò) 程
結(jié) 構(gòu)
光合作用的光反應(yīng):H20 → O2 +[H]
葉綠體基粒
有氧呼吸的第二階段消耗
線粒體基質(zhì)
肝臟和肌肉細(xì)胞中糖元的分解過(guò)程
肝臟等細(xì)胞
淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(細(xì)胞內(nèi)消化)
消化道(細(xì)胞外消化)
ATP水解成ADP和磷酸時(shí)消耗
細(xì)胞內(nèi)
2.植物的水分代謝
、潘奈
、傥浳
A.前提條件是植物細(xì)胞在沒(méi)有形成中央大液泡前,主要通過(guò)吸脹作用吸水。
B.其原理是依靠細(xì)胞內(nèi)的親水性物質(zhì)(蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素)吸水。
(注意:由于任何植物細(xì)胞內(nèi)都有親水性物質(zhì)存在,所以任何植物細(xì)胞都能進(jìn)行吸脹作用吸水。)
②滲透作用吸水的原理:
A.具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞主要通過(guò)滲透作用吸水
B.滲透系統(tǒng)的兩個(gè)條件 ———— 一個(gè)成熟植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)
a.半透膜(原生質(zhì)層:細(xì)胞膜、液泡膜和兩膜之間的細(xì)胞質(zhì),具有選擇透過(guò)性);
b.半透膜兩側(cè)溶液濃度差(細(xì)胞液濃度與外界溶液的濃度差)。
c.滲透作用原理的最佳例子 ———質(zhì)壁分離及復(fù)原驗(yàn)證
外界溶液濃度 > 細(xì)胞液濃度 →細(xì)胞失水→植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離
外界溶液濃度 < 細(xì)胞液濃度 →細(xì)胞吸水→質(zhì)壁分離的植物細(xì)胞發(fā)生復(fù)原
外界溶液濃度 = 細(xì)胞液濃度 →不吸水,也不失水→不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原
注意:發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí),a.內(nèi)因:原生質(zhì)層具選擇透過(guò)性且原生質(zhì)層的伸縮性比細(xì)胞壁大;b.外因:原生質(zhì)層兩側(cè)溶液具有濃度差;c.現(xiàn)象是:液泡體積變;液泡顏色變深 →細(xì)胞液的濃度增大,細(xì)胞的吸水能力增強(qiáng)。(發(fā)生復(fù)原時(shí),則相反。)
、扑倪\(yùn)輸
、僬趄v作用是植物吸收水分和運(yùn)輸水分的主要?jiǎng)恿Α?/p>
、谥饕緩剑焊谋砥ぜ(xì)胞→內(nèi)層細(xì)胞→根的導(dǎo)管→莖的導(dǎo)管→枝條導(dǎo)管→葉柄導(dǎo)管→葉脈導(dǎo)管→葉肉細(xì)胞→氣孔
⑶水的利用和散失
、僦参矬w吸收的水大約有1%—5%用于光合作用和呼吸作用等。
、谒纳⑹Ъ耙饬x——→主要通過(guò)蒸騰作用散失。
蒸騰作用產(chǎn)生的拉力是水分吸收的動(dòng)力;是水分和礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力;能降低葉片表面的溫度。
⑷水與光合作用的關(guān)系
?、偎枪夂献饔玫脑希ü夥磻(yīng))、也是產(chǎn)物(暗反應(yīng));
?、谒枪夂献饔玫慕橘|(zhì),整個(gè)作用都在水中進(jìn)行;
?、廴~肉細(xì)胞缺水,氣孔關(guān)閉,氣孔關(guān)閉后,CO2進(jìn)不來(lái),不能進(jìn)行光合作用,如光合午休現(xiàn)象。
