高中生物競(jìng)賽入門-水和鹽

高中生物競(jìng)賽入門——水和鹽第1頁/共28頁*另有一些僅偶然存在于細(xì)胞中，作用不詳，有些可能對(duì)生命活動(dòng)有一定意義。*C有特別重要的作用。C原子比較小，有4個(gè)外層電子，能和別的原子形成4個(gè)強(qiáng)共價(jià)鍵。尤為重要的是，C原子互相鍵接成鏈或環(huán)，從而生成各種大分子。所以地球上的生命就是在C元素的基礎(chǔ)上建立起來的。第2頁/共28頁組成細(xì)胞的元素及其相對(duì)含量（%）*含量最高的4種必需元素碳C18.0氫H10.0氮N3.0氧O65.0*其他必需元素磷P1.1硫S0.25鈣Ca2.0

鉀K0.35鈉Na0.15氯Cl0.15

鎂Mg0.05鐵Fe0.004碘I0.0004痕量：錳Mn

鈷Co

銅Cu

鋅Zn

硒Se

鎳Ni*偶然存在的元素（均為痕量存在）釩V鉬Mo

鋰Li

氟F溴Br

硅Si

砷As

錫Sn

鋇Ba

第3頁/共28頁人體的元素組成第4頁/共28頁元素的不平衡可造成生

物生長(zhǎng)與發(fā)育障礙1）缺硒：引發(fā)克山病，大骨節(jié)病；2）鐵積累：血色沉著病（hemochromatosis），由鐵質(zhì)代謝異常引起，體內(nèi)保留了大量的鐵質(zhì),最終造成肝硬化，糖尿病及心臟受損；3)鉛:在兒童體內(nèi)積累可影響大腦發(fā)育.4)缺鎂：植物葉綠體發(fā)育受阻；5）多鋁：紅壤含有很高的鋁元素，可使植物中毒。6)缺鈣,缺磷:身體發(fā)育不良,個(gè)子矮小.第5頁/共28頁第二節(jié)分子組成不同生物的細(xì)胞，其分子組成大體相同。一、水和無機(jī)鹽1、水：原始生命誕生于原始海洋。水是生命的介質(zhì)，沒有水就沒有生命。生物離不開水，是因?yàn)樗奶匦苑仙锷娴男枰?。?頁/共28頁Ⅰ）水是極性分子水分子中氧質(zhì)子有很強(qiáng)的吸引電子的力量，它和氫形成了有極性的共價(jià)鍵，電子為氧所吸引，水分子中氧的一端帶負(fù)電，氫的一端帶正電。

（如右圖）第7頁/共28頁第8頁/共28頁

生命活動(dòng)中的水溶劑第9頁/共28頁生化反應(yīng)與代謝中的水分子1)光合作用中能量的轉(zhuǎn)移涉及水分子的光解.2)細(xì)胞呼吸涉及水分子的形成.3)水分子參與有機(jī)化合物的水解反應(yīng).4)生物大分子聚合反應(yīng)涉及水分子的生成.第10頁/共28頁

由于水分子是極性分子，所以每個(gè)水分子帶負(fù)電的氧都和它周圍的另一些水分子帶正電的氫相吸引而形成氫鍵。這種氫鍵很脆弱，很快就破開，每一氫鍵只能保持10-10~10-11S，但形成也很快。總結(jié)果是水總是以不穩(wěn)定的氫鍵連成一片。此特性使水具有較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面能力。第11頁/共28頁

由于內(nèi)聚力，水可在根、莖、葉的導(dǎo)管中形成連續(xù)的水柱，故：從部根上升至植物頂端。由于較高的表面能力，所以水黽等昆蟲能在水面行走。由于水分子的極性，它可與多種極性分子和極性表面結(jié)合，此即水的附著力。在活細(xì)胞中，水可附著于纖維素、淀粉和蛋白質(zhì)等多種分子上，對(duì)正常代謝具有重要意義。第12頁/共28頁水分子的內(nèi)聚力和粘著力第13頁/共28頁植物的生長(zhǎng)需要靠水的運(yùn)輸?shù)?4頁/共28頁Ⅱ）水的比熱（為1）較大（1g水上升1℃需4.184J熱，而空氣只需1.046J）這就使細(xì)胞的溫度和代謝速率得以保持穩(wěn)定。水生生物也因此而免遭水溫劇烈變化的沖擊。第15頁/共28頁Ⅲ）水的蒸發(fā)熱較大（100℃時(shí)，1g液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)需要2259.36J。這對(duì)生物的活動(dòng)有利）出汗，利于維持體溫。蒸騰作用使植物保持低體溫。水的高比熱和高蒸發(fā)熱都是由于水分子間存在氫鍵之故。提高水溫和水的汽化都必須打開氫鍵，使分子能自由活動(dòng)，而打開氫鍵則是需能的。第16頁/共28頁Ⅳ）固態(tài)水比液態(tài)水的密度低

