
細胞中的水自由水和結(jié)合水的相互轉(zhuǎn)化細胞中的無機鹽
生物體的含水量一般為60%~95%,有些水生生物甚至更高,水是細胞中含量最多的無機物。影響生物體含水量的因素: 1. 生物種類:水生生物>陸生生物。2. 生長發(fā)育時期:幼兒時期>成年時期>老年時期, 作物幼嫩部分>作物成熟部分3. 組織、器官種類和代謝程度:血液>骨骼?。狙例X
對于生物來說是不是水分越多越好?不是的,如長期浸泡在水中的陸生植物會因為氧氣供應(yīng)不足而死亡。
水是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分;(細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分)水是細胞內(nèi)的良好溶劑,許多種物質(zhì)必須溶解在水中,細胞內(nèi)的許多化學反應(yīng)也都需要有水的參與;(是細胞內(nèi)良好的溶劑,能參與生物化學反應(yīng))多細胞生物體的絕大多數(shù)細胞必須浸潤在以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境中;(為細胞提供液體環(huán)境)通過水在生物體內(nèi)的流動,可以把營養(yǎng)物質(zhì)運送到各個細胞。同時,也把各個細胞在代謝中產(chǎn)生的廢物運送到排泄器官或者直接排出體外。(運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物)
水分子是極性分子:水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成,氫原子以共用電子對與氧原子結(jié)合,由于氧對共用電子的吸引力比氫強,因此水分子中氧的一端略帶負電荷,而氫的一端略帶正電荷,水分子具有極性。水是良好的溶劑:水分子是極性分子,生命活動中很多分子都是極性分子,易與水結(jié)合,因此水是非常理想的溶劑,是生命活動中各種化學反應(yīng)的理想介質(zhì);水能溶解許多化學物質(zhì),也有利于各種物質(zhì)在生物體內(nèi)的運輸。水具有流動性:水分子間靠氫鍵結(jié)合,而氫鍵比較弱,易被破壞,故氫鍵不斷地斷裂,又不斷地形成,使水在常溫下能夠維持液體狀態(tài),具有流動性。水具有較高的比熱容,可以緩解溫度變化:當環(huán)境溫度變化快的時候,水的溫度變化相對較慢,水可以緩解溫度變化,以水為介質(zhì)的生命體系可以維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài),使生物體少受外界溫度變化的影響。
一種特殊的分子間的作用力。分子間的氫鍵使分子結(jié)合起來,形成鏈狀、環(huán)狀、層狀或立體的空間結(jié)構(gòu)。當水被加熱時,熱能首先破壞氫鍵,水吸收和貯存了大量的熱。反之,當水冷卻時,氫鍵形成,水可以向周圍環(huán)境釋放大量的熱。并不是只能在水分子彼此之間才形成氫鍵
自由水:由于氫鍵的不穩(wěn)定性,細胞中的水絕大多數(shù)呈游離狀態(tài),可以自由流動,叫做自由水,比如血液中的水。自由水的占比大約占細胞內(nèi)全部水分的95.5%,是細胞內(nèi)良好的溶劑。結(jié)合水:一部分水與細胞內(nèi)其他的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多糖相結(jié)合,失去流動性和溶解性,叫做結(jié)合水。比如心臟中的水。結(jié)合水的占比大約占細胞內(nèi)全部水分的4.5%,結(jié)合水是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分,賦予各種組織、器官一定形狀、硬度和彈性。
自由水與結(jié)合水相對含量與細胞代謝、抗逆性的關(guān)系
植物的抗逆性是指植物具有抵抗不利環(huán)境的某些性狀,比如抗寒性、抗旱性、抗鹽性、抗病蟲害等。
種子的貯存前曬干是為了降低自由水含量,降低代謝速率,以延長貯存時間
升高溫度時,自由水增多;反之,結(jié)合水增多
自由水含量越多,細胞代謝越旺盛;反之,細胞代謝越緩慢
