專題一非生物的物質(zhì)與基礎(chǔ)

1、.【知識聯(lián)系框架】【重點知識聯(lián)系與剖析】一、水與生命活動1.水的存在形式與基本功能水在細胞中的存在形式主要有兩種：結(jié)合水和自由水。結(jié)合水是指與細胞內(nèi)的一些親水性物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、多糖等極性大分子物質(zhì)）相結(jié)合，不能自由流動。如果細胞中失去了結(jié)合水，生物大分子的空間結(jié)構(gòu)就不能維持，原生質(zhì)遭到破壞，代謝就不能正常進行而導致死亡。自由水是指細胞內(nèi)能夠自由流動的水，即水分子的自由能大于親水大分子有機物的束縛力的水。自由水是細胞內(nèi)進行各種生物化學反應(yīng)的介質(zhì)，是細胞內(nèi)的溶劑和運輸物質(zhì)的媒介。自由水在細胞內(nèi)的含量與生命活動的旺盛程度呈正相關(guān)，生命活動越旺盛，自由水的含量就越高。 2水分代謝 （1）植物體內(nèi)的水分

2、代謝 植物的水分代謝包括水分的吸收、運輸、利用和散失。 植物吸收水分的方式主要有兩種：吸脹作用和滲透作用。吸脹作用吸收水分主要是依賴于細胞內(nèi)的親水性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等，蛋白質(zhì)的親水能力最強，所以蛋白質(zhì)含量高的細胞或組織，吸脹作用吸收水分的能力比淀粉含量高的要強，含脂肪較多的細胞或組織通過吸脹作用吸水的能力最弱。沒有大的液泡的植物細胞主要以吸脹作用方式吸收水分。滲透作用是具有液泡的成熟植物細胞的吸水方式，也是植物體吸水的主要方式。一個有液泡的成熟植物細胞是一個滲透系統(tǒng)。原生質(zhì)層具有選擇透過性是完成滲透吸水的關(guān)鍵。一個死的植物細胞，原生質(zhì)層已失去了選擇透過性，所以就不具備滲透吸水的能力

3、，但還能通過吸脹作用吸水，典型的例子是死亡的干種子也能吸水。質(zhì)壁分離和復(fù)原的實驗是驗證植物細胞通過滲透方式吸水的最佳實例。成熟的植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的內(nèi)因主要是原生質(zhì)層具有選擇透過性和原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁大；外因是原生質(zhì)層內(nèi)外溶液的濃度差。在正常情況下植物體內(nèi)滲透壓最高的細胞是葉肉細胞，最低的細胞是根毛區(qū)的細胞，因為只有這樣水分才能源源不斷地從根部經(jīng)莖運輸?shù)饺~片中。植物的根毛區(qū)細胞能否從土壤中吸水主要取決于根毛區(qū)細胞細胞液的濃度與土壤溶液的濃度差，這個差數(shù)越大，越容易吸收，越小吸水越困難，如一次性施肥過多出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象等。 植物體內(nèi)運輸水分的途徑主要是通過導管完成的。導管是

4、一個死細胞，但根、莖、葉中的導管是連成一體的，即連成一個密閉的管道，當葉肉細胞通過滲透作用從導管中吸取水分后，導管中的壓力就會降低，這時導管就會從根部的細胞中抽取水分，特別是從根毛區(qū)的細胞中抽取水分。蒸騰作用是植物吸收水分和運輸水分的主要動力，植物蒸騰水分的途徑必須通過氣孔，而氣孔的開閉是可以調(diào)節(jié)的。如葉片細胞中水分不足，氣孔就會關(guān)閉，蒸騰作用就會減弱，這對于避免水分的過度散失具有非常重要的意義。但氣孔的關(guān)閉會使大氣中的CO2進入葉肉細胞發(fā)生困難，影響到光合作用的正常進行。在移栽植物時，通常要去掉一部分枝葉，原因是，移栽時植物的根部受到大面積損傷，吸水能力大大降低，如果不去掉一部分枝葉，過強的

5、蒸騰作用會導致植物體內(nèi)嚴重失水而不能成活。陰生植物不能在強烈的太陽光下正常生長，主要原因是陰生植物的葉片抗蒸騰作用的能力較弱，在強光下蒸騰作用過于旺盛，水分過度散失造成的。從生態(tài)因子的角度分析，水是限制陸生生物分布的主要限制因子之一。 水與礦質(zhì)代謝礦質(zhì)元素必須溶解在水中成離子狀態(tài)才能被植物吸收和利用。植物的根毛區(qū)的細胞吸收礦質(zhì)元素離子是通過交換吸附和主動運輸完成的，主要是通過主動運輸。吸收的過程與呼吸作用有密切的關(guān)系，呼吸作用為交換吸附提供H+和HCO3-，為主動運輸提供能量(ATP)；礦質(zhì)離子的吸收與水分吸收的關(guān)系：礦質(zhì)離子的吸收與水分吸收是兩個相對獨立的過程，“相對獨立”說明它們之間既有區(qū)

