逍遥学能 2014-06-15 16:34
一、知识体系
二、知识解析
（一）含量：很少，1%～1.5%
（二）存在形式：大多数以离子状态存在于细胞中（动物骨骼和牙齿中的Ca是以化合物的形式存在的，植物体内的Ca和Fe是以稳定化合物的形式存在的），较多的阳离子有：K+、Na+、Ca2+、Mg2+等；较多的阴离子有：Cl-、PO43-、SO42-、HCO3-等。
（三）功能：
1．有些无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分，如：Mg2＋是叶绿素的成分；P是构成核苷酸、ATP的成分；Fe2＋是血红蛋白的主要成分等。
2．许多种无机盐离子对于维持生物体的生命活动有重要作用，如植物缺少某些必需的矿质元素会表现出相应的缺素症状；人和动物缺少某些无机盐也会产生相应的疾病。
3．对维持细胞的酸碱平衡非常重要，如正常人血液的pH通常在7.35－7.45之间，变化很小。其平衡的调节与人体血液中含有许多对酸碱起缓冲作用的物质－缓冲物质密不可分。每一对缓冲物质是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成，如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等。
（四）无机盐与代谢
1．无机盐与植物代谢
（1）植物的矿质营养
①矿质元素的定义：除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素叫做矿质元素。
②植物必需的矿质元素：
●研究方法??溶液培养法：
含义：是指用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。
步骤（如何证明某种元素是植物必需的矿质元素）：首先用缺素培养液培养植物，植物出现缺素症状（要设计对照实验）；然后向培养液中添加缺少的元素，相关症状消失（自身前后对比）。
●种类：
大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni
③矿质元素的吸收：
●部位：根，最活跃的部位是成熟区的表皮细胞。
●形式：土壤溶液中的矿质元素必需溶解于水中以离子形式被吸收。
●方式：土壤溶液中的矿质元素是通过主动运输（需要哪些条件？）的方式透过根尖成熟区表皮细胞的细胞膜进入细胞内部的。
●特点：矿质离子的吸收具有选择性，这与根细胞膜上载体的种类和数量有关；成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程（如何理解？）。
④运输：矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后，随着水分最终进入根尖内的导管，并且进一步运输到植物体的各个器官中。因此，矿质离子在植物体内运输的动力是蒸腾作用。
⑤利用：
植物体内的存在状态
举 例
利 用
离子状态
K
再度利用
不稳定化合物
N、P、Mg
稳定化合物
Ca、Fe
一次利用
⑥应用：
●合理施肥：
依据：不同植物对各种必需的矿质元素需要量不同；同一种植物在不同生长发育时期，对各种必需的矿质元素需要量也不同。
含义：就是指根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，以便使植物体茁壮生长，并且获得少肥高效的结果。
●无土栽培：含义、特点、优点
⑦影响矿质元素吸收的因素
●遗传因素：植物吸收矿质离子的种类和数量，主要取决于植物的遗传性。不同生物DNA不同，控制合成的根细胞膜上运载离子的载体种类和数量不同，因而，根细胞吸收矿质离子的种类和数量不同。根表现出对矿质离子的吸收具有选择性。
●温度影响：在一定范围内，根部吸收矿质元素速率随土壤温度的增高而加快。这是由于温度影响了根部的呼吸速率，从而影响主动运输。但温度过高，作物吸收矿质元素的速率下降；因为高温使酶的活性受影响，从而影响呼吸作用所致。温度过低时，吸收减少；因为低温时，代谢弱，主动运输慢。
●土壤的通气状态：土壤通气状况能直接影响根吸收矿质元素。如右图所示：?
AB段表示在一定的范围内，根吸收矿质元素离子的速率随氧分压的升高而加快。原因是在一定范围内，氧气供应越好，呼吸作用越强，根吸收矿质元素就越多。
BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根细胞膜上载体的数量限制。
●土壤中溶液浓度的影响，如右图所示：
曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快，两者成正比。原因是当外界溶液浓度较低时，离子载体与离子结合还未达到饱和。
曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加。这是由根细胞膜上载体的数量决定的，当离子载体达到饱和后，继续提高溶液浓度，离子吸收量不会随之增加。?
曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。?
