1.細胞中的水
、潘拇嬖谛问脚c生理作用
①結合水:細胞結構的組成成分。
②自由水:良好溶劑,參與細胞內生化反應,為細胞提供液體環境,運輸營養物質和代謝廢物。
、坪颗c代謝強度、生物抗性的關系
自由水/結合水比例的大小,決定著細胞或生物體的代謝強度:比值越大,自由水的含量越多,代謝越強;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;比值越小,抗性越強。
如種子的呼吸作用強度在一定范圍內與自由水的含量成正比;種子儲存前應曬干以降低呼吸作用,萌發時需大量吸水,呼吸作用加強,為萌發提供充足的能量。
⑶細胞中產生水的結構及生理過程
生 理 過 程
結 構
在光合作用的暗反應過程產生水
葉綠體基質
有氧呼吸的第三階段產生水
O2 + [H] → H20
線粒體內膜
氨基酸通過脫水縮合作用產生水
核糖體
單糖形成纖維素等多糖的過程中
高爾基體
DNA復制
細胞核、葉綠體、線粒體、擬核、質粒
DNA轉錄形成mRNA的過程中
細胞核、葉綠體、線粒體、、擬核
ATP合成時
細胞質基質、線粒體、葉綠體
、燃毎邢模ɑ蚶茫┧慕Y構及生理過程
生 理 過 程
結 構
光合作用的光反應:H20 → O2 +[H]
葉綠體基粒
有氧呼吸的第二階段消耗
線粒體基質
肝臟和肌肉細胞中糖元的分解過程
肝臟等細胞
淀粉、脂肪、蛋白質三大營養物質的消化
細胞質基質(細胞內消化)
消化道(細胞外消化)
ATP水解成ADP和磷酸時消耗
細胞內
2.植物的水分代謝
、潘奈
、傥浳
A.前提條件是植物細胞在沒有形成中央大液泡前,主要通過吸脹作用吸水。
B.其原理是依靠細胞內的親水性物質(蛋白質、淀粉、纖維素)吸水。
(注意:由于任何植物細胞內都有親水性物質存在,所以任何植物細胞都能進行吸脹作用吸水。)
、跐B透作用吸水的原理:
A.具有中央大液泡的成熟植物細胞主要通過滲透作用吸水
B.滲透系統的兩個條件 ———— 一個成熟植物細胞是一個滲透系統
a.半透膜(原生質層:細胞膜、液泡膜和兩膜之間的細胞質,具有選擇透過性);
b.半透膜兩側溶液濃度差(細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 ———質壁分離及復原驗證
外界溶液濃度 > 細胞液濃度 →細胞失水→植物細胞發生質壁分離
外界溶液濃度 < 細胞液濃度 →細胞吸水→質壁分離的植物細胞發生復原
外界溶液濃度 = 細胞液濃度 →不吸水,也不失水→不發生質壁分離及復原
注意:發生質壁分離時,a.內因:原生質層具選擇透過性且原生質層的伸縮性比細胞壁大;b.外因:原生質層兩側溶液具有濃度差;c.現象是:液泡體積變;液泡顏色變深 →細胞液的濃度增大,細胞的吸水能力增強。(發生復原時,則相反。)
⑵水的運輸
、僬趄v作用是植物吸收水分和運輸水分的主要動力。
、谥饕緩剑焊谋砥ぜ毎鷥葘蛹毎膶Ч堋o的導管→枝條導管→葉柄導管→葉脈導管→葉肉細胞→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——→主要通過蒸騰作用散失。
蒸騰作用產生的拉力是水分吸收的動力;是水分和礦質元素在植物體內運輸的動力;能降低葉片表面的溫度。
、人c光合作用的關系
?、偎枪夂献饔玫脑希ü夥磻、也是產物(暗反應);
?、谒枪夂献饔玫慕橘|,整個作用都在水中進行;
?、廴~肉細胞缺水,氣孔關閉,氣孔關閉后,CO2進不來,不能進行光合作用,如光合午休現象。
、伤c呼吸作用的關系
①水是呼吸作用進行的反應介質;
②水既是呼吸作用的原料(呼吸作用第二階段)也是呼吸作用產物(第三階段);
、鄯N子的呼吸會隨水的增加而加強(干燥的種子利于貯存,潮濕的種子因呼吸消耗有機物而不利于貯存)
葉肉細胞,缺水會導致呼吸作用下降。
⑹聯系生產、生活實際應用
、俑鶕趄v作用原理,植物移栽時剪去部分枝葉有利于移栽的成活率;
、诟鶕䴘B透吸水原理,給植物施肥時不能施濃肥;
、鄹鶕V質元素吸收的原理,多雨季節要給旱地作物進行開溝排水;
、芨鶕粑饔迷,曬干的種子有利于長期儲存。
3.動物體內的水分代謝
、潘值奈
? 單細胞動物:直接吸收,以滲透作用的方式吸收。
