化學(xué)元素與生命活動(dòng)

化學(xué)元素與生命活動(dòng)1．組成生命有機(jī)體的化學(xué)元素組成生命有機(jī)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(xué)元素的基本功能歸納起來化學(xué)元素的基本功能是：①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；②是多種化合物的組成成分，如蛋白質(zhì)、糖類、核酸、脂肪等；③也有一些元素能影響生物體的生命活動(dòng)?；瘜W(xué)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三種元素是構(gòu)成生命有機(jī)物的基本元素，任何一種有機(jī)物中都含有這三種元素，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(dòng)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(jìn)行光合作用。N在植物體內(nèi)形成的化合物都是不穩(wěn)定的或易溶于水的，故N在植物體內(nèi)可以自由移動(dòng)，缺N時(shí)，幼葉可向老葉吸收N而導(dǎo)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(huì)影響到植物生命活動(dòng)的各個(gè)方面，如光合作用、呼吸作用等。與N形成的所有的無機(jī)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(jī)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?yàn)镹可以貯存在有機(jī)物中，有機(jī)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(xué)元素，在水域生態(tài)系統(tǒng)中，過多的N與P配合會(huì)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(dòng)物而言，無機(jī)態(tài)的N是不能利用的，只能利用有機(jī)態(tài)的N。最常利用的形式是氨基酸。動(dòng)物體內(nèi)缺N，實(shí)際就是缺少氨基酸，就會(huì)影響到動(dòng)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(xì)胞質(zhì)和細(xì)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；pH低時(shí)，H2PO4-狀態(tài)的離子較多；pH較高時(shí)，HPO42-狀態(tài)的離子較多。植物體內(nèi)缺P，會(huì)影響到DNA的復(fù)制和RNA的轉(zhuǎn)錄，從而影響到植物的生長發(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?yàn)锳TP和ADP中都含有磷酸。P對生物的生命活動(dòng)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(jī)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(jìn)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(dòng)的一種元素，所以缺Mg時(shí)，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(jìn)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(dǎo)致植物“花而不實(shí)”。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(shí)驗(yàn)得到確認(rèn)的。其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)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(gè)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(diǎn)；一是構(gòu)成植物體的成分；二是對植物的生命活動(dòng)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(yùn)輸和利用。植物對礦質(zhì)元素的吸收包括兩個(gè)過程：先交換吸附后主動(dòng)運(yùn)輸。主動(dòng)運(yùn)輸是主要的，主動(dòng)運(yùn)輸是一個(gè)需要消耗能量的過程，而且還需要載體。載體具有專一性，一種載體只能運(yùn)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(huì)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(xì)胞膜上運(yùn)輸該離子的載體飽和所致。植物對礦質(zhì)離子的吸收速度與離子濃度的關(guān)系如右圖所示。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(dòng)運(yùn)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(huì)影響到植物根系對礦質(zhì)元素的吸收，如溫度、氧氣、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(yùn)輸有兩種方式：縱向運(yùn)輸（長途運(yùn)輸），是指在導(dǎo)管中隨水分從根部運(yùn)輸?shù)角o、葉中的運(yùn)輸，是蒸騰作用，這個(gè)過程不消耗ATP；橫向運(yùn)輸（短途運(yùn)輸）是指在一個(gè)細(xì)胞到另一個(gè)細(xì)胞之間運(yùn)輸?shù)V質(zhì)元素離子的過程，是一個(gè)主動(dòng)運(yùn)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(yùn)輸是在導(dǎo)管中的長途運(yùn)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(shí)，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(dú)立進(jìn)行固氮的微生物，其中，多數(shù)是一類稱為處生固氮菌的細(xì)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(xì)菌都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(xì)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：N2＋6H+＋nMg一ATP＋6e-2NH3＋nMg一ADP＋nPi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(jìn)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(xué)反應(yīng)。