6、別，又有聯(lián)系。區(qū)別是這兩個過程的原理不同，水分的吸收主要是滲透作用，不消耗ATP；礦質(zhì)離子的吸收則必須通過主動運輸，需要消耗ATP。聯(lián)系是：這兩個過程都發(fā)生在根尖的成熟區(qū)（根毛區(qū)）；礦質(zhì)離子必須溶解在水中才能被吸收；礦質(zhì)離子的吸收增加了細胞液的濃度，從而也促進了水分的吸收；水分的吸收能及時地將已吸收的礦質(zhì)離子運走，也在一定程度上促進了礦質(zhì)離子的吸收。 水與光合作用水是光合作用的原料，也是光合作用的產(chǎn)物。水是進行光合作用的介質(zhì)，整個光合作用過程的完成都是在水中進行的。缺水對光合作用的影響主要是葉肉細胞缺水后，氣孔關(guān)閉所致。氣孔是氣體進出葉肉細胞的門戶，氣孔關(guān)閉不僅水蒸氣不能擴散出去，外界的CO2

7、也不能擴散進入葉肉細胞，葉肉細胞因缺CO2而不能進行光合作用。 水與呼吸作用呼吸作用過程的完成是在細胞內(nèi)的水環(huán)境中進行的。水既是呼吸作用的原料，也是呼吸作用的產(chǎn)物。對種子而言，種子的呼吸作用會隨著種子含水量的增加而增強，所以干燥的種子有利于貯存，潮濕的種子由于種子的呼吸作用消耗有機物而縮短種子的貯存壽命。對于葉肉細胞而言，缺水會導致呼吸作用的下降。但水分往往與氧氣的供應(yīng)是相矛盾的，如土壤中一定的含水量對種子的萌發(fā)和植物的正常生長是必需的，但含水量過多，會影響土壤的通氣，氧氣減少，植物細胞因缺氧而進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精毒害細胞而出現(xiàn)爛根、爛芽現(xiàn)象。 （2）動物體內(nèi)的水分代謝動物體內(nèi)的水分代謝包括

8、水分的吸收。利用和排出。 水分的吸收 單細胞動物因為整個生物體只有一個細胞，體內(nèi)與體外環(huán)境之間只隔一層細胞膜，所以可以直接從外界環(huán)境中吸收水分。吸收方式主要是滲透作用。多細胞動物體內(nèi)的細胞吸收水分必須通過內(nèi)環(huán)境才能完成。以哺乳動物為例，必須通過消化道的上皮細胞將消化道中的水分吸收到血液中，再通過血液循環(huán)運輸?shù)礁鹘M織細胞。消化道上皮細胞吸收水分的方式是滲透作用，即隨著葡萄糖、氨基酸、Na+等的吸收，小腸絨毛上皮細胞中的濃度升高，小腸內(nèi)液體的濃度下降，水分就通過滲透作用進入小腸絨毛上皮細胞，再通過滲透作用進入血液。多細胞動物體內(nèi)細胞的水分代謝主要是在組織細胞與毛細胞血管之間進行，中間要通過組織液。

9、毛細血管壁對血液中的水分子、無機離子、葡萄糖、氨基酸等小分子物質(zhì)是全透性的，即這些物質(zhì)基本不影響血漿和組織液的滲透壓。血漿中的蛋白質(zhì)在正常情況下是不能通過毛細血管壁的，血漿與組織液之間的滲透壓差主要取決于血漿與組織液之間的蛋白質(zhì)分子的濃度差，如因某種原因?qū)е卵獫{中的蛋白質(zhì)含量減少或組織波中的蛋白質(zhì)含量增加，就會相應(yīng)地造成血漿的滲透壓降低，組織液的滲透壓增加，這時組織液增加，就會出現(xiàn)組織水腫的現(xiàn)象。這種情況常見于：急性腎小球腎炎，這種病是腎臟中的腎小球發(fā)生病變，腎小球毛細血管通透性增加，血漿中的蛋白質(zhì)進人腎小管后隨尿液排出體外而降低了血漿中蛋白質(zhì)的濃度所至；因炎癥等原因?qū)е戮植拷M織內(nèi)的毛細血管通