結(jié)合水含量越多,細胞抗逆性越強;反之,細胞抗逆性越弱
1. (2020·江西高一期末)關(guān)于生物體內(nèi)水分的敘述,錯誤的是( )A. 水可以作為反應(yīng)物參與細胞代謝 B. 生物體的含水量隨著生物種類的不同有所差異 C. 處于休眠狀態(tài)的小麥種子中通常不含水分 D. 黃瓜幼苗體內(nèi)的水分占其鮮重的絕大部分
1. (2020·江西高一期末)關(guān)于生物體內(nèi)水分的敘述,錯誤的是( C )A. 水可以作為反應(yīng)物參與細胞代謝 B. 生物體的含水量隨著生物種類的不同有所差異 C. 處于休眠狀態(tài)的小麥種子中通常不含水分 D. 黃瓜幼苗體內(nèi)的水分占其鮮重的絕大部分【解析】選C。處于休眠狀態(tài)的小麥種子含水量較少,但并非不含水分,C錯誤。
2. (2021·江蘇南京期末)下列關(guān)于細胞中的水的敘述,錯誤的是( )A. 自由水是細胞內(nèi)的良好溶劑 B. 結(jié)合水是組成細胞結(jié)構(gòu)的重要成分 C. 水是構(gòu)成細胞的重要化合物之一 D. 代謝旺盛的細胞中自由水含量一般較少
2. (2021·江蘇南京期末)下列關(guān)于細胞中的水的敘述,錯誤的是( D )A. 自由水是細胞內(nèi)的良好溶劑 B. 結(jié)合水是組成細胞結(jié)構(gòu)的重要成分 C. 水是構(gòu)成細胞的重要化合物之一 D. 代謝旺盛的細胞中自由水含量一般較少【解析】選D。在代謝旺盛的細胞中,自由水的含量一般較多,D錯誤。
3. 2020年3月22日是第28個“世界水日”。水污染、水資源短缺導致的水危機日趨嚴重,研究表明,80%的疾病是由水污染引起的。下列有關(guān)生物體內(nèi)水的敘述,錯誤的是( )A. 生物的種類不同,生物體內(nèi)的含水量可能不同 B. 水在病變細胞中以結(jié)合水和自由水的形式存在 C. 失去大量自由水的種子仍保持其生理活性D. 冬季植物體內(nèi)自由水含量相對增多,以增強植物的抗寒能力
3. 2020年3月22日是第28個“世界水日”。水污染、水資源短缺導致的水危機日趨嚴重,研究表明,80%的疾病是由水污染引起的。下列有關(guān)生物體內(nèi)水的敘述,錯誤的是( D )A. 生物的種類不同,生物體內(nèi)的含水量可能不同 B. 水在病變細胞中以結(jié)合水和自由水的形式存在 C. 失去大量自由水的種子仍保持其生理活性D. 冬季植物體內(nèi)自由水含量相對增多,以增強植物的抗寒能力【解析】選D。冬季植物體內(nèi)自由水含量相對減少,以增強植物的抗寒能力。
4. 下列關(guān)于水的說法,不正確的是( )A. 水生生物和陸生生物活細胞中含量最高的化合物都是水 B. 水是生命之源,一切生命活動都離不開水 C. 細胞衰老時,自由水與結(jié)合水的比值會降低D. 一般而言,抗干旱的植物體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值與一般植物相比要高
4. 下列關(guān)于水的說法,不正確的是( D )A. 水生生物和陸生生物活細胞中含量最高的化合物都是水 B. 水是生命之源,一切生命活動都離不開水 C. 細胞衰老時,自由水與結(jié)合水的比值會降低D. 一般而言,抗干旱的植物體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值與一般植物相比要高【解析】選D。水是活細胞內(nèi)含量最高的化合物,A正確;生物體內(nèi)的各種生化反應(yīng)都必須在以水為基礎(chǔ)的環(huán)境中進行,離開水,一切生命活動都將不能進行B正確;與幼嫩的細胞相比,衰老的細胞內(nèi)自由水的含量下降,則自由水與結(jié)合水的比值會降低,C正確;細胞內(nèi)結(jié)合水含量上升時,會增強其抗旱、抗寒等抗性,因而抗干旱植物體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值與一般植物相比要低,D錯誤。