多細胞動物:必須通過內環境,哺乳動物為例:水→消化道→消化道上皮細胞(自由擴散)→血漿→組織液→組織細胞。
3條來源:來自飲水(主要來源),來自食物,來自物質代謝。
、扑值倪\輸:由血液循環運輸
、撬值睦
水分進入組織細胞后,除為新陳代謝提供水環境外,還參與各種代謝活動,如呼吸作用、糖類、蛋白質的水解。
、人值呐懦
單細胞動物:通過細胞膜直接排出。
多細胞動物:高等多細胞生物不能直接排出,必須通過內環境交換,由血液運輸至相應部位排出,主要途徑有4條:呼吸系統呼出少量的水,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。
、伤胶獾恼{節
①調節方式:神經—體液(激素)調節
、趨⑴c調節的器官與激素
下丘腦、垂體、抗利尿激素
、壅{節過程——負反饋調節
、视嘘P幾種組織水腫的原因分析
、傺獫{蛋白含量過低 正常時它不能通過血管壁,即血漿和組織液間的濃度差主要由它造成,其含量過低,組織液不能正;亓鳎瑥亩鴮е陆M織水腫;②由于過敏、機械的損傷使毛細血管的通透性增加,血漿蛋白滲出,造成組織水腫的現象;③急性腎小球腎炎,大分子蛋白質隨尿流失;④長期處于饑餓狀態(蛋白質營養缺乏);⑤寄生蟲等使毛細淋巴管阻塞。
5.水對生物的影響
、庞绊懮锏纳妫虎朴绊懮锓植;⑶影響動物的生活習性(如非洲肺魚的夏眠等);⑷植物的向水性等。
6.水的污染
⑴水體富營養化 淡水→水華,海洋→赤潮。
、浦亟饘傥廴 通過生物的富集作用,沿食物鏈進入人體,如20世紀五六十年代日本的水俁病。
、怯袡C物污染 大量的有機物進入水體后經微生物分解產生二氧化碳和水,消耗大量的氧氣,影響水生生物的生存。這類污染物主要來自于生活污水、食品、造紙、皮革、釀造、石油化工的工業廢水。
、扔泻ξ⑸镂廴 如大腸桿菌、寄生蟲的污染,導致水質變差,不宜飲用。
、捎卸疚镔|的污染 如酚類物質、氰化物的污染
7.模擬練習
1.水在生物體內是一種良好的溶劑,是各種化學反應的介質。下列有關水的說法哪一項是不正確的( )
A.水是光合作用的反應物和生成物,是最終的電子供體
B.當人體缺水時,血漿的滲透壓會降低,從而產生渴覺
C.核糖體中進行的化學反應有水生成
D.休眠或越冬的植物體內自由水與結合水比值下降
2.盛夏季節,在炎炎烈日下,人們悶熱難耐,此時若來到濃蔭避日的樹林下會頓覺涼爽。下列事實中,可以用來解釋其原因的是( )
、僦参锬苓M行蒸騰作用 ②植物能進行呼吸作用
、廴丝砍龊箒碚{節體溫 ④植物體在光直射時,吸收的熱量多
A.①② B.①③ C.①④ D.②③
3.下列涉及生物體內有關水的生理過程的敘述正確的是( )
A.若某氨基酸R基的羧基中的氧用18O標記,則在其參與形成多肽時,脫去的水中一定含有18O
B.基因表達的翻譯過程需要水參與
C.如果白天用含18O的水澆花草,周圍空氣中的H2O、O2中都可能有檢測出18O
D.人體因花粉過敏,血管壁通透性降低,會使水分大量積累在細胞間隙,導致組織水腫
4.將同一新鮮馬鈴薯塊莖切成4根粗細相同長為5cm的條,再將這4根馬鈴薯條分別放在不同濃度的KNO3溶液中,依次在30分鐘和4小時時測量每一根的長度,結果如圖所示。下列結論錯誤的是( )
A.a條馬鈴薯細胞通過滲透作用吸水 B.b條馬鈴薯細胞質壁分離逐漸復原
C.c條馬鈴薯細胞質壁分離 D.d條馬鈴薯細胞浸泡液濃度增加
5.為保持內環境的穩態,當人一次飲水不足時,要通過相關調節維持體內水分平衡。下列能表示調節過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,橫軸表示調節的時間)()
[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節。當一次性飲水不足、體內失水過多或吃的食物過咸時,會造成細胞外液的滲透壓會降低,低于正常值。通過神經—體液調節,在調節過程中,抗利尿激素的分泌會增多。而抗利尿激素的作用主要是促進腎小管和集合管對水分的重吸收,使得體內水分得以補充,細胞外液的滲透壓下降到正常值。若飲水過多時,兩者正好相反。
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