水，细胞的化学成分

水是主要的化学成分

内容标准4.1从水开始研究细胞的化学成分，水占细胞和身体质量的最大比例。水分子的结构，氧原子略带负电、氢原子略带正电，使其成为极性分子，这是水几乎所有重要性质的基础。

水在身体不同部位所占的比例各有不同：血浆几乎全部由水组成，大多数软组织的水分占多数，而骨骼与脂肪所储存的水分则少得多。这种差异反映了该组织在代谢与水合需求方面的活跃程度。

水并非只是被动的介质，它也直接作为水解反应的反应物，用于消化碳水化合物、蛋白质与脂质，同时也是缩合反应的产物，这类反应正是用来构建这些分子；此外，水还是光合作用的反应物，以及有氧呼吸的产物。

水的性质及其生物学重要性

水在生物体内的作用

• 作为代谢反应（如酶反应）发生的介质。
• 作为运输介质，例如血液中的血浆和液泡中的细胞液。
• 通过植物细胞的膨压提供支撑，使非木质部分保持挺立。
• 通过出汗和蒸腾作用调节身体和叶片的温度。
• 作为水解反应的反应物，在消化过程中分解碳水化合物、蛋白质与脂质，并作为缩合反应的产物，在构建这些分子时被释放出来。
• 作为润滑剂，例如减少关节处骨骼间摩擦的液体，以及维持黏膜与眼球表面湿润的水分薄膜。

如何考查

考题通常要求你说出水的一项性质，并将其与特定的生物学功能联系起来，例如解释为什么水的高比热容有助于稳定体温，或为什么水分子间的内聚力使木质部能持续输水。你也可能需要解释为什么水被称为代谢反应的介质。

你也可能会得到一系列水的性质，并被要求把每一项与其正确的生物学功能配对，或比较两种指定组织的含水量并从代谢活跃程度的角度解释差异。有关蒸腾作用或渗透作用的题目，通常要求你说出造成所描述现象的具体水的性质，内聚力、附着力，或其作为溶剂的作用。

考试风格例题

题目。下表比较了水和食用油以相同速率加热五分钟后的温度上升情况。

水：温度从28°C升至33°C。食用油：温度从28°C升至45°C。

(a) 说出这项结果所显示的水的性质。(b) 运用这项性质，解释水如何帮助维持细胞内部环境的稳定。

(c) 说出水的另一项性质，并解释它如何使水能沿木质部被拉升至高大树木的顶端。

参考答案。(a) 高比热容。

(b) 由于水在温度略微上升之前需要先吸收大量热能，因此它能抵抗温度骤变；这使细胞内部环境保持相对稳定，让酶不会因温度骤升而变性，代谢反应得以在稳定的速率下持续进行。(c) 内聚力，水分子之间通过氢键相互吸引，因此能在狭窄的木质部导管内保持连结，形成连续而不间断的水柱；这种内聚力，加上水对木质部管壁的附着力，使整条水柱能在叶片因蒸腾作用失水时被向上拉引。

练习题

试一试。一名医生建议发烧期间大量出汗的病人多喝水。

(a) 说出使出汗能为身体降温的水的性质。(b) 从这项性质的角度，解释为何出汗会降低体温。

(c) 提出一个理由，说明为何建议病人补充因出汗而流失的水分。

考试提示

关键术语

• 碳水化合物，部分通过释放水的缩合反应构建而成的分子。
• 蛋白质，由氨基酸经缩合反应以肽键连接而成的分子。
• 脂质，由甘油与脂肪酸经缩合反应形成的储能分子。
• DNA，其结构依赖氢键的遗传分子，而氢键正是水的溶剂作用、内聚力与高比热容等性质的成因。
• 渗透，水本身经部分透过膜、从水势较高处移向水势较低处的移动。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

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