還需要ATP提供能量，同時(shí)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(shí)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(yán)格的厭氧微環(huán)境中進(jìn)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(dǎo)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(jìn)行呼吸和產(chǎn)生能量。固氮菌在進(jìn)化過程中，發(fā)展出多種機(jī)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(qiáng)的呼吸作用迅速地將周圍互不干涉中的氧消耗掉，使細(xì)胞周圍處于低氧狀態(tài)，保護(hù)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?dú)?，總量約3.9×1015t。除了少量原核生物以外，目前，陸地上生物體內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)氮的總量達(dá)1.1×1010～1.4×1010t。這部分氮素?cái)?shù)量盡管不算多，但是能夠迅速地再循環(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(jī)氮總量約為3.0×1011t，這部分氮素可以逐年分解成無機(jī)態(tài)氮供植物吸收利用。海洋中的有機(jī)氮約為5.0×1011t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(jī)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(jī)氮的合成是指：植物吸收土壤中的氨鹽和硝酸鹽，進(jìn)而將這些無機(jī)氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機(jī)氮，動(dòng)物直接或間接以植物為食物，將植物體內(nèi)的有機(jī)氮同化成動(dòng)物體中的有機(jī)氮，這一過程稱為生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成。氨化作用是指：動(dòng)植物的遺體、排出物和殘落物中的有機(jī)氮被微生物分解后形成氨的過程。硝化作用是指：在有氧的條件下，土壤中的氨或銨鹽在硝化細(xì)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(xì)菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進(jìn)一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氮?jiǎng)t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(xué)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(xué)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①固定氮素肥料，減少化肥使用量，既節(jié)約了能源，又保護(hù)了環(huán)境。②對豆科作物進(jìn)行根瘤菌拌種，提高產(chǎn)量。③用豆科植物做綠肥，提高土壤肥力和有機(jī)質(zhì)，發(fā)育土壤結(jié)構(gòu)，改良土壤通氣性和保水性。④使用自生固氮菌菌劑提供農(nóng)作物氮素營養(yǎng)和促進(jìn)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(dǎo)入基因后能維持固氮所需的生理?xiàng)l件，但仍未實(shí)現(xiàn)。5．動(dòng)物體內(nèi)的無機(jī)鹽的代謝(1)無機(jī)鹽的吸收無機(jī)鹽都是以離子的形式被動(dòng)物體吸收的。單細(xì)胞動(dòng)物可以直接從外界環(huán)境中吸收無機(jī)鹽的離子，吸收的方式以主動(dòng)運(yùn)輸為主；高等的多細(xì)胞動(dòng)物只有通過內(nèi)環(huán)境才能從外界環(huán)境中吸收無機(jī)鹽的離子。以哺乳動(dòng)物為例，吸收無機(jī)鹽的離子是通過消化道（胃、小腸和大腸）的上皮細(xì)胞完成的，吸收的方式以主動(dòng)運(yùn)輸為主。(2）鹽的功能無機(jī)鹽在動(dòng)物體內(nèi)的作用可以歸納為兩點(diǎn)：一是動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)成分；二是對動(dòng)物體的生命活動(dòng)具有調(diào)節(jié)作用。如：N是蛋白質(zhì)的組織成分，參與細(xì)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(dòng)具有調(diào)節(jié)作用，所以N也參與了生命活動(dòng)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(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)。ATP中含磷酸，所以磷酸也參與了動(dòng)物體內(nèi)的能量代謝過程。Na在動(dòng)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(jìn)小腸絨毛上皮細(xì)胞對葡萄糖和氨基酸的吸收。在神經(jīng)沖動(dòng)的發(fā)生和傳導(dǎo)過程中起重要作用。