水溫降低，分子運(yùn)動(dòng)變慢，分子間距縮小，密度增大。4℃時(shí)分子間距最小，運(yùn)動(dòng)最慢，各水分子幾乎都能與另外4個(gè)水分子形成氫鍵（如右圖）。第17頁/共28頁

水溫再下降，各水分子彼此又稍稍離開以保持最大數(shù)量氫鍵存在。水溫降至0℃，水分子互以氫鍵相連而結(jié)冰，體積略大于同體積液態(tài)水，密度低于液態(tài)水。

這一特性對(duì)水生生物至為重要。另外，結(jié)冰時(shí)散熱，冰融時(shí)吸熱，此過程有緩沖水溫變化的作用，也對(duì)生物有利。第18頁/共28頁Ⅴ）水是最好的溶劑

這也與水分子的極性有關(guān)。生命系統(tǒng)中很多分子都是電解質(zhì)或是極性分子，如糖類分子，它們都溶于水，所以水是生命系統(tǒng)中各化學(xué)反應(yīng)的理想介質(zhì)。沒有極性的分子，如脂類分子不溶于水，它們是生物膜的主要成分，由于它們的疏水性，膜才能存在而不被溶解。第19頁/共28頁水的pH值與緩沖液1)常溫(250C)下純粹水每10-7個(gè)分子中只有一個(gè)水分子解離為H+和OH－.2)大多數(shù)生物的體液pH值在pH6—pH8之間,人體血液的pH值接近7.4,如果血液pH降至7以下或高于7.8,只能存活幾分種.3)生物可利用緩沖液調(diào)節(jié)體內(nèi)pH值的變化,以保證生化反應(yīng)的正常進(jìn)行.4)人體血液和其它生物體液的緩沖液之一為碳酸(H2CO3),H2CO3=HCO3－+H+.5)酸雨對(duì)生物會(huì)造成毀滅性災(zāi)害.第20頁/共28頁水的結(jié)冰與人體低溫保存1)有人設(shè)想采取低溫辦法將不治之癥的患者低溫保存,待將來科技發(fā)達(dá)之后再使之復(fù)蘇治療,以此延長(zhǎng)壽命.2)另一些人設(shè)想,為了知道200百年后的世界是何模樣,現(xiàn)在可用低溫將活體保存,200年后再使身體恢復(fù)到正常體溫,繼續(xù)生活.3)您認(rèn)為這有可能嗎?第21頁/共28頁附：水的電離

水的一部分分子可解離成H+和OH-

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H2O?H++OH-此種寫法是為了方便，實(shí)際上水并不能解離為游離的H+，而是水分子中的一個(gè)氫質(zhì)子脫離其外周而跳到另一個(gè)水分子上去，結(jié)果2個(gè)水分子產(chǎn)生一個(gè)帶正電的H3O+和一個(gè)帶負(fù)電的OH-

：

H2O+H2O?H3O++OH-

純水25℃時(shí)：〔H3O+〕=〔H+〕=〔OH-〕=1.0Ⅹ10-7mol/L（pH：以mol/L為單位的氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)）第22頁/共28頁2、無機(jī)鹽：細(xì)胞中的無機(jī)鹽一般以離子狀態(tài)存在，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HPO42-、HCO3-等。第23頁/共28頁功能：①對(duì)細(xì)胞的滲透壓和pH起重要的調(diào)節(jié)作用。②有些離子是酶的活化因子和調(diào)節(jié)因子，如Mg2+和Ca2+等。③有些離子是合成有機(jī)物的原料，如PO43-是合成磷脂、核苷酸等的原料、Fe2+是合成Hb的原料。第24頁/共28頁

生物生存環(huán)境的pH范圍為3～8.5,但對(duì)一種生物來說,其生命活動(dòng)的適宜pH范圍要窄得多。細(xì)胞中的各種離子有一定的緩沖能力，可在一定程度上使細(xì)胞內(nèi)的pH保持恒定，這對(duì)于維持正常的生命活動(dòng)是很重要的。第25頁/共28頁人體各種體液的正常pH值胃液0