10、透性增加，血漿中的蛋白質(zhì)滲出毛細血管進入組織液，結(jié)果增加了組織液中蛋白質(zhì)的濃度而降低了血漿中蛋白質(zhì)的濃度所至。 從以上分析可知，血漿中的水分來源是：主要是通過消化道吸收來的；其次是組織液的回滲；當然還有第三條途徑淋巴回流。組織細胞中的水分來源主要是組織液。 水分的利用水分進入組織細胞后除為新陳代謝提供水環(huán)境外，還參與各種代謝活動，如呼吸作用、糖類和蛋白質(zhì)的不解與合成等。水分的排出動物體內(nèi)多余的水分還要排出體外，對單細胞動物而言通過細胞膜直接排到外界環(huán)境中。在淡水中生活的單細胞動物，由于其體內(nèi)的滲透壓高于外環(huán)境，外界的水分會不斷地滲入細胞內(nèi)，但不能通過滲透作用排出水分。這類單細胞動物體內(nèi)有一個特

11、殊的結(jié)構(gòu)伸縮泡。但通過伸縮泡排出水分是逆水分子的濃度梯度進行的，所以是一個耗能的過程，如用呼吸作用抑制劑處理變形蟲，就會發(fā)現(xiàn)變形蟲的身體膨脹甚至會破裂。在高等的多細胞動物體內(nèi)，細胞內(nèi)的水分不能直接排到外環(huán)境中，必須通過內(nèi)環(huán)境進行。內(nèi)環(huán)境中的水分排出體外的途徑主要有3條：一是通過呼吸系統(tǒng)，即肺在呼氣的過程中，排出一部分水分；二是通過皮膚，即通過皮膚的汗腺分泌汗液排出體內(nèi)多余的水分；三是通過腎臟分泌尿液排出水分，這是體內(nèi)水分排出體外的最主要途徑，這條途徑要受到內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。此外消化腺分泌消化液也是排出內(nèi)環(huán)境中水分的一條途徑，只是消化腺分泌的消化液中的水分大部分被消化道上皮細胞所吸收，但在消化道

12、受到細菌感染后，消化道上皮細胞的吸收能力減弱或幾乎喪失的時候（即平時講的胃腸炎），通過這條途徑排出水分是導致體內(nèi)失水的主要原因。 二、化學元素與生命活動 1組成生命有機體的化學元素組成生命有機體的基本元素主要有4種：C、H、O、N。占組成元素總量的90。在組成生命的元素中，根據(jù)其含量的多少分為大量元素和微量元素。大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，其中C、H、O、N、P、S占95；微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Cl、Mo等。 2化學元素的基本功能歸納起來化學元素的基本功能是： 是組成原生質(zhì)的成分，如 C、H、O、N、P、S等，約占原生質(zhì)總量的95以上； 是多種化合物的組

13、成成分，如蛋白質(zhì)、糖類、核酸、脂肪等； 也有一些元素能影響生物體的生命活動。 化學元素的一些具體功能比較復(fù)雜，就高中生物內(nèi)容的范圍略作闡述。 C、H、O 3種元素是構(gòu)成生命有機物的基本元素，任何一種有機物中都含有這3種元素，如糖類一般只有這3種元素組織，通式是(CH2O)n，故稱為碳水化合物。蛋白質(zhì)中除了C、H、O外還含有N和S。核酸中除C、H、O外還含有N和P。N是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸的必需元素，N是生命活動的核心元素之一。就植物而言，N主要是以銨態(tài)氮(NH4+)和硝態(tài)氮(NO2-、NO3-)的形式被植物吸收的。N是葉綠素的成分，沒有N植物就不能合成葉綠素，也就不能進行光合作用。N在植物體內(nèi)形成

14、的化合物都是不穩(wěn)定的或易溶于水的，故N在植物體內(nèi)可以自由移動，缺N時，幼葉可向老葉吸收N而導致老葉先黃。N也是蛋白質(zhì)和核酸中的必需元素，沒有N就不能合成蛋白質(zhì)和核酸，所以缺N就會影響到植物生命活動的各個方面，如光合作用、呼吸作用等。與N形成的所有的無機物都能溶于水，所以土壤中的N都是以各種離子的形式存在的，如NH4+、NO2-、NO3-等。無機態(tài)的N在土壤中是不能貯存的，很容易被雨水沖走，所以N是土壤中最容易缺少的礦質(zhì)元素。在腐殖質(zhì)豐富的土囊中，N的貯量較為豐富，因為N可以貯存在有機物中，有機物逐漸被分解者分解，N就釋放出來被植物吸收利用。N是一種容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化的一種化學元素，在