Ca在動(dòng)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(dòng)也具有調(diào)節(jié)作用，如哺乳動(dòng)物血液中的Ca2+濃度過低，動(dòng)物就會(huì)出現(xiàn)抽搐；血液中的Ca2+具有促進(jìn)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(huì)發(fā)生凝固。人體長期缺鈣，幼兒會(huì)得佝樓病，成年人會(huì)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(dòng)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是二價(jià)鐵，三價(jià)鐵是不能利用的。鐵都是以二價(jià)鐵離子的形式被吸收的。鐵也是某些酶的活化中心。(3)無機(jī)鹽的排出在單細(xì)胞動(dòng)物體內(nèi)，無機(jī)鹽直接被排到外界環(huán)境中。但在多細(xì)胞動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞排出無機(jī)鹽必須通過內(nèi)環(huán)境才能完成。多細(xì)胞動(dòng)物（以哺乳動(dòng)物為例）排出無機(jī)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(gè)人在高溫環(huán)境時(shí)間過長，大量長時(shí)間出汗，會(huì)因通過汗液排出過多的無機(jī)鹽而影響到生命活動(dòng)的正常進(jìn)行，這時(shí)需喝一些淡的食鹽水，以補(bǔ)充無機(jī)鹽，保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行?！窘?jīng)典例題解析】【例題1】下圖所示的曲線為表示呼吸強(qiáng)度與根對礦質(zhì)元素離子吸收的數(shù)量關(guān)系（橫軸表示呼吸的強(qiáng)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(qiáng)度的關(guān)系是：在一定范圍內(nèi)，隨著呼吸強(qiáng)度的增加，提供的能量（ATP）增多，礦質(zhì)離子吸收的速度也會(huì)增加，但超過了一定的范圍，由于運(yùn)載離子的載體飽和了，也就不會(huì)再繼續(xù)增加。【答案】B【例題2】植物根尖成熟區(qū)細(xì)胞的細(xì)胞膜上運(yùn)載礦質(zhì)離子的載體至少有（）A13種B．16種C．17種D．幾十種【解析】解這道題目必須弄清3個(gè)知識點(diǎn)。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(xì)胞膜運(yùn)載離子的載體是蛋白質(zhì)，它具有專一性，它只能運(yùn)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(xì)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(xì)胞的膜上就必需至少有13種礦質(zhì)元素離子的載體?！敬鸢浮緼【例題3】缺鎂和缺鐵都會(huì)使植物失綠(即葉片發(fā)黃或發(fā)白)，你認(rèn)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(diǎn)知識聯(lián)系與剖析”中的“植物的礦質(zhì)代謝”。【答案】B【例題4】將一張洋蔥鱗片葉放在某一濃度的蔗糖溶液中，制成裝片，放在顯微鏡下觀察，有3種狀態(tài)的細(xì)胞，如下圖。你認(rèn)為這3個(gè)細(xì)胞在未發(fā)生上述情況之前，其細(xì)胞液的濃度依次是（）A．A＞B＞CB．A＜B＜CC．B＞A＞CD．B＜A＜C【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(xì)胞之間是存在著差異的，即各表皮細(xì)胞的細(xì)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(shí)，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(xì)胞，其細(xì)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(xì)胞濃濃度越低。未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞細(xì)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(gè)細(xì)胞已與外界溶液保持平衡，那么這3個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞濃濃度已經(jīng)相等，但在未發(fā)生上述情況之前，這3個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞濃濃度應(yīng)是：A＞B＞C【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(xì)胞細(xì)胞液濃度最高、滲透壓最高（）A．根毛區(qū)細(xì)胞B．葉肉細(xì)胞C．導(dǎo)管細(xì)胞D．莖的皮層細(xì)胞【解析】水分的縱向運(yùn)輸是通過導(dǎo)管進(jìn)行的，導(dǎo)管是由一個(gè)一個(gè)導(dǎo)管細(xì)胞連在一起而形成的一根連續(xù)的管子，根、莖、葉中的導(dǎo)管是連續(xù)的，而且是封閉的管道。導(dǎo)管不直接暴露在空氣中，在導(dǎo)管的周圍包圍著數(shù)層薄壁細(xì)胞。在葉片中，因蒸騰作用而失去水分時(shí)，葉肉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度增大，細(xì)胞的水勢很低（即滲透壓很高），通過滲透作用從導(dǎo)管中吸水，導(dǎo)管中失去水分后，導(dǎo)管的壓力就下降，在一般情況下，導(dǎo)管的壓力始終是個(gè)負(fù)值，壓力很低，就從根毛區(qū)內(nèi)層薄壁細(xì)胞的吸取水分，所以根毛區(qū)內(nèi)層薄壁細(xì)胞中的水分就會(huì)進(jìn)入導(dǎo)管。導(dǎo)管中的水溶液濃度是很低的，導(dǎo)管能從根毛區(qū)的皮層細(xì)胞中吸取水分是依賴于導(dǎo)管中的負(fù)壓。內(nèi)層細(xì)胞的細(xì)胞液濃度比外層細(xì)胞的高，滲透壓比外層細(xì)胞（特別是根毛細(xì)胞）的高，根毛細(xì)胞的細(xì)胞液濃度比其內(nèi)層的細(xì)胞要低，所以水分就源源不斷地從根毛細(xì)胞進(jìn)入導(dǎo)管。