●pH的影响：一方面pH能影响根细胞中酶的活性，而影响根的呼吸作用，从而对矿质元素的吸收有影响。另一方面，土壤溶液pH的改变，可以引起土壤溶液中养分的溶解或沉淀；影响矿质元素在土壤中的存在状况，从而影响对其吸收。例如在碱性加强时，铁、磷酸根、钙、镁、铜、锌等离子逐渐形成不溶解状态，能被植物吸收的量便减少。
⑧N素来源??生物固氮：
●含义：固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。
●研究意义：对于解决粮食问题具有十分重要的意义。
●固氮微生物的种类：
共生固氮微生物??根瘤菌：形态、代谢类型、特点、与豆科植物的关系、根瘤的形成。
自生固氮微生物??圆褐固氮菌：特点（固氮能力强；能分泌生长素，促进植株的生长和果实的发育）、应用（制成菌剂，施到土壤中，可提高农作物产量。）
●过程：不做要求。
●意义：在自然界氮循环（如右图）中具有十分重要的作用。
●在农业生产中的应用：土壤中氮素来源的重要途径；对豆科植物进行根瘤菌拌种，可提高豆科作物的产量；用豆科植物做绿肥或饲养家畜，可增产和获得更多畜产品；让非豆科植物能自行固氮，可提高产量，有利于生态环境的保护。
（2）植物的水分代谢
土壤溶液中矿质离子的浓度和细胞液的浓度影响到水分的吸收。
（3）植物的光合作用
矿质元素影响到植物的光合作用速率，如：
●Mg是合成叶绿素的原料；缺少老叶先变黄。
●Fe参与叶绿素的合成；缺少幼叶先变黄。
●P是NADP＋和ATP的组成成分，在维持叶绿体膜的结构和功能上有重要作用；
●绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾；等等。
●N是与光合作用有关酶、ATP、NADP＋的成分，也是合成蛋白质的原料；施用过多会造成作物倒伏，从而影响光合效率。
（4）植物的呼吸作用
①植物根细胞的呼吸速率影响矿质元素的吸收；
②矿质元素在植物体内的含量也会影响到植物的呼吸速率，如：
●N是与呼吸作用有关酶的成分；
●P是ATP的组成成分，在维持线粒体膜的结构和功能上有重要作用。
2．无机盐与人体代谢：
（1）来源及排出途径：
来 源
排 出
无机盐
Na+
食盐（6－10g）
途径：肾脏（主要）、汗液、粪便
特点：排出量几乎等于摄入量
K+
食物（2－4g）
途径：肾脏（主要）
特点：多吃多排，少吃少排，不吃也排。
（2）平衡的调节：大纲不做要求，此处略。
（3）平衡意义：
①钠盐：维持细胞外液的渗透压等方面有重要作用。
②钾盐：维持细胞内液的渗透压、心肌舒张、正常兴奋性等。
（4）无机盐在动物体内作用及异常：
Fe2+：是血红蛋白是主要成分，缺乏会导致缺铁性贫血。
Ca和P：碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分，幼年缺乏会导致佝偻病，成年人缺乏会导致骨软化病，老年人缺乏会导致骨质疏松症。太阳光中的紫外线可促进人体内的胆固醇转化成VD，因此，日光浴可以有效地预防儿童佝偻病的发生。如果哺乳动物血液中钙盐的含量太低会出现抽搐。血钙过高则会引起肌无力等疾病。
I：是合成甲状腺激素的原料，缺乏会导致甲状腺增生肿大，患地方性甲状腺肿，俗称大脖子病。
Na：当人在高温条件下工作、剧烈运动或是患某些疾病（如剧烈呕吐、严重腹泻）时，都会丢失大量的水和无机盐（主要是钠盐）。这时如果不及时补充水和食盐，就会导致机体的细胞外液渗透压下降并出现血压下降、心率加快、四肢发冷等症状，严重的甚至昏迷等。这时只要及时补充生理盐水，就可以缓解上述症状。因此，对于在高温条件下工作的人、重体力劳动者或是某些病人来说，应当特别注意补充足够的水和食盐。
K：人在大量出汗、剧烈呕吐或腹泻时，除了丢失水和Na+外，还会丢失K+。K+不仅在维持细胞内液的渗透压上起到决定性作用，而且还具有维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋性等重要作用。当血钾含量过低时，会出现多种临床症状，如心肌的自动节律异常，并导致心律失常，等等。蔬菜和水果中含有丰富的K+，只要保持合理膳食，就能满足机体的需要。
（五）无机盐与生物的生殖发育：
B：微量元素B能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，当柱头和花柱中积累了大量B时，有利于受精作用的顺利进行。当缺少B时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。
Ca和P：影响人和动物骨骼的发育。
（六）无机盐与生态环境：
1．物质循环：
（1）N循环：
详见前面的相关内容。
（2）S循环：
途径：教材图9－3
2．环境污染
（1）酸雨：
●形成原因：大气中SO2过多，是形成酸雨的主要原因。
●大气中SO2的主要来源：化石燃料的燃烧、火山爆发、微生物的分解作用
●危害：水体酸化，使鱼类的生殖和发育受到严重影响；直接伤害植物的芽和叶，影响植物的生长；腐蚀建筑物和金属材料等。
（2）富营养化：由于水体中N、P等植物必需的矿质元素含量过多，导致藻类植物等大量繁殖，这些生物死亡后，被微生物分解产生H2S、CH4等有毒物质，致使鱼类和其他水生生物大量死亡。若发生在池塘和湖泊即称为水华，若发生在海水即称为赤潮。
（七）其它：
1．无机盐与发酵工程：微生物培养的培养基成分
2．无机盐与细胞工程：组织培养、动物细胞培养的培养基成分
3．无机盐与基因工程：用CaCl2处理细菌的细胞壁，以增大其通透性，有利于目的基因的导入；与基因工程相关酶中含有N元素、相关基因中含有N、P元素等。