15、水域生態(tài)系統(tǒng)中，過多的N與P配合會造成富營養(yǎng)化，在淡水生態(tài)系統(tǒng)中的富營養(yǎng)化稱為“水華”，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中的富營養(yǎng)化稱為“赤潮”。對動物而言，無機態(tài)的N是不能利用的，只能利用有機態(tài)的N。最常利用的形式是氨基酸。動物體內(nèi)缺N，實際就是缺少氨基酸，就會影響到動物體的生長發(fā)育。P是構(gòu)成核酸和ATP的必需元素，是組成細胞質(zhì)和細胞核的主要成分。對植物而言，P主要是以HPO42-和H2PO4-的形式被植物根吸收。兩種離子在土壤中的多少，取決于土壤溶液的 pH值；pH值低時，H2PO4-狀態(tài)的離子較多；pH值較高時，HPO42-狀態(tài)的離子較多。植物體內(nèi)缺 P，會影響到DNA的復(fù)制和RNA的轉(zhuǎn)錄，從而影響到植物

16、的生長發(fā)育。P還參與植物光合作用和呼吸作用中的能量傳遞過程，因為ATP和ADP中都含有磷酸。P對生物的生命活動是必需的，但P也是容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化的一種元素。Mg在植物體內(nèi)一部分形成有機化合物，另一部分以離子狀態(tài)存在。Mg是葉綠素的組成元素之一，沒有Mg就不能合成葉綠素，植物也就不能進行光合作用。以離子狀態(tài)存在的Mg是許多重要的酶的活化劑。Mg在植物體內(nèi)是可以移動的一種元素，所以缺Mg時，植物出現(xiàn)失綠癥，病變部位常表現(xiàn)出老葉先失綠。B能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的生長，因此B與植物的生殖過程有密切的關(guān)系。缺B常導致植物“花而不實”。 3植物的礦質(zhì)代謝 礦質(zhì)元素是指植物通過根系從土壤中吸收

17、的元素，除C、H、O外，其他的必需元素都屬于礦質(zhì)元素。關(guān)于植物必須元素的確定是通過水塔法的實驗得到確認的。其實驗設(shè)計是，用缺少某種元素的不完全營養(yǎng)液培養(yǎng)植物，觀察它是否能完成整個生命周期，如在生長發(fā)育過程中出現(xiàn)病癥而不能完成整個生命周期，但添加這種元素后就能恢復(fù)正常并能完成整個生命周期，則這種元素就可確定為是植物的必需元素。礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的作用可以歸納為兩點；一是構(gòu)成植物體的成分；二是對植物的生命活動具有調(diào)節(jié)作用。 植物的礦質(zhì)代謝過程包括礦質(zhì)元素的吸收、運輸和利用。 植物對礦質(zhì)元素的吸收包括兩個過程：先交換吸附后主動運輸。主動運輸是主要的，主動運輸是一個需要消耗能量的過程，而且還需要載體。

18、載體具有專一性，一種載體只能運輸一種礦質(zhì)離子，所以植物對故質(zhì)離子的吸收具有選擇性。植物吸收礦質(zhì)離子的速度與溶液中該離子的濃度是不成比例的。換句話說，溶液中離子的濃度在一定的范圍內(nèi)，植物吸收礦質(zhì)離子的速度會隨溶液中離子濃度的增加而加快，但超過一定濃度后，吸收的速度就不再隨離子濃度的增而增加了，其主要原因是根細胞膜上運輸該離子的載體飽和所致。如下圖所示。植物對礦質(zhì)離子的吸收速度與離子濃度的關(guān)系 植物吸收礦質(zhì)元素的過程與呼吸作用有關(guān)密切的關(guān)系，呼吸作用（有氧呼吸）為交換吸附提供H+和HCO3-，為主動運輸提供能量。所以凡是影響到植物根系呼吸作用的因素都會影響到植物根系對礦質(zhì)元素的吸收，如溫度、氧氣、

19、CO2、水等。中耕松土可以提高肥效就是一例。 植物對礦質(zhì)元素離子的運輸有兩種方式：縱向運輸（長途運輸），是指在導管中隨水分從根部運輸?shù)角o、葉中的運輸，是蒸騰作用，這個過程不消耗ATP；橫向運輸（短途運輸）是指在一個細胞到另一個細胞之間運輸?shù)V質(zhì)元素離子的過程，是一個主動運輸?shù)倪^程，是要消耗ATP的。在一般情況下植物對礦質(zhì)元素離子的運輸是在導管中的長途運輸。礦質(zhì)元素離子在植物體內(nèi)能否重復(fù)利用，取決于其存在狀態(tài)。以離子狀態(tài)（如K+）和易溶的、不穩(wěn)定的化含物狀態(tài)（葉綠素、蛋白質(zhì)、核酸等）存在的礦質(zhì)元素離子是可以被植物體重復(fù)利用的；以難溶的、穩(wěn)定的化含物狀態(tài)（如Ca2+、Mg2+）存在的礦質(zhì)元素離子是不