、伤c呼吸作用的關(guān)系
、偎呛粑饔眠M(jìn)行的反應(yīng)介質(zhì);
、谒仁呛粑饔玫脑希ê粑饔玫诙A段)也是呼吸作用產(chǎn)物(第三階段);
、鄯N子的呼吸會(huì)隨水的增加而加強(qiáng)(干燥的種子利于貯存,潮濕的種子因呼吸消耗有機(jī)物而不利于貯存)
葉肉細(xì)胞,缺水會(huì)導(dǎo)致呼吸作用下降。
⑹聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際應(yīng)用
、俑鶕(jù)蒸騰作用原理,植物移栽時(shí)剪去部分枝葉有利于移栽的成活率;
、诟鶕(jù)滲透吸水原理,給植物施肥時(shí)不能施濃肥;
、鄹鶕(jù)礦質(zhì)元素吸收的原理,多雨季節(jié)要給旱地作物進(jìn)行開(kāi)溝排水;
④根據(jù)呼吸作用原理,曬干的種子有利于長(zhǎng)期儲(chǔ)存。
3.動(dòng)物體內(nèi)的水分代謝
、潘值奈
? 單細(xì)胞動(dòng)物:直接吸收,以滲透作用的方式吸收。
多細(xì)胞動(dòng)物:必須通過(guò)內(nèi)環(huán)境,哺乳動(dòng)物為例:水→消化道→消化道上皮細(xì)胞(自由擴(kuò)散)→血漿→組織液→組織細(xì)胞。
3條來(lái)源:來(lái)自飲水(主要來(lái)源),來(lái)自食物,來(lái)自物質(zhì)代謝。
、扑值倪\(yùn)輸:由血液循環(huán)運(yùn)輸
⑶水分的利用
水分進(jìn)入組織細(xì)胞后,除為新陳代謝提供水環(huán)境外,還參與各種代謝活動(dòng),如呼吸作用、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)的水解。
⑷水分的排出
單細(xì)胞動(dòng)物:通過(guò)細(xì)胞膜直接排出。
多細(xì)胞動(dòng)物:高等多細(xì)胞生物不能直接排出,必須通過(guò)內(nèi)環(huán)境交換,由血液運(yùn)輸至相應(yīng)部位排出,主要途徑有4條:呼吸系統(tǒng)呼出少量的水,皮膚的汗腺分泌汗液,由腎臟分泌尿液排出(主要途徑),由大腸排出。
⑸水平衡的調(diào)節(jié)
、僬{(diào)節(jié)方式:神經(jīng)—體液(激素)調(diào)節(jié)
②參與調(diào)節(jié)的器官與激素
下丘腦、垂體、抗利尿激素
③調(diào)節(jié)過(guò)程——負(fù)反饋調(diào)節(jié)
、视嘘P(guān)幾種組織水腫的原因分析
、傺獫{蛋白含量過(guò)低 正常時(shí)它不能通過(guò)血管壁,即血漿和組織液間的濃度差主要由它造成,其含量過(guò)低,組織液不能正;亓鳎瑥亩鴮(dǎo)致組織水腫;②由于過(guò)敏、機(jī)械的損傷使毛細(xì)血管的通透性增加,血漿蛋白滲出,造成組織水腫的現(xiàn)象;③急性腎小球腎炎,大分子蛋白質(zhì)隨尿流失;④長(zhǎng)期處于饑餓狀態(tài)(蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)缺乏);⑤寄生蟲(chóng)等使毛細(xì)淋巴管阻塞。
5.水對(duì)生物的影響
、庞绊懮锏纳;⑵影響生物分布;⑶影響動(dòng)物的生活習(xí)性(如非洲肺魚(yú)的夏眠等);⑷植物的向水性等。
6.水的污染
、潘w富營(yíng)養(yǎng)化 淡水→水華,海洋→赤潮。
、浦亟饘傥廴 通過(guò)生物的富集作用,沿食物鏈進(jìn)入人體,如20世紀(jì)五六十年代日本的水俁病。
、怯袡C(jī)物污染 大量的有機(jī)物進(jìn)入水體后經(jīng)微生物分解產(chǎn)生二氧化碳和水,消耗大量的氧氣,影響水生生物的生存。這類(lèi)污染物主要來(lái)自于生活污水、食品、造紙、皮革、釀造、石油化工的工業(yè)廢水。
