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专题一 非生命物质与生命活动一 水与生命活动（一） 水的存在形式与基本功能1 结合水：细胞结构的重要组成成分。2 自由水：细胞内的良好溶剂，运输物质的媒介。 自由水在细胞内的含量与生命活动旺盛程度呈正相关。水在细胞中含量最多（鲜重）（二） 水分代谢：1 植物体内的水分代谢（1） 水分的吸收，运输，利用，丧失水分的吸收： 吸胀作用： 亲水性物质 蛋白质淀粉纤维素 干燥的种子，根尖分生区细胞 渗透吸水：渗透作用水分子（或其它溶剂分子）透过半透膜从低浓度向高浓度的扩散，叫做渗透作用。 渗透作用产生必须具备的两个条件：一是具有一层半透膜；二是这层半透膜两侧的溶液具有浓度差。 细胞渗透作用产生的两个条件：一是把原生质层（细胞膜，液泡膜和这两层膜之间的原生质）看作是一层半透膜； 二是细胞液与细胞外界溶液（土壤溶液）之间的浓度差。 细胞外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失水表现出质壁分离的现象。细胞外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞通过渗透作用吸水表现出质壁分离后复原的现象。一次性施肥过多造成土壤溶液浓度过大，出现“烧苗”现象。 水分的运输 途径： 根部导管茎部导管叶中的导管 动力： 蒸腾作用 移栽植物时，根部受伤，要去掉部分枝叶，降低蒸腾作用。 阴生植物抗蒸腾作用差，强光下蒸腾作用过强，水分丧失过多，不能正常生长。 从生态因子的角度分析，水是限制陆生生物分布的主要限制因子之一。水分的利用，丧失 95%99%通过气孔丧失 气孔开闭可调节，气孔关闭影响CO2进入叶肉细胞，影响光合作用进行。（2） 水与矿质代谢 植物根毛区细胞吸收矿质元素是一个主动运输的过程。该过程需要载体和呼吸作用为其提供能量（ATP）。 矿质离子的吸收（主动运输）与水分的吸收（渗透作用）是两个相对独立的过程。联系是：1.矿质元素必须溶解在水中成离子状态才能被植物吸收和利用。2.矿质离子的吸收增加了细胞液浓度,从而也促进了水分的吸收。3.水分的运输及时将已吸收的矿质离子运走，在一定程度上促进矿质离子的吸收。（3） 水与光和作用 水是光合作用的产物，也是光合作用的原料。 水是进行光合作用的介质。 联系：叶肉细胞缺水，气孔关闭，影响CO2扩散进入细胞，从而影响光合作用。（4） 水与呼吸作用 水是呼吸作用的产物，也是呼吸作用的原料。 水是进行呼吸作用的介质。 联系： 种子的呼吸作用会随种子的含水量增加而增加，干燥利于种子储存，潮湿缩短种子寿命。 土壤中的水分和氧气供应往往是相矛盾的，水分过多影响土壤通气，植物根细胞因缺氧进行无氧呼吸产生酒精毒害细胞，出现烂根烂芽现象。 2动物体内的水分代谢 水分的吸收： 单细胞动物通过渗透作用直接从外界环境吸水。 多细胞动物细胞吸水必须通过内环境，水通过渗透作用进入消化道上皮，再通过渗透作用进入血液，由血液循环运输到各组织细胞。血浆与组织液之间的渗透压差主要取决于血浆与组织液之间的蛋白质分子的浓度差。因某种原因（肾小球肾炎，花粉过敏，营养不良，毛细淋巴管堵塞等）导致血浆中蛋白质减少，或组织液中蛋白质增多，就会相应造成血浆渗透压降低，组织液渗透压增加，从而使组织液增多，出现组织水肿现象。 水分的利用 水分进入细胞后为新陈代谢提供水的环境。 参与呼吸作用，糖类和蛋白质的水解与合成等。 水分的排出 单细胞动物通过伸缩泡排出水分（耗能）。 多细胞动物细胞排出水分必须通过内环境，主要由三条途径排出：一是通过呼吸系统；二是通过皮肤；三是通过肾脏分泌尿液（最主要途径，受内分泌调节）排出水分。此外患肠胃炎时，消化道分泌消化液排出水分是导致体内失水的主要原因。二.化学元素与生命活动 1.组成生命有机体的化学元素 C H O N P S K Ca Mg Fe Mn B Zn Mo Cu （铁猛碰新木桶）基本元素 主要元素 大量元素 微量元素2.化学元素的基本功能 组成原生质的成分.多种化合物的组成成分.影响生物体的生命活动.任何一种有机物都含C.H.O。糖类只含C.H.O，固称为碳水化合物。通式是（CH2O）。蛋白质除了C.H.O外还含有N.S.核酸中除了C.H.O外还含有N.P。 N构成蛋白质和核酸的必需元素，是生命核心元素之一。就植物而言，N主要以铵态氮(NH4+)和硝态氮（NO2-，NO3-）的形式被植物吸收。N是叶绿素的成份。N在植物体内形成不稳定的化合物，可以自由移动，缺氮时导致老叶先黄。N是蛋白质和核酸的必需元素，缺氮影响植物生命活动的各个方面，如光合作用，呼吸作用等。土壤中与N形成的所有无机化合物都能溶于水，所以土壤中的N都是以各种离子的形式存在的，如NH4+，NO2-，NO3-等，无机态氮在土壤中是不能储存的，很容易被雨水冲走，所以N在土壤中是不能贮存的很容易被雨水冲走，所以N是土壤中最容易缺少的矿质元素。N可以储存在有机物中，所以腐殖质丰富的土壤中氮的储量较为丰富。N是一种容易造成水域生态系统富营养化的一种化学元素，淡水生态系统中的富营养化成为“水华”，海洋生态系统中的富营养化成为“赤潮”。对动物而言，只能利用有机态氮，最常利用的形式是氨基酸，动物体内缺N，实际就是缺少氨基酸，就会影响动物体的生长发育。