20、可以被重復(fù)利用的。如果植物體內(nèi)缺少可以重復(fù)利用的元素，發(fā)生病變的部位常在老熟的部位，缺少不可以重復(fù)利用的元素，發(fā)生病變的部位常在幼嫩的部位。4生物固氮 （1）固氮微生物的種類自然界中固氮微生物有兩類：共生固氮微生物和自生固氮微生物。共生固氮微生物是指與一些綠色植物互利共生的固氮微生物，如根瘤菌等。共生固氮微生物只有和植物互利共生時，才能固定空氣中分子態(tài)氮。根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮問題的絕大部分。自生固氮微生物是指在土壤中能夠獨立進行固氮的微生物，其中，多數(shù)是一類稱為處生固氮菌的細菌。自生固氮微生物的固氮過程對植物沒有依存關(guān)系。 （1）根瘤菌與豆科植物的共生關(guān)系 根瘤菌性中的每一種細菌都

21、與某幾種豆科植物專一性地對應(yīng)，每種根瘤菌只和與其有專一性對應(yīng)的幾種豆科植物建立共生關(guān)系形成根瘤，不與其他種類的植物共生形成根瘤。原因是豆科植物的根毛能夠分泌一類特殊的蛋白質(zhì)，根瘤菌細胞的表面存在著多糖物質(zhì)，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白質(zhì)與同族根瘤菌表面的多糖物質(zhì)才能產(chǎn)生特異性的結(jié)合。根瘤菌與豆科植物共生過程中，建立了互利的關(guān)系，豆科植物為根瘤菌提供碳水化合物和能量，根瘤菌為豆科植物提供化合態(tài)的氮（NH3）。 （2）固氮的原理 生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程。完成生物固氮必須在固氮酶的參與下才能完成。固氮酶是一種能夠?qū)⒎肿拥€原成氨的酶，生物固氮可以用下面的反應(yīng)式概括表示：

22、N26H+nMg一ATP6e-2NH3nMg一ADPnPi從上面的反應(yīng)可以看出，分子氮的還原過程是在固氮酶的催化作用下進行的。在固氮酶將N2還原成NH3的過程中，需要e和H+，e和H+來自植物體內(nèi)的其它化學反應(yīng)。還需要ATP提供能量，同時必須在Mg的參與下才能完成。生物固氮的過程非常復(fù)雜，簡單地說，在ATP酶提供能量的情況下，e和H+通過固氮酶傳遞給N2和乙炔（C2H2），使它們分別還原成NH3。和乙烯（C2H4），如下圖所示。 固氮酶是由兩種蛋白質(zhì)組成的：一種含有鐵，叫做鐵蛋白，另一種含鐵和鉬，稱為鉬鐵蛋白。只有鉬鐵蛋白和鐵蛋白同時上，固氮酶才具有固氮的作用。固氮微生物需氧，而固氮必須是在嚴

23、格的厭氧微環(huán)境中進行。組成固氮酶的兩種蛋白質(zhì)，鉬鐵蛋白和鐵蛋白，對氧極端敏感，一旦遇氧就很快導致不可恢復(fù)的失活，而多數(shù)的固氮菌都是好氧菌，它們要利用氧氣進行呼吸和產(chǎn)生能量。固氮菌在進化過程中，發(fā)展出多種機制來解決既需氧又防止氧對固氮酶的操作損傷的矛盾。其中之一是固氮菌以較強的呼吸作用迅速地將周圍互不干涉中的氧消耗掉，使細胞周圍處于低氧狀態(tài)，保護固氮酶不受損傷。 （4）自然界中氮的循環(huán) 氮素在自然界中有多種存在形式，其中數(shù)量最多的是大氣中的氮氣，總量約391015t。除了少量原核生物以外，目前，陸地上生物體內(nèi)儲存的有機氮的總量達1110101.41010t。這部分氮素數(shù)量盡管不算多，但是能夠迅速

24、地再循環(huán)，從而可以反復(fù)地供植物吸收利用。存在于土壤中的有機氮總量約為 301011t，這部分氮素可以逐年分解成無機態(tài)氮供植物吸收利用。海洋中的有機氮約為 50 1011t這部分氮素可以被海洋生物循環(huán)利用。 構(gòu)成氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié)是：生物體內(nèi)有機氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。 生物體內(nèi)有機氮的合成是指：植物吸收土壤中的氨鹽和硝酸鹽，進而將這些無機氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機氮，動物直接或間接以植物為食物，將植物體內(nèi)的有機氮同化成動物體中的有機氮，這一過程稱為生物體內(nèi)有機氮的合成。 氨化作用是指：動植物的遺體、排出物和殘落物中的有機氮被微生物分解后形成氨的過程。 硝化作用是指