轉(zhuǎn)化條件 自由水 結(jié)合水轉(zhuǎn)化原因1. 水分子與細胞內(nèi)的親水性物質(zhì)如蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等以氫鍵相結(jié)合。2. 溫度升高,水分子的動能增加,會逃脫氫鍵的束縛成為自由水。轉(zhuǎn)化實例1. 烘干種子時,部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水散失掉。2. 水果放入冰箱冷藏時,部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水。
自由水和結(jié)合水的功能驗證
細胞內(nèi)水的存在形式及變化規(guī)律:①環(huán)境惡化——自由水↓,結(jié)合水↑。②細胞衰老——自由水↓,結(jié)合水↑。③生命活動增強——自由水↑,結(jié)合水↓。
1. 生物體內(nèi)含水量可變化,且自由水和結(jié)合水可相互轉(zhuǎn)化。如圖所示曲線錯誤的是( )
1. 生物體內(nèi)含水量可變化,且自由水和結(jié)合水可相互轉(zhuǎn)化。如圖所示曲線錯誤的是( D )【解析】選D。自由水含量與細胞代謝強度呈正相關(guān),細胞代謝加快,則自由水含量增加,結(jié)合水含量減少,A項正確;隨著年齡的增長,生物體內(nèi)細胞代謝逐漸減弱,則自由水/結(jié)合水的值逐漸減小,B項正確;小麥開花后時間即小麥種子成熟時間越長,小麥種子中的水分含量越少,C項正確;9月至 11 月,溫度逐漸降低,則植物體內(nèi)結(jié)合水含量相對上升,而自中水含量相對下降,即結(jié)合水/自由水比值逐漸增大,植物抗寒能力增強,D項錯誤。
2. (2020·包頭一中高一期末)在寒冷天氣下,農(nóng)作物細胞中自由水與結(jié)合水的比值及農(nóng)作物抗寒性都發(fā)生了相應(yīng)變化,圖中能正確描述這種變化的是( )
2. (2020·包頭一中高一期末)在寒冷天氣下,農(nóng)作物細胞中自由水與結(jié)合水的比值及農(nóng)作物抗寒性都發(fā)生了相應(yīng)變化,圖中能正確描述這種變化的是( D )【解析】選D。寒冷天氣下,細胞中的自由水相對減少,而結(jié)合水則相對增多,細胞抵抗寒冷環(huán)境的能力增強。
3. 下列關(guān)于植物體內(nèi)水分的敘述,錯誤的是( )A. 植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸B. 水是構(gòu)成葉肉細胞的重要化合物之一C. 自由水可作為細胞內(nèi)化學反應(yīng)的反應(yīng)物D. 同種植物萌發(fā)種子的含水量與休眠種子的相同
3. 下列關(guān)于植物體內(nèi)水分的敘述,錯誤的是( D )A. 植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸B. 水是構(gòu)成葉肉細胞的重要化合物之一C. 自由水可作為細胞內(nèi)化學反應(yīng)的反應(yīng)物D. 同種植物萌發(fā)種子的含水量與休眠種子的相同【解析】選D。同種植物萌發(fā)種子的含水量與休眠種子的不同。萌發(fā)種子的自由水含水量比休眠種子高,D錯誤。
4. 下圖為對剛收獲的種子所做的一系列處理,據(jù)圖分析,下列有關(guān)說法正確的是( )A. ①和②均有生命活力,但是含水量不同B. ①→②的過程中沒有發(fā)生水存在形式之間的轉(zhuǎn)化C. ④和⑤是同一種物質(zhì),但是在細胞中的存在形式不同D. ②不含水分,可作為種子貯藏
4. 下圖為對剛收獲的種子所做的一系列處理,據(jù)圖分析,下列有關(guān)說法正確的是( C )A. ①和②均有生命活力,但是含水量不同B. ①→②的過程中沒有發(fā)生水存在形式之間的轉(zhuǎn)化C. ④和⑤是同一種物質(zhì),但是在細胞中的存在形式不同D. ②不含水分,可作為種子貯藏【解析】選C。失去結(jié)合水的②不再具有生命活力,A錯誤;烘干過程中部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水散失,B錯誤;④和⑤都是水,但是在細胞中的存在形式不同,④是來自細胞中的自由水,⑤主要是來自細胞中的結(jié)合水,C正確;②不再具有生命活力,不能作為種子貯藏,D 錯誤。
