高中生物 第二章 組成細(xì)胞的分子 第五節(jié) 細(xì)胞中的無機(jī)物素材 新人教版必修1

1、第5節(jié)細(xì)胞中的無機(jī)物文字素材1.水的物理化學(xué)性質(zhì)與生命的關(guān)系水是生命的源泉?；罴?xì)胞中絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是在水環(huán)境中進(jìn)行的。水在許多生物化學(xué)反應(yīng)中是一個(gè)活潑的參與者，而且是大分子（如蛋白質(zhì)）性質(zhì)的重要決定因素。水之所以成為生命活動中最重要的溶劑，是由它的物理化學(xué)性質(zhì)所決定的，而它的物理化學(xué)性質(zhì)取決于它的分子結(jié)構(gòu)，即水是一個(gè)帶有氫鍵的極性分子。水的極性分子結(jié)構(gòu)特性決定了它有許多獨(dú)特的物理性質(zhì)：較高的介電常數(shù)、比熱、蒸發(fā)熱、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)及抗張強(qiáng)度等（表10）。表10 一些常見物質(zhì)的物理性質(zhì) 熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/蒸發(fā)熱/Jg-1比熱/Jg-1熔解熱/Jg-1水乙醇丙酮乙酸乙酯氯仿0-114-95-84-63 10

2、078567761 2 257.2852.7522.5426.4246.6 4.1842.4292.2071.9190.945334.4104.196.1 水的介電常數(shù)是溶液中最高的，這就意味著按單位容積計(jì)算，沒有任何溶劑能比水溶解更多種類和數(shù)量的溶質(zhì)，所以水成為最理想的生物溶劑。比熱是指提高單位數(shù)量的某物質(zhì)單位溫度所需要的熱量。水的比熱在液體中排第二位（汞的比熱最大），這種高比熱特性意味著水的溫度相對不容易發(fā)生改變，可作為熱的緩沖劑，這樣以水為介質(zhì)的生命體系就可以維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，使生物體少受外界溫度變化的影響。蒸發(fā)熱是指在恒定溫度下，使某物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)所需要的熱量。水的蒸發(fā)熱大，

3、能為部分脊椎動物所利用， 以汗水的蒸發(fā)作為一種冷卻機(jī)制；同樣，對于植物來說也是非常重要的，植物葉片通過水分蒸發(fā)消耗過多吸收的光能，從而避免溫度升高對細(xì)胞造成傷害。氫鍵使水的沸點(diǎn)高達(dá)100 ，所以在正常溫度下，水是液體，有利于生命活動的進(jìn)行。水的熔解熱最高，這樣在臨近結(jié)冰溫度時(shí)，溫度下降的趨勢大大降低，從而防止了零度以下的快速降溫，這對于地球氣溫的調(diào)節(jié)以及水生生物的生存都有十分重要的意義。物體抵抗拉力而不被拉斷的能力稱為抗張強(qiáng)度。由于水分子間的內(nèi)聚力（水分子間的氫鍵使水分子具有的相互吸引力），水具有很高的抗張強(qiáng)度，因此，水柱可以抵抗外界的拉力而不會被拉斷，這種特性在植物體內(nèi)水和無機(jī)鹽的向上運(yùn)輸中

4、發(fā)揮著重要作用；即使冰的密度低于水而能漂浮水上的現(xiàn)象，對水生生物的生活也很重要。水的表面張力可以維持植物導(dǎo)管中水流的連續(xù)性。細(xì)胞的含水量與其生理活動是否活躍常常是密切相關(guān)的。當(dāng)細(xì)胞含水量充足時(shí)其生理活動常較活躍，而當(dāng)含水量降低時(shí)細(xì)胞的生命活動也會減弱。植物細(xì)胞所具有的膨壓也是通過水分的平衡建立起來的。另外，水的熱傳導(dǎo)性在非金屬物質(zhì)中是最好的，水的黏度是較低的，水還具有滲透作用等，這些對于生命活動來說都是至關(guān)重要的。綜上所述，水是細(xì)胞中各種生物化學(xué)反應(yīng)的基本介質(zhì)，是生命的源泉。2.無機(jī)鹽在調(diào)節(jié)酸堿平衡中的作用下面以動物體為例來介紹無機(jī)鹽在調(diào)節(jié)酸堿平衡中的作用。動物的體液具有正常的pH值，如人的血

5、漿pH值約為7.357.45，在酸堿平衡的維持中，無機(jī)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，還存在有其他的緩沖對。在血漿中有Na2HPO4/NaH2PO4、血漿蛋白質(zhì)鈉鹽/蛋白質(zhì)等，在紅細(xì)胞中有K2HPO4/KH2PO4、紅細(xì)胞蛋白體系鉀鹽/紅細(xì)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，這些緩沖對對于調(diào)節(jié)體液的酸堿平衡都是很有效的。3.無機(jī)鹽在調(diào)節(jié)滲透壓中的作用滲透壓是衡量溶液中溶質(zhì)濃度的一種方法，其計(jì)算公式為=CRT，其中C為溶液中溶質(zhì)的濃度，R是氣體常數(shù)，

6、T為熱力學(xué)溫度。由公式可以看出，溶液中滲透壓的高低與溶液中溶質(zhì)粒子的大小、電荷的多少及其化學(xué)性質(zhì)無關(guān)，而取決于溶液中溶質(zhì)粒子的濃度。在機(jī)體內(nèi)引起滲透壓的有效物質(zhì)包括有機(jī)物和無機(jī)物。由于體內(nèi)無機(jī)鹽的濃度、解離程度都比有機(jī)物高得多，所以體液中無機(jī)鹽提供的滲透壓最大，而有機(jī)物提供的滲透壓很小。細(xì)胞內(nèi)液及細(xì)胞外液的容積決定于它們的滲透壓，只有當(dāng)機(jī)體細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓恒定時(shí)，組織細(xì)胞的形態(tài)和機(jī)能才能維持正常，各種正常的物質(zhì)代謝才能有條不紊地進(jìn)行，這是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的一個(gè)極為重要的方面。4.人體對無機(jī)鹽的需求（部分）表11 人體對無機(jī)鹽的需求表（部分） 無機(jī)鹽功 能每日需要量缺乏引起的疾病過量引起的疾病Fe

7、是血紅蛋白、細(xì)胞色素及含鐵酶類的成分。1020 mg缺鐵性貧血色素性肝變硬；鐵質(zhì)沉著病Ca促進(jìn)牙齒和骨骼生長，凝血作用，調(diào)節(jié)神經(jīng)肌肉的敏感性等。0.41.5 g骨骼畸形；痙攣白內(nèi)障；膽結(jié)石；粥樣硬化P構(gòu)成骨骼、牙齒、肌肉及血液的重要元素，促進(jìn)酶的活動，形成ATP。1.22.7 gNa體液的主要組成成分，調(diào)節(jié)體液滲透壓。1.65 gAddison病等K使生長正常，保持肌肉功能正常，維持離子濃度平衡、調(diào)節(jié)體液滲透壓。24 g心律異常等Addison病I是形成甲狀腺素的成分。0.010.15 mg甲狀腺腫等Mg參與構(gòu)成葉綠素，與酶的活性有關(guān)，保持肌肉功能正常。0.20.4 g驚厥麻木癥Cu促進(jìn)正常生長。13 mg貧血癥；卷毛綜合征等Wilson氏肝臟豆核病Mn正常生長所需。2.55