25、：在有氧的條件下，土壤中的氨或銨鹽在硝化細菌的作用下最終氧化成硝酸鹽的過程。 反硝化作用是指：在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽被反硝化細菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氮則返回到大氣中。大氣中的分子態(tài)氮被還原成氨，這一過程叫做固氮作用。沒有固氮作用，大氣中的分子態(tài)氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途徑有三種：生物固氮、工業(yè)固氮（高溫、高壓和化學催化的方法將氮轉(zhuǎn)化成氨）和高能固氮（如閃電等高空瞬間放電所產(chǎn)生的高能，可以使空氣中的氮與水中的氫結(jié)合，形成氨和硝酸，氨和硝酸則由雨水帶到地面）。據(jù)科學家估算，每年生物固氮的總量占地球上固氮總量的90左右，可見生物固氮

26、在地球的氮循環(huán)中具有十分重要的作用。(5）生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 固定氮素肥料，減少化肥使用量，既節(jié)約了能源，又保護了環(huán)境。 對豆科作物進行根瘤菌拌種，提高產(chǎn)量。用豆科植物做綠肥，提高土壤肥力和有機質(zhì)，發(fā)育土壤結(jié)構(gòu)，改良土壤通氣性和保水性。 使用自生固氮菌菌劑提供農(nóng)作物氮素營養(yǎng)和促進農(nóng)作物生長。 (6)固氮酶及其基因與現(xiàn)代生物技術(shù)人們曾經(jīng)希望從固氮微生物中得到所有固氮所需的基因，然后將其轉(zhuǎn)人到非固氮生物中，使非固氮生物具有固氮功能，并希望非固氮微生物在導入基因后能維持固氮所需的生理條件，但仍未實現(xiàn)。 5動物體內(nèi)的無機鹽的代謝 (1)無機鹽的吸收無機鹽都是以離子的形式被動物體吸收的。單細胞動物可

27、以直接從外界環(huán)境中吸收無機鹽的離子，吸收的方式以主動運輸為主；高等的多細胞動物只有通過內(nèi)環(huán)境才能從外界環(huán)境中吸收無機鹽的離子。以哺乳動物為例，吸收無機鹽的離子是通過消化道（胃、小腸和大腸）的上皮細胞完成的，吸收的方式以主動運輸為主。 (2）鹽的功能無機鹽在動物體內(nèi)的作用可以歸納為兩點：一是動物體的結(jié)構(gòu)成分；二是對動物體的生命活動具有調(diào)節(jié)作用。如：N是蛋白質(zhì)的組織成分，參與細胞和生物體的結(jié)構(gòu)。酶是蛋白質(zhì)，某些激素也是蛋白質(zhì)，這些物質(zhì)對生命活動具有調(diào)節(jié)作用，所以N也參與了生命活動的調(diào)節(jié)。P是核酸的組織成分，也是磷脂的組成成分，參與了細胞和生物體的結(jié)構(gòu)。ATP中含磷酸，所以磷酸也參與了動物體內(nèi)的能量

28、代謝過程。Na在動物體內(nèi)是一種必需元素，主要以離子狀態(tài)存在。但在植物體內(nèi)不是必需元素。Na+可以促進小腸絨毛上皮細胞對葡萄糖和氨基酸的吸收。在神經(jīng)沖動的發(fā)生和傳導過程中起重要作用。Ca在動物體內(nèi)即是一種結(jié)構(gòu)成分（如骨骼和牙齒中主要是鈣鹽），人對生命活動也具有調(diào)節(jié)作用，如哺乳動物血液中的Ca2+濃度過低，動物就會出現(xiàn)抽搐；血液中的Ca2+具有促進血液凝固的作用如果用檸檬酸鈉或草酸鈉除掉血液中的Ca2+,血液就不會發(fā)生凝固。人體長期缺鈣，幼兒會得佝樓病，成年人會得骨質(zhì)疏松癥。預(yù)防和治療的辦法是服用活性鈣和維生素D。Fe在哺乳動物體內(nèi)是血紅蛋白的一種成分，沒有Fe就不能合成血紅蛋白。血紅蛋白中的Fe

29、是二價鐵，三價鐵是不能利用的。鐵都是以二價鐵離子的形式被吸收的。鐵也是某些酶的活化中心。 (3)無機鹽的排出在單細胞動物體內(nèi)，無機鹽直接被排到外界環(huán)境中。但在多細胞動物體內(nèi)細胞排出無機鹽必須通過內(nèi)環(huán)境才能完成。多細胞動物（以哺乳動物為例）排出無機鹽的途徑主要有兩條：一是通過腎臟，以尿液的形式排出體外；二是通過皮膚，皮膚的汗腺分泌汗液。前者是主要的。但如果一個人在高溫環(huán)境時間過長，大量長時間出汗，會因通過汗液排出過多的無機鹽而影響到生命活動的正常進行，這時需喝一些淡的食鹽水，以補充無機鹽，保證生命活動的正常進行?！窘?jīng)典例題解析】 【例題1】 下圖所示的曲線為表示呼吸強度與根對礦質(zhì)元素離子吸收的數(shù)

