ib生物輔導：帶你來解析水在生物學中的應用！

來源：A加未來國際教育 ? ? ? 時間：2020-09-18 17:21

　　我們知道，水分是維持生命活動和發展的重要因素，在IB生物學，水的應用無處不在。今天A加未來IB生物輔導老師就以水為指引，帶領大家一起來串聯一下在IB生物學習中的那些和水有關的考點內容，希望對大家有所幫助。

　　1.水的存在

　　(1)細胞中的水

　　水是活細胞含量最多的化合物，約占細胞鮮重的80%～90%，在干種子和休眠時的種子中含水量較少.水在細胞中以結合水和自由水兩種形式存在，結合水在細胞中與某些大分子(如蛋白質)結合，自由水存在于多種細胞器(如線粒體，葉綠體，液泡等)和細胞質基質中.

　　實際上結合水與自由水之間沒有明確的界限.其中，自由水含量的多少決定細胞的代謝強度，細胞中(或生物體)的自由水含量越多，代謝越強，但抗性越弱；反之，則代謝減弱，但抗性增強.

　　(2)細胞外液中的水

　　多細胞植物的細胞間隙，各種分泌物(如某些漿汁等)和多細胞動物的內環境，分泌物(如消化液，淚液等)，排泄物(如尿液，汗液等)都含有水.

　　(3)生態環境中的水

　　大氣，水體，土壤等非生物環境中都含有水.

　　2.水的功能

　　水是生命存在的先決條件，生命起源于具有水的海洋，沒有水，則最基本的生命特征——新陳代謝及在其基礎上的其他特征就會消失，生命就會終結.

　　(1)生物體內的水

　　①結合水:細胞或生物體結構的組成成分.

　　②自由水:

　　a.細胞內的良好溶劑，起運輸代謝物質的作用

　　生物細胞中的有機物，無機鹽等都溶解在自由水中，動植物的許多分泌物，代謝廢物都是隨自由水而排出體外的.

　　b.新陳代謝的反應物

　　有氧呼吸等許多生化反應需要水參與.正常生活的生物，其細胞中"自由水/結合水"的比值越大，新陳代謝越旺盛，反之則越弱.

　　c.維持細胞及生物體的固有形態

　　由于細胞含有大量的水分，從而能維持細胞的緊張度.對植物而言可使枝葉挺立，便于接受陽光和葉面蒸騰，同時還可使花朵張開，利于傳粉，成熟的植物細胞失水會發生質壁分離而收縮，吸水時會變得硬挺膨脹；對動物而言，細胞失水會發生皺縮，過度吸水會脹破.

　　d.調節生物的體溫

　　水具有很高的汽化熱和比熱容，又有較高的導熱性，因此水在生物體內的不斷流動，蒸發，葉面蒸騰等能夠使熱量順利地散發，利于生物體體溫的穩定和避免被炎熱夏季的陽光灼傷.

　　e.水的其他功能

　　水分子的極性強，能使溶解于其中的許多物質解離成離子，利于生化反應的進行；水還具有潤滑作用.

　　(2)生態環境中的水——生態系統結構的組成成分

　　水是生態系統結構的重要組成成分，它保障著生物的生活和生存，影響著某些植物的形態結構，決定著陸生生物的分布，如干旱沙漠地區只有少數耐旱生物生存.另外它還是某些生物進化的重要選擇因素.

　　3.水與新陳代謝

　　(1)水分的吸收

　　①吸水原理:吸脹作用，滲透作用

　　吸脹作用靠親水性物質吸水，如干種子，分生區細胞；與細胞死活無關；親水性強弱規律:蛋白質>淀粉>纖維素，脂肪不具親水性；滲透吸水要有半透膜，靠濃度差吸水.

　　②吸水的部位和動力

　　細胞的吸水動力本質上主要來自細胞內，外液的濃度差(即滲透壓).對植物體而言，吸水外因是蒸騰作用和根壓.就吸水部位而言，植物主要靠根尖成熟區表皮細胞吸收，其次還有葉片等；單細胞動物靠細胞直接吸收，如草履蟲；低等多細胞動物靠消化腔吸收，如水螅；人和高等動物靠消化道中的胃，小腸，大腸吸收，腎小管，集合管對原尿中水的重吸收等.

　　③蒸騰作用，吸水與吸收礦質元素的關系

　　(1)蒸騰作用為水和礦質元素的吸收提供動力，與水和礦質元素的吸收無直接關系，但有利于水和礦質元素的吸收.

　　(2)水分的運輸

　　低等多細胞生物通過細胞間的滲透運輸.高等多細胞植物可通過共質體(無數活細胞原生質體通過胞間連絲形成的一個連續整體)間的滲透運輸，即通過胞間連絲運輸，這種方式速率慢；也可通過質外體運輸，即通過非原生質的部分，包括細胞壁，細胞間隙，導管運輸，這種方式速率快.高等動物則通過血液循環系統和淋巴循環系統運輸水分.

　　(3)水分的利用與產生

　　①新陳代謝利用水(消耗水)的生理過程及結構

　　a.大分子有機物的消化(水解)

　　多糖的消化，即"淀粉一麥芽糖一葡萄糖"；部位:細胞質基質(細胞內消化)，消化道(細胞外消化).

　　蛋白質的消化，即"蛋白質一氨基酸"；部位:細胞質基質(細胞內消化)，消化道(細胞外消化).

　　脂肪的消化，即"脂肪一甘油，脂肪酸"；部位:細胞質基質(細胞內消化)，消化道(細胞外消化).

　　b.肝臟和肌肉細胞中糖元的分解過程消耗水.

　　c.光合作用的光反應部位:葉綠體囊狀結構薄膜.

　　d.有氧呼吸的第二階段部位:線粒體.

　　e.ATP的水解過程部位:細胞質基質，葉綠體基質，線粒體等.

　　f.ATP水解成ADP和Pi時消耗水.

　　②細胞中產生水的結構及代謝