無機鹽在細胞中含量很少,約占細胞鮮重的1%~1.5%。大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在于細胞中,例如陽離子Na+,K+,Ca2+,Mg2+,F(xiàn)e2+, Fe3+,陰離子Cl-,SO42-,PO43-,HCO3-等;少數(shù)以化合物的形式存在于細胞中,如構(gòu)成骨骼、牙齒中的鈣以化合物磷酸氫鈣(CaHPO4)和羥基磷灰石結(jié)晶[Ca10(PO4)6(OH)2]兩種形式存在。
無機鹽存在對于生物體的意義
無機鹽是構(gòu)成生物體內(nèi)復雜化合物的重要組成成分。無機鹽可以維持生物體內(nèi)正常的生命活動和功能。無機鹽可以維持細胞正常的形態(tài)和功能。無機鹽維持細胞的滲透壓平衡。無機鹽可以維持細胞的酸堿平衡。
【拓展】無機鹽調(diào)節(jié)滲透壓平衡
在機體內(nèi)形成滲透壓的有效物質(zhì)包括有機物和無機物。 由于體內(nèi)無機鹽的濃度、解離程度都比有機物高得多,所以體液中無機鹽提供的滲透壓最大,而有機物提供的滲透壓很小。 細胞內(nèi)液及細胞外液的容積決定于它們的滲透壓,當機體細胞內(nèi)外的滲透壓恒定時,組織細胞的形態(tài)和機能才能維持正常。
【拓展】無機鹽調(diào)節(jié)酸堿平衡
動物的體液具有正常的pH值,如人的血漿pH值為7.35-7.45。 在酸堿平衡的維持中,無機鹽直接參與了緩沖對的構(gòu)成。血液中最主要的緩沖對是由碳酸氫鈉(鉀)和碳酸所構(gòu)成的,即 NaHCO3/H2CO3,或KHCO3/H2CO3。 除此之外,還存在其他的緩沖對。在血漿中有Na2HPO4,NaH2PO4、血漿蛋白質(zhì)鈉鹽/蛋白質(zhì)等。在紅細胞中有K2HPO4/KH2PO4、紅細胞蛋白體系鉀鹽/紅細胞蛋白(血紅蛋白鉀鹽/血紅蛋白、氧合血紅蛋白鉀鹽/氧合血紅蛋白)等緩沖對,共同調(diào)節(jié)著機體的酸堿平衡。
設(shè)計實驗:證明某一種或幾種有機鹽是某種植物所必須的礦質(zhì)元素。
說明:實驗組和對照組除了是否加入X無機鹽之外,其他的實驗條件要求相同且適宜。注意出現(xiàn)缺素癥之后再補充X無機鹽,形成前后對比,使實驗結(jié)果更有說服力。
1. 為了確定某元素是否為植物的必需元素,應(yīng)采取的方法是( )A. 檢測正常葉片中該元素的含量B. 分析根系對該元素的吸收過程C. 分析環(huán)境條件對該元素吸收的影響D. 觀察含全部營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中,去掉該元素前后植株的生長發(fā)育狀況
1. 為了確定某元素是否為植物的必需元素,應(yīng)采取的方法是( D )A. 檢測正常葉片中該元素的含量B. 分析根系對該元素的吸收過程C. 分析環(huán)境條件對該元素吸收的影響D. 觀察含全部營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中,去掉該元素前后植株的生長發(fā)育狀況【解析】選D。某種元素是否是植物的必需元素通常用溶液培養(yǎng)法。在人工配制的完全培養(yǎng)液中,除去某種礦質(zhì)元素,然后觀察植物的生長發(fā)育情況;如果植物的生長發(fā)育仍正常,說明該元素不是植物所必需的;如果植物的生長發(fā)育不正常(出現(xiàn)特定的缺乏癥狀),且只有補充了該種元素(其他元素無效)后,植物的生長發(fā)育又恢復正常(癥狀消失),說明該元素是植物生長必需的礦質(zhì)元素。
2. 下列關(guān)于無機鹽的敘述,錯誤的是( )A. 缺鐵性貧血是體內(nèi)缺乏鐵,不能合成血紅蛋白引起的B. Mg2+是構(gòu)成葉綠素的成分之一,缺Mg2+會影響光合作用的進行C. 細胞中的無機鹽大多數(shù)以化合物的形式存在,如CaCO3是骨骼、牙齒的主要成分D .碘是合成甲狀腺激素的原料,所以常在食鹽中加碘