30、量關(guān)系（橫軸表示呼吸的強度，縱軸表示離子吸收量），其中正確的是（ ） 【解析】 根對礦質(zhì)離子的吸收量與呼吸強度的關(guān)系是：在一定范圍內(nèi)，隨著呼吸強度的增加，提供的能量（ATP）增多，礦質(zhì)離子吸收的速度也會增加，但超過了一定的范圍，由于運載離子的載體飽和了，也就不會再繼續(xù)增加?！敬鸢浮?B 【例題2】 植物根尖成熟區(qū)細胞的細胞膜上運載礦質(zhì)離子的載體至少有（ ） A 13種 B16種 C17種 D幾十種 【解析】 解這道題目必須弄清3個知識點。一是植物必需的元素與必需的礦質(zhì)元素，植物的必需元素有16種，但必需的礦質(zhì)元素是除C、H、O外的13種元素；二是細胞膜運載離子的載體是蛋白質(zhì)，它具有專一性，它只

31、能運載一種相應(yīng)的離子；三是植物根系對礦質(zhì)元素的選擇吸收決定于根細胞膜上的載體的種類和數(shù)量。所以植物的必需元素中有13種是屬于礦質(zhì)元素，根細胞的膜上就必需至少有13種礦質(zhì)元素離子的載體?！敬鸢浮?A 【例題3】 缺鎂和缺鐵都會使植物失綠(即葉片發(fā)黃或發(fā)白)，你認為下列關(guān)系植物缺鎂和缺鐵后失綠的部位的分析，正確的是（ ） A缺鎂，嫩的部位先失綠；缺鐵，老的部位先失綠 B缺鎂，老的部位先失綠；缺鐵，嫩的部位先失綠 C缺鎂和缺鐵都是老的部位先失綠 D缺鎂和缺鐵都是嫩的部位先失綠 【解析】 詳見“重點知識聯(lián)系與剖析”中的“植物的礦質(zhì)代謝”?！敬鸢浮?B 【例題4】 將一張洋蔥鱗片葉放在某一濃度的蔗糖溶液

32、中，制成裝片，放在顯微鏡下觀察，有3種狀態(tài)的細胞，如下圖。你認為這3個細胞在未發(fā)生上述情況之前，其細胞液的濃度依次是（ ） AABC BABC CBAC DBAC 【解析】 解這一道題目首先要理解，在同一張洋蔥鱗片葉上的各表皮細胞之間是存在著差異的，即各表皮細胞的細胞液濃度是不完全相同的。將洋蔥鱗片葉置于一適宜濃度的蔗糖溶液中時，發(fā)生了質(zhì)壁分離，有些未發(fā)生質(zhì)壁分離。發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞，其細胞波的濃度低于蔗糖溶液的濃度，質(zhì)壁分離程度越大，說明其細胞濃濃度越低。未發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞細胞液濃度等于或略大于蔗糖溶液濃度。如果圖中所示的同一張洋蔥鱗片葉上的3個細胞已與外界溶液保持平衡，那么這3個細胞的細

33、胞濃濃度已經(jīng)相等，但在未發(fā)生上述情況之前，這3個細胞的細胞濃濃度應(yīng)是：ABC 【答案】 A 【例題5】 在干旱地區(qū)正常生長的一棵植物，從理論上推測，其體內(nèi)哪一部位的細胞細胞液濃度最高、滲透壓最高（ ） A根毛區(qū)細胞 B葉肉細胞 C導管細胞D莖的皮層細胞【解析】 水分的縱向運輸是通過導管進行的，導管是由一個一個導管細胞連在一起而形成的一根連續(xù)的管子，根、莖、葉中的導管是連續(xù)的，而且是封閉的管道。導管不直接暴露在空氣中，在導管的周圍包圍著數(shù)層薄壁細胞。在葉片中，因蒸騰作用而失去水分時，葉肉細胞的細胞液濃度增大，細胞的水勢很低（即滲透壓很高），通過滲透作用從導管中吸水，導管中失去水分后，導管的壓力就

34、下降，在一般情況下，導管的壓力始終是個負值，壓力很低，就從根毛區(qū)內(nèi)層薄壁細胞的吸取水分，所以根毛區(qū)內(nèi)層薄壁細胞中的水分就會進入導管。導管中的水溶液濃度是很低的，導管能從根毛區(qū)的皮層細胞中吸取水分是依賴于導管中的負壓。內(nèi)層細胞的細胞液濃度比外層細胞的高，滲透壓比外層細胞（特別是根毛細胞）的高，根毛細胞的細胞液濃度比其內(nèi)層的細胞要低，所以水分就源源不斷地從根毛細胞進入導管。如下圖所示。根據(jù)正常植物體內(nèi)水分子的運動方向，可判斷細胞液濃度最高的部位應(yīng)是葉肉細胞?！敬鸢浮?B 【例題6】 在探索起源的研究中，美國學者米勒設(shè)計了下圖所示的實驗裝置，在該裝置的燒瓶中模擬原始大氣成分充入甲烷、氨、水蒸氣、氫等

