首页 -> 2008年第7期
高中生物“水”专题复习
作者：高明金
（一）生物体内水的含量
水是细胞内含量最多的化合物，水也是生物体内含量最多的化合物，约占生物体重的60%～80%。一般来说，生物的种类不同，水的含量不相同。例如旱生生物体内含水量少，而水生生物体内含水量多。在不同的组织、器官中，水的含量也不相同。例如晒干的谷物中，水的含量为13%～15%，而人的肌肉中，水的含量为72%～78%。
（二）水在生物体内的存在形式及其生理功能
水在细胞中以两种形式存在，即自由水和结合水。细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以流动，可以蒸发，叫做自由水。它是细胞内的良好溶剂，是许多化学反应的原料，为体内许多细胞提供良好的液体环境，可以运输营养物质和代谢废物。少部分水与细胞内的其他物质结合，叫做结合水。结合水不蒸发，失去了流动性和溶解性，是细胞结构的重要组成成分，约占细胞内全部水分的4.5%。
自由水和结合水的关系。一般来说，自由水的含量越多，细胞代谢越旺盛；结合水的含量越多，生物的抗逆性越强。即结合水与自由水的比值越小，细胞代谢越旺盛；其比值越大，细胞代谢越微弱，抗逆性越强，但在一定条件下可以相互转化。如种子在晒干的过程中，损失的是自由水，随着水分的散失，原生质逐渐由溶胶状态转变为凝胶状态，结合水含量升高，生命活动大大减弱，进入休眠。
[例1]人的某些组织含水量相似，形态却不相同。如心肌含水量约为79%，呈坚韧的固态；血液含水量约为82%，却呈川流不息的液态。对这种差异的正确解释是：
A.心肌内多是结合水
B.血液中全是结合水
C.心肌内多是自由水
D.血液中全是自由水
解析：在生物体内的任何一个组织器官中都同时具有自由水和结合水。自由水以游离形式存在，可以自由流动。结合水与极性大分子物质（如蛋白质）结合在一起，就不能自由流动，它是细胞的一种结构成分，对维持生物大分子物质的空间结构有重要作用。故答案为A项。
（三）水在生物体内的来源和散失
单细胞生物可以直接从外界吸收水分，动物从消化道中吸收；而植物主要由根系从土壤中吸收，吸收水分主要以渗透方式吸收。生物体在进行新陈代谢过程中也能产生一部分水分，在生物体中，能产生水的生理作用及场所主要有光合作用暗反应（叶绿体的基质），有氧呼吸（线粒体）、蛋白质合成（核糖体）等。植物体内水分主要通过蒸腾作用散失，动物体内的水分则通过排泄作用散失（如肾的滤过作用、汗液和呼气等）。
（四）水与其他生命活动的关系
1.水与矿质代谢。矿质元素的吸收和运输都离不开水，但植物吸水和吸收矿质元素是两个相对独立的过程。植物吸收水分和矿质元素的主要器官是根。吸水方式主要是渗透作用，不需要消耗能量，不需要载体；吸收矿质元素离子则是以主动运输方式进行，需要消耗能量，需要载体。载体的种类、数量不同，吸收离子的数量就不相同，即具有选择性。矿质离子必须溶解在水中才能被吸收。可见，吸水和吸收矿质离子的过程既有联系，又有区别。
2.水与光合作用。水是光合作用的原料，也是光合作用的产物。光反应阶段在叶绿体的囊状结构薄膜上，水参与光解生成[H]和氧气；暗反应阶段，在叶绿体基质中，C3还原生成有机物同时也生成了水。光合作用所需的水主要来自根的吸收。从根吸收的水分大约有95%～99%以蒸腾作用散失。只有大约1%～5%水分保留在植物体内，参与光合作用和呼吸作用等生命活动。
3.水与呼吸作用。水是有氧呼吸的原料，也是有氧呼吸的产物。水在线粒体中参与有氧呼吸第二阶段的反应，与丙酮酸作用生成二氧化碳和[H]；在有氧呼吸第三阶段，[H]和氧气反应生成水和大量ATP。
4.水污染主要有生物富集作用、水体富营养化、致病微生物污染。生物富集作用指像汞、镉等重金属或不易分解的农药（如DDT）通过食物关系，顺着食物链富集，营养级越高的生物，体内富集的有害物质越多，受害越重。水体富营养化是指水中氮、磷含量超标，引起浮游植物大量繁殖，而浮游植物的呼吸作用会消耗大量氧气，其光合作用释放的氧气又很少溶于水中，从而降低水体的溶氧量，造成鱼类等水生生物缺氧大量死亡，残体被一些微生物分解，发黑发臭。这种现象在淡水中发生叫水华，在海水中称为赤潮。
（五）与水有关的实验
高中生物中涉及水的实验较多。如在质壁分离及复原实验中，可根据水分进出造成的细胞形态变化来验证植物细胞的死活，测定细胞液浓度范围，验证原生质层和细胞壁伸缩性大小等；验证光合作用，呼吸作用需要水，以及呼吸作用产生水的实验，可借助同位素示踪技术完成实验。
[例2]现有两瓶丢失标签的蔗糖溶液：一瓶浓度是10%，另一瓶浓度是30%。请根据下列条件设计一实验， 以鉴别这两瓶不同浓度的蔗糖溶液。材料：250ml烧杯一只、半透膜制成的透析袋一只，刻度玻璃管一支、细线一根、支架一个。①实验步骤：________ ②结果分析：________。
解析：实验原理是渗透作用，产生渗透作用必须具备两个条件：一是有半透膜，二是半透膜两侧溶液具有浓度差，水分子从低浓度一侧向高浓度一侧渗透。由于只有一个透析袋，透析袋内外溶液只能用这两瓶溶液。
答案：①将一瓶溶液倒入烧杯中，另一瓶溶液装入透析袋；将刻度玻璃管插入透析袋中，用细线将袋口扎牢；把透析袋浸在烧杯的溶液中，把刻度玻璃管垂直固定在支架上。②如果刻度玻璃管内的液面上升，说明袋内的溶液是30%蔗糖溶液，烧杯中的溶液是10%的蔗糖溶液。否则，可判断袋内的是10%蔗糖溶液，烧杯中的是30%的蔗糖溶液。