ib生物辅导：带你来解析水在生物学中的应用！

来源：A加未来国际教育时间：2020-09-18 17:21

　　我们知道，水分是维持生命活动和发展的重要因素，在IB生物学，水的应用无处不在。今天A加未来IB生物辅导老师就以水为指引，带领大家一起来串联一下在IB生物学习中的那些和水有关的考点内容，希望对大家有所帮助。

　　1.水的存在

　　(1)细胞中的水

　　水是活细胞含量最多的化合物，约占细胞鲜重的80%～90%，在干种子和休眠时的种子中含水量较少.水在细胞中以结合水和自由水两种形式存在，结合水在细胞中与某些大分子(如蛋白质)结合，自由水存在于多种细胞器(如线粒体，叶绿体，液泡等)和细胞质基质中.

　　实际上结合水与自由水之间没有明确的界限.其中，自由水含量的多少决定细胞的代谢强度，细胞中(或生物体)的自由水含量越多，代谢越强，但抗性越弱；反之，则代谢减弱，但抗性增强.

　　(2)细胞外液中的水

　　多细胞植物的细胞间隙，各种分泌物(如某些浆汁等)和多细胞动物的内环境，分泌物(如消化液，泪液等)，排泄物(如尿液，汗液等)都含有水.

　　(3)生态环境中的水

　　大气，水体，土壤等非生物环境中都含有水.

　　2.水的功能

　　水是生命存在的先决条件，生命起源于具有水的海洋，没有水，则最基本的生命特征——新陈代谢及在其基础上的其他特征就会消失，生命就会终结.

　　(1)生物体内的水

　　①结合水:细胞或生物体结构的组成成分.

　　②自由水:

　　a.细胞内的良好溶剂，起运输代谢物质的作用

　　生物细胞中的有机物，无机盐等都溶解在自由水中，动植物的许多分泌物，代谢废物都是随自由水而排出体外的.

　　b.新陈代谢的反应物

　　有氧呼吸等许多生化反应需要水参与.正常生活的生物，其细胞中"自由水/结合水"的比值越大，新陈代谢越旺盛，反之则越弱.

　　c.维持细胞及生物体的固有形态

　　由于细胞含有大量的水分，从而能维持细胞的紧张度.对植物而言可使枝叶挺立，便于接受阳光和叶面蒸腾，同时还可使花朵张开，利于传粉，成熟的植物细胞失水会发生质壁分离而收缩，吸水时会变得硬挺膨胀；对动物而言，细胞失水会发生皱缩，过度吸水会胀破.

　　d.调节生物的体温

　　水具有很高的汽化热和比热容，又有较高的导热性，因此水在生物体内的不断流动，蒸发，叶面蒸腾等能够使热量顺利地散发，利于生物体体温的稳定和避免被炎热夏季的阳光灼伤.

　　e.水的其他功能

　　水分子的极性强，能使溶解于其中的许多物质解离成离子，利于生化反应的进行；水还具有润滑作用.

　　(2)生态环境中的水——生态系统结构的组成成分

　　水是生态系统结构的重要组成成分，它保障着生物的生活和生存，影响着某些植物的形态结构，决定着陆生生物的分布，如干旱沙漠地区只有少数耐旱生物生存.另外它还是某些生物进化的重要选择因素.

　　3.水与新陈代谢

　　(1)水分的吸收

　　①吸水原理:吸胀作用，渗透作用

　　吸胀作用靠亲水性物质吸水，如干种子，分生区细胞；与细胞死活无关；亲水性强弱规律:蛋白质>淀粉>纤维素，脂肪不具亲水性；渗透吸水要有半透膜，靠浓度差吸水.

　　②吸水的部位和动力

　　细胞的吸水动力本质上主要来自细胞内，外液的浓度差(即渗透压).对植物体而言，吸水外因是蒸腾作用和根压.就吸水部位而言，植物主要靠根尖成熟区表皮细胞吸收，其次还有叶片等；单细胞动物靠细胞直接吸收，如草履虫；低等多细胞动物靠消化腔吸收，如水螅；人和高等动物靠消化道中的胃，小肠，大肠吸收，肾小管，集合管对原尿中水的重吸收等.

　　③蒸腾作用，吸水与吸收矿质元素的关系

　　(1)蒸腾作用为水和矿质元素的吸收提供动力，与水和矿质元素的吸收无直接关系，但有利于水和矿质元素的吸收.

　　(2)水分的运输

　　低等多细胞生物通过细胞间的渗透运输.高等多细胞植物可通过共质体(无数活细胞原生质体通过胞间连丝形成的一个连续整体)间的渗透运输，即通过胞间连丝运输，这种方式速率慢；也可通过质外体运输，即通过非原生质的部分，包括细胞壁，细胞间隙，导管运输，这种方式速率快.高等动物则通过血液循环系统和淋巴循环系统运输水分.

　　(3)水分的利用与产生

　　①新陈代谢利用水(消耗水)的生理过程及结构

　　a.大分子有机物的消化(水解)

　　多糖的消化，即"淀粉一麦芽糖一葡萄糖"；部位:细胞质基质(细胞内消化)，消化道(细胞外消化).

　　蛋白质的消化，即"蛋白质一氨基酸"；部位:细胞质基质(细胞内消化)，消化道(细胞外消化).

　　脂肪的消化，即"脂肪一甘油，脂肪酸"；部位:细胞质基质(细胞内消化)，消化道(细胞外消化).

　　b.肝脏和肌肉细胞中糖元的分解过程消耗水.

　　c.光合作用的光反应部位:叶绿体囊状结构薄膜.

　　d.有氧呼吸的第二阶段部位:线粒体.

　　e.ATP的水解过程部位:细胞质基质，叶绿体基质，线粒体等.

　　f.ATP水解成ADP和Pi时消耗水.

　　②细胞中产生水的结构及代谢