、扔泻ξ⑸镂廴 如大腸桿菌、寄生蟲(chóng)的污染,導(dǎo)致水質(zhì)變差,不宜飲用。
、捎卸疚镔|(zhì)的污染 如酚類(lèi)物質(zhì)、氰化物的污染
7.模擬練習(xí)
1.水在生物體內(nèi)是一種良好的溶劑,是各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)。下列有關(guān)水的說(shuō)法哪一項(xiàng)是不正確的( )
A.水是光合作用的反應(yīng)物和生成物,是最終的電子供體
B.當(dāng)人體缺水時(shí),血漿的滲透壓會(huì)降低,從而產(chǎn)生渴覺(jué)
C.核糖體中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)有水生成
D.休眠或越冬的植物體內(nèi)自由水與結(jié)合水比值下降
2.盛夏季節(jié),在炎炎烈日下,人們悶熱難耐,此時(shí)若來(lái)到濃蔭避日的樹(shù)林下會(huì)頓覺(jué)涼爽。下列事實(shí)中,可以用來(lái)解釋其原因的是( )
、僦参锬苓M(jìn)行蒸騰作用 ②植物能進(jìn)行呼吸作用
③人靠出汗來(lái)調(diào)節(jié)體溫 ④植物體在光直射時(shí),吸收的熱量多
A.①② B.①③ C.①④ D.②③
3.下列涉及生物體內(nèi)有關(guān)水的生理過(guò)程的敘述正確的是( )
A.若某氨基酸R基的羧基中的氧用18O標(biāo)記,則在其參與形成多肽時(shí),脫去的水中一定含有18O
B.基因表達(dá)的翻譯過(guò)程需要水參與
C.如果白天用含18O的水澆花草,周?chē)諝庵械腍2O、O2中都可能有檢測(cè)出18O
D.人體因花粉過(guò)敏,血管壁通透性降低,會(huì)使水分大量積累在細(xì)胞間隙,導(dǎo)致組織水腫
4.將同一新鮮馬鈴薯塊莖切成4根粗細(xì)相同長(zhǎng)為5cm的條,再將這4根馬鈴薯?xiàng)l分別放在不同濃度的KNO3溶液中,依次在30分鐘和4小時(shí)時(shí)測(cè)量每一根的長(zhǎng)度,結(jié)果如圖所示。下列結(jié)論錯(cuò)誤的是( )
A.a條馬鈴薯細(xì)胞通過(guò)滲透作用吸水 B.b條馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離逐漸復(fù)原
C.c條馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離 D.d條馬鈴薯細(xì)胞浸泡液濃度增加
5.為保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài),當(dāng)人一次飲水不足時(shí),要通過(guò)相關(guān)調(diào)節(jié)維持體內(nèi)水分平衡。下列能表示調(diào)節(jié)過(guò)程血液中抗利尿激素和滲透壓變化的曲線是(縱軸表示激素和滲透壓的變化程度,橫軸表示調(diào)節(jié)的時(shí)間)()
[參考答案]
1.B 2.C 3.C 4.D 5.B 解析:主要考查了水平衡的調(diào)節(jié)。當(dāng)一次性飲水不足、體內(nèi)失水過(guò)多或吃的食物過(guò)咸時(shí),會(huì)造成細(xì)胞外液的滲透壓會(huì)降低,低于正常值。通過(guò)神經(jīng)—體液調(diào)節(jié),在調(diào)節(jié)過(guò)程中,抗利尿激素的分泌會(huì)增多。而抗利尿激素的作用主要是促進(jìn)腎小管和集合管對(duì)水分的重吸收,使得體內(nèi)水分得以補(bǔ)充,細(xì)胞外液的滲透壓下降到正常值。若飲水過(guò)多時(shí),兩者正好相反。
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