2. 下列關(guān)于無機鹽的敘述,錯誤的是( C )A. 缺鐵性貧血是體內(nèi)缺乏鐵,不能合成血紅蛋白引起的B. Mg2+是構(gòu)成葉綠素的成分之一,缺Mg2+會影響光合作用的進行C. 細胞中的無機鹽大多數(shù)以化合物的形式存在,如CaCO3是骨骼、牙齒的主要成分D .碘是合成甲狀腺激素的原料,所以常在食鹽中加碘【解析】選C。鐵是血紅素的組成成分,缺鐵則不能合成血紅蛋白;Mg2+是葉綠素的組成成分,缺Mg2+植物則不能合成葉綠素,進而影響光合作用;細胞中的無機鹽大多數(shù)以離子的形式存在;碘是合成甲狀腺激素的原料,在食鹽中加碘是為了預(yù)防因食物中缺碘而引起的地方性甲狀腺腫大。
3. 關(guān)于細胞中無機鹽的相關(guān)敘述正確的是( )A. 無機鹽都是以離子形式存在于細胞中的B. 人大量出汗會排出過多的無機鹽,導致體內(nèi)的水鹽平衡和酸喊平衡失調(diào),這時應(yīng)多喝淡鹽水C. 哺乳動物血液中鈣離子含量太低,會出現(xiàn)抽搐等癥狀,說明無機鹽對于維持細胞酸堿平衡非常重要D. 無機鹽在細胞中含量很少,所含元素都屬于微量元素
3. 關(guān)于細胞中無機鹽的相關(guān)敘述正確的是( B )A. 無機鹽都是以離子形式存在于細胞中的B. 人大量出汗會排出過多的無機鹽,導致體內(nèi)的水鹽平衡和酸喊平衡失調(diào),這時應(yīng)多喝淡鹽水C. 哺乳動物血液中鈣離子含量太低,會出現(xiàn)抽搐等癥狀,說明無機鹽對于維持細胞酸堿平衡非常重要D. 無機鹽在細胞中含量很少,所含元素都屬于微量元素【解析】選B。細胞中的無機鹽絕大多數(shù)以離子的形式存在,A錯誤;哺乳動物血液中鈣離子含量太低,會出現(xiàn)抽搐等癥狀,說明無機鹽對于維持細胞和生物體的正常生命活動有重要作用,C錯誤;無機鹽所含的元素也有大量元素,D錯誤。
4. 英國醫(yī)生塞達尼?任格在對離體蛙心進行的實驗中發(fā)現(xiàn),用不含鈣的生理鹽水灌注蛙心,其收縮不能維持;用含有少量鈣和鉀的生理鹽水灌注時,蛙心可持續(xù)跳動數(shù)小時。實驗說明鈣鹽和鉀鹽( )A. 是細胞中某些復雜化合物的重要組成成分B. 對維持生物體的生命活動有重要作用C. 對維持細胞的形態(tài)有著重要作用D. 為蛙心的持續(xù)跳動提供能量
4. 英國醫(yī)生塞達尼?任格在對離體蛙心進行的實驗中發(fā)現(xiàn),用不含鈣的生理鹽水灌注蛙心,其收縮不能維持;用含有少量鈣和鉀的生理鹽水灌注時,蛙心可持續(xù)跳動數(shù)小時。實驗說明鈣鹽和鉀鹽( B )A. 是細胞中某些復雜化合物的重要組成成分B. 對維持生物體的生命活動有重要作用C. 對維持細胞的形態(tài)有著重要作用D. 為蛙心的持續(xù)跳動提供能量【解析】選B。題干中的無機鹽是離子態(tài)不是化合態(tài)的,說明了無機鹽是生物體進行正常生命活動的必要條件,A錯誤,B正確;題干中使用的是含少量鈣和鉀的鈉鹽溶液,對滲透壓影響不大,C錯誤;無機鹽不能提供能量,D錯誤。
這是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》第2節(jié) 細胞中的無機物教課課件ppt,共18頁。PPT課件主要包含了討論一,結(jié)合水,自由水,可流動,失去流動性,討論2,運輸營養(yǎng)物質(zhì)和廢物,水的生理功能,細胞中的無機鹽,討論5等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)必修1《分子與細胞》第2節(jié) 細胞中的無機物教課內(nèi)容ppt課件,共29頁。PPT課件主要包含了看表討論,水是細胞內(nèi)良好的溶劑,水分子是極性分子,自然界水的存在形式,細胞中的水如何存在,分析討論,自由水,結(jié)合水,無機鹽,%15%等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》第2節(jié) 細胞中的無機物多媒體教學ppt課件,共58頁。PPT課件主要包含了必備知識·聚焦概念,NO1,重要組成部分存,呈游離,相結(jié)合,良好的溶劑,生物化學反應(yīng),營養(yǎng)物質(zhì),代謝廢物,關(guān)鍵能力·突破重難等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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