P是构成核酸和ATP的必需元素，是组成细胞质和细胞核的主要成分。对植物而言，P主要以HPO2-，H2PO4-的形式被植物根吸收。两种离子在土壤中的多少取决于土壤溶液的pH值；pH值较低时H2PO4-状态的离子较多，pH值较高时状态的离子较多。植物体内缺P会影响到DNA的复制和RNA的转录，从而影响植物的生长和发育。P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递，因为ATP和ADP中都含有磷酸。P对生命活动是必需的，但P也是造成水域生态系统富营养化的一种元素。Mg是叶绿素的组成元素之一， Mg在植物体内是可以移动的一种元素，所以缺Mg时植物常表现出老叶先失绿。以离子状态存在的Mg是许多重要酶的活化剂。 3.植物的矿质代谢矿质元素:指除C,H,O外,植物通过根系从体壤中吸收的元素.矿质元素的确定通过水培法实验,用缺少某种元素的不完全培养液,用对照的方法,观察它能否完成整个生命周期,如生长发育过程中出现病变,不能完成整个生命周期,而添加这种元素后恢复正常并完成整个生命周期,则这种元素就可以确定为是植物的必需元素.矿质代谢包括矿质元素的吸收,运输和利用. 植物对矿质元素的吸收是主动运输过程,该过程需要载体,载体具专一性,所以植物对矿质离子的吸收具有选择性,植物吸收矿质离子的速度与溶液中该离子的浓度是不成比例的. 植物对矿质元素的运输有两种方式:纵向运输-利用导管,通过蒸腾作用,不耗能. 横向运输-主动运输,耗能植物对矿质元素的利用取决于矿质离子在植物体内的存在状态， K 离子状态 可重复利用 病变部位常在老熟部位 N，P，Mg 不稳定化合物 可重复利用 病变部位常在老熟部位 Ga ，Fe 稳定化合物 不可重复利用 病变部位常在幼嫩部位4动物体内的无机盐代谢 无机盐的吸收 以离子形式，多数以主动运输方式吸收。单细胞动物直接从外界环境中吸收无机盐离子，多细胞动物只有通过内环境才能从外界环境中吸收无机盐离子。 无机盐的功能 一是动物的结构成分，二是对动物体生命活动具有调节作用。 N是蛋白质的组织成分，参与细胞和生物体的结构。酶是蛋白质，某些激素也是蛋白质，这些物质对生命活动具调节作用。 P是核酸，磷脂的组成成分。参与了细胞和生物体的结构。ATP含磷酸，磷酸也参与了动物体内代谢活动。 Na在动物体内是一种必需元素，只要以离子状态存在。但在植物体内不是必需元素。Na+可以促进小肠绒毛上皮细胞对葡萄糖和氨基酸的吸收。在神经冲动的发生和传导过程中起重要作用。 Ca在动物体内既是一种结构成分（如骨骼和牙齿种主要是钙盐），对生命活动也具有调节作用，如哺乳动物血液中Ca+ 浓度过低，动物就会出现抽搐。血液中的Ca+具有促进血液凝固的作用，如果用柠檬酸钠或草酸钠除掉血液中的Ca+ ，血液就不会发生凝固。人体长期缺钙，幼儿会得佝偻病，成人会的骨质疏松症。预防和治疗的方法是服用活性钙和维生素D。 Fe在哺乳动物体内是血红蛋白的一种成份，没有Fe就不能合成血红蛋白。血红蛋白中的Fe是二价铁，三价铁是不能利用的。铁都是以二价铁离子的形式被吸收的。铁也是某些酶的活化中心。 无机盐的排出单细胞动物无机盐直接被排到外界环境中。多细胞动物体内细胞排出无机盐必须通过内环境。多细胞动物（以哺乳动物为例）排出无机盐的途径主要有两条：一是通过肾脏，以尿液的形式排出体外；二是通过皮肤，皮肤的汗腺分泌汗液。前者是主要的。但如果一个人在高温环境中时间过长，大量长时间出汗，会因通过汗液排出过多的无机盐而影响生命活动的正常进行，这时需喝一些淡的食盐水，以补充无机盐，保证生命活动的正常进行。4.生物固氮指固氮微生物将大气中的氨还原成铵的过程。 （1）固氮微生物种类： 共生固氮微生物： 如根瘤菌 具专性 ，大豆根瘤菌只侵入大豆的根；蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆，豇豆，菜豆的根，原因是豆科植物的根毛能够分泌一类特殊的蛋白质，根瘤菌细胞表面存在着多糖物质，只有同族豆科植物的根毛分泌的蛋白质与同族根瘤菌细胞表面的多糖物质才能产生特异性结合。根瘤菌与豆科植物共生过程中，建立了互生关系，豆科植物为根瘤菌提供碳水化合物和能量，根瘤菌为豆科植物提供化合态氮（NH3）.根瘤菌侵入根内，刺激根内薄壁细胞分裂，该处组织彭大，形成根瘤。 自生固氮微生物：如圆褐固氮菌具较强的固氮能力；并且能够分泌生长素，促进植物生长和果实发育。 （2）氮循环及生物固氮的意义： 氮素在自然界中有多种存在形式，其中数量最多是大气中的氮气。 生物体内有机氮的合成：植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮，动物直接或间接以植物为食，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮， 这一过程称为生物体内有机氮的合成。 氨化作用是指 ：动植物遗体，排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨的过程。 硝化作用是指：在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在消化细菌的作