如下圖所示。根據(jù)正常植物體內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)方向，可判斷細(xì)胞液濃度最高的部位應(yīng)是葉肉細(xì)胞?！敬鸢浮緽【例題6】在探索起源的研究中，美國學(xué)者米勒設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)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、氫等氣體進(jìn)行火花放電，最后在U形管內(nèi)檢驗(yàn)出有氨基酸生成。（1）火花放電為無機(jī)小分子生成有機(jī)小分子創(chuàng)造了條件，其機(jī)制是（）A．通過電場將氣體電離或斷開化學(xué)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(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)（2）U形管相當(dāng)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(xué)健斷開，使各種離子或原子之間重新組織而形成有機(jī)小分子物質(zhì)。大氣中形成的有機(jī)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(shí)驗(yàn)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(shí)能生成有機(jī)小分子物質(zhì)?！敬鸢浮浚?）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(xì)胞呈現(xiàn)（）A.質(zhì)壁分離B．正常狀態(tài)C.細(xì)胞膜破裂D．細(xì)胞皺縮【解析】人體血液中的血細(xì)胞懸浮于血漿中，血細(xì)胞與血漿是等滲的，維持著血細(xì)胞的正常形態(tài)。血漿與0．9％的NaCl溶液等滲，所以將0．9％的NaCl溶液稱為生理鹽水。9％的食鹽溶液的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生理鹽水的濃度，滲透壓也遠(yuǎn)高于生理鹽水。所以將血漿置于9％生理鹽水中時(shí)，其中的血細(xì)胞就處于高滲溶液中，血細(xì)胞失水，細(xì)胞皺縮，但沒有質(zhì)壁分離現(xiàn)象，因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞沒有細(xì)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(xì)胞會(huì)吸水膨脹，甚至?xí)屏??！敬鸢浮緿【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(qiáng)度之間關(guān)系的曲線（）A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．Ⅳ【答案】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(xì)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)，乙圖是發(fā)生了較長時(shí)間的滲透作用之后，通過漏斗內(nèi)外的水分子達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)。甲圖中：①為清水，②為30％的蔗糖溶液，③為半透膜）（1）典型的滲透裝置必須具備2個(gè)條件：①________________________；（指明圖中相應(yīng)部位）②___________________________________。(2)比較甲圖中①和②處溶液濃度的大?。?。(3）若甲圖膜內(nèi)外水分子運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)，需測哪些物理量才能求出此時(shí)的滲透壓，請寫出過程。(4)丙圖中④的名稱為_____，甲圖中的③相當(dāng)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(xì)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(xì)胞放人90％的蔗糖溶液中，它會(huì)出現(xiàn)________，過一段時(shí)間再放人清水中，此時(shí)根毛細(xì)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________________________________?！窘馕觥勘绢}以滲透作用的實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，聯(lián)系有關(guān)的物理和生物學(xué)知識及有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，考查學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用能力及觀察能力。此題考查的知識點(diǎn)有滲透作用、發(fā)生滲透的2個(gè)基本條件、擴(kuò)散作用、壓力、壓強(qiáng)、靜水壓、分子的運(yùn)動(dòng)、密度、原生質(zhì)層與選擇透過性膜、質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原等。(1)滲透裝置中發(fā)生滲透作用需要2個(gè)基本條件：半透膜及膜兩側(cè)的濃度差，成熟的根毛細(xì)胞發(fā)生滲透作用也需要這2個(gè)基本條件。但是，物理裝置中的半透膜與成熟植物細(xì)胞內(nèi)的半透膜是有本質(zhì)區(qū)別的，植物細(xì)胞內(nèi)的半透膜具有選擇吸收的特性，所以稱為選擇透過性膜，在植物細(xì)胞內(nèi)就是指原生質(zhì)層。此題的正確答案就為“具有[③］半透膜；膜兩側(cè)具有濃度差?！?2)由于甲圖中①為清水，②為30％的蔗糖溶液，因此②的濃度大于①的濃度。(3)甲圖中由于半透膜無選擇吸收的特性，它允許水分子及溶劑分子通過膜，這樣就造成了膜兩側(cè)水分子的相對運(yùn)動(dòng)。當(dāng)通過膜的滲透壓等于漏斗內(nèi)靜水壓時(shí)，水分子通過半透膜的運(yùn)動(dòng)趨于平衡，這時(shí)測得漏斗內(nèi)液面高度（如圖）,再用密度計(jì)算出漏斗內(nèi)蔗糖溶液密度，就能利用公式P靜=ρgh；求出此