35、氣體進行火花放電，最后在U形管內(nèi)檢驗出有氨基酸生成。 （1）火花放電為無機小分子生成有機小分子創(chuàng)造了條件，其機制是（ ） A通過電場將氣體電離或斷開化學鍵 B通過電場使氣體分子加速 C通過電場使氣體分子能級增大 D火花放電發(fā)出的光導致化學反應(yīng) （2）U形管相當于（ ） A原始大氣B原始海洋 C原始陸地D原始生物圈 （3）500mL燒瓶處的加熱和冷凝器的配合模擬原始大氣的（ ） A大氣對流B氣溫變化c氣壓變化D大氣環(huán)流 【解析】 生命起源過程中的能源是宇宙射線、紫外線、閃電等，這些能源能將原始大氣中的一些氣體分子發(fā)生電離或使其中的一些化學健斷開，使各種離子或原子之間重新組織而形成有機小分子物質(zhì)。

36、大氣中形成的有機小分子物質(zhì)由于雨水的沖涮而流入原始海洋，在原始地球上的大氣層也存在著與現(xiàn)在的地球大氣中基本一樣的大氣對流現(xiàn)象。米勒的實驗主要是模擬原始大氣的一些自然現(xiàn)象，并證明在這種自然現(xiàn)象的條件下確實能生成有機小分子物質(zhì)?！敬鸢浮?（1）A； （2）B； （3）A?！纠}7】 （1996年上海高考試題）將人體血液置于 9食鹽溶液中制成裝片后，用顯微鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)血細胞呈現(xiàn)（ ）A.質(zhì)壁分離B正常狀態(tài) C.細胞膜破裂D細胞皺縮 【解析】 人體血液中的血細胞懸浮于血漿中，血細胞與血漿是等滲的，維持著血細胞的正常形態(tài)。血漿與 09的NaCl溶液等滲，所以將09的NaCl溶液稱為生理鹽水。9的食鹽

37、溶液的濃度遠遠大于生理鹽水的濃度，滲透壓也遠高于生理鹽水。所以將血漿置于9生理鹽水中時，其中的血細胞就處于高滲溶液中，血細胞失水，細胞皺縮，但沒有質(zhì)壁分離現(xiàn)象，因為動物細胞沒有細胞壁。如果將血液置于清水，由于清水的溶液溶度接近零，滲透壓也接近零，低于生理鹽水，故血細胞會吸水膨脹，甚至會破裂?！敬鸢浮?D 【例題8】 下圖中的哪一條曲線能正確地反映種子的含水量與呼吸作用強度之間關(guān)系的曲線（ ） AB CD 【解析】 詳見“重點知識聯(lián)系與剖析”?！敬鸢浮?A 【例題9】 下圖中的甲、乙圖是滲透裝置示意圖，丙圖是根毛細胞示意圖，請根據(jù)甲、乙、兩三圖回答下列問題：（甲圖是發(fā)生滲透作用的初始狀態(tài)，乙圖是

38、發(fā)生了較長時間的滲透作用之后，通過漏斗內(nèi)外的水分子達到平衡時的狀態(tài)。甲圖中：為清水，為30的蔗糖溶液，為半透膜） （1）典型的滲透裝置必須具備2個條件：_；（指明圖中相應(yīng)部位）_。(2)比較甲圖中和處溶液濃度的大小。(3）若甲圖膜內(nèi)外水分子運動達到平衡時，需測哪些物理量才能求出此時的滲透壓，請寫出過程。(4)丙圖中的名稱為_，甲圖中的相當于丙圖中的_，它與丙圖中相應(yīng)結(jié)構(gòu)的區(qū)別是_。(5)若把根毛細胞放入30的蔗糖溶液中，它將出現(xiàn)_，再放人清水中，它又出現(xiàn)_。 （6）若把根毛細胞放人90的蔗糖溶液中，它會出現(xiàn)_，過一段時間再放人清水中，此時根毛細胞與上題中放人清水中的變化是_。其原因是_。(7)鹽堿地中的植物常出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象，其原因是_。 【解析】 本題以滲透作用的實驗為切入點，聯(lián)系有關(guān)的物理和生物學知識及有關(guān)實驗內(nèi)容，考查學生對知識的綜合運用能力及觀察能力。此題考查的知識點有滲透作用、發(fā)生滲透的2個基本條件、擴散作用、壓力、壓強、靜水壓、分子的運動、密度、原生質(zhì)層與選擇透過性膜、質(zhì)壁