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　　一、知識(shí)體系

 二、知識(shí)解析

（一）含量：很少，1%～1.5%

（二）存在形式：大多數(shù)以離子狀態(tài)存在于細(xì)胞中（動(dòng)物骨骼和牙齒中的Ca是以化合物的形式存在的，植物體內(nèi)的Ca和Fe是以穩(wěn)定化合物的形式存在的），較多的陽離子有：K+、Na+、Ca2+、Mg2+等；較多的陰離子有：Cl-、PO43-、SO42-、HCO3-等。

（三）功能：

1．有些無機(jī)鹽是細(xì)胞中某些復(fù)雜化合物的重要組成部分，如：Mg2＋是葉綠素的成分；P是構(gòu)成核苷酸、ATP的成分；Fe2＋是血紅蛋白的主要成分等。

2．許多種無機(jī)鹽離子對(duì)于維持生物體的生命活動(dòng)有重要作用，如植物缺少某些必需的礦質(zhì)元素會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的缺素癥狀；人和動(dòng)物缺少某些無機(jī)鹽也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的疾病。

3．對(duì)維持細(xì)胞的酸堿平衡非常重要，如正常人血液的pH通常在7.35－7.45之間，變化很小。其平衡的調(diào)節(jié)與人體血液中含有許多對(duì)酸堿起緩沖作用的物質(zhì)－緩沖物質(zhì)密不可分。每一對(duì)緩沖物質(zhì)是由一種弱酸和相應(yīng)的一種強(qiáng)堿鹽組成，如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等。

（四）無機(jī)鹽與代謝

1．無機(jī)鹽與植物代謝

（1）植物的礦質(zhì)營養(yǎng)

①礦質(zhì)元素的定義：除了C、H、O以外，主要由根系從土壤中吸收的元素叫做礦質(zhì)元素。

②植物必需的礦質(zhì)元素：

●研究方法??溶液培養(yǎng)法：

含義：是指用含有全部或部分礦質(zhì)元素的營養(yǎng)液培養(yǎng)植物的方法。

步驟（如何證明某種元素是植物必需的礦質(zhì)元素）：首先用缺素培養(yǎng)液培養(yǎng)植物，植物出現(xiàn)缺素癥狀（要設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)）；然后向培養(yǎng)液中添加缺少的元素，相關(guān)癥狀消失（自身前后對(duì)比）。

●種類：

大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg

微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni

③礦質(zhì)元素的吸收：

●部位：根，最活躍的部位是成熟區(qū)的表皮細(xì)胞。

●形式：土壤溶液中的礦質(zhì)元素必需溶解于水中以離子形式被吸收。

●方式：土壤溶液中的礦質(zhì)元素是通過主動(dòng)運(yùn)輸（需要哪些條件？）的方式透過根尖成熟區(qū)表皮細(xì)胞的細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的。

●特點(diǎn)：礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性，這與根細(xì)胞膜上載體的種類和數(shù)量有關(guān)；成熟區(qū)表皮細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素和滲透吸水是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程（如何理解？）。

④運(yùn)輸：礦質(zhì)元素進(jìn)入根尖成熟區(qū)表皮細(xì)胞以后，隨著水分最終進(jìn)入根尖內(nèi)的導(dǎo)管，并且進(jìn)一步運(yùn)輸?shù)街参矬w的各個(gè)器官中。因此，礦質(zhì)離子在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力是蒸騰作用。

⑤利用：

植物體內(nèi)的存在狀態(tài)

舉    例

利    用

離子狀態(tài)

K

再度利用

不穩(wěn)定化合物

N、P、Mg

穩(wěn)定化合物

Ca、Fe

一次利用

⑥應(yīng)用：

●合理施肥：

依據(jù)：不同植物對(duì)各種必需的礦質(zhì)元素需要量不同；同一種植物在不同生長發(fā)育時(shí)期，對(duì)各種必需的礦質(zhì)元素需要量也不同。

含義：就是指根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時(shí)地、適量地施肥，以便使植物體茁壯生長，并且獲得少肥高效的結(jié)果。

●無土栽培：含義、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)

⑦影響礦質(zhì)元素吸收的因素

●遺傳因素：植物吸收礦質(zhì)離子的種類和數(shù)量，主要取決于植物的遺傳性。不同生物DNA不同，控制合成的根細(xì)胞膜上運(yùn)載離子的載體種類和數(shù)量不同，因而，根細(xì)胞吸收礦質(zhì)離子的種類和數(shù)量不同。根表現(xiàn)出對(duì)礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性。

●溫度影響：在一定范圍內(nèi)，根部吸收礦質(zhì)元素速率隨土壤溫度的增高而加快。這是由于溫度影響了根部的呼吸速率，從而影響主動(dòng)運(yùn)輸。但溫度過高，作物吸收礦質(zhì)元素的速率下降；因?yàn)楦邷厥姑傅幕钚允苡绊�，從而影響呼吸作用所致。溫度過低時(shí)，吸收減少；因?yàn)榈蜏貢r(shí)，代謝弱，主動(dòng)運(yùn)輸慢。

●土壤的通氣狀態(tài)：土壤通氣狀況能直接影響根吸收礦質(zhì)元素。如右圖所示：?

AB段表示在一定的范圍內(nèi)，根吸收礦質(zhì)元素離子的速率隨氧分壓的升高而加快。原因是在一定范圍內(nèi)，氧氣供應(yīng)越好，呼吸作用越強(qiáng)，根吸收礦質(zhì)元素就越多。

BC段表示當(dāng)氧分壓增大到一定值時(shí)，根吸收離子的速率不再隨氧分壓升高而加快，這是由于根細(xì)胞膜上載體的數(shù)量限制。

●土壤中溶液濃度的影響，如右圖所示：

曲線AB段表示在一定離子濃度范圍內(nèi)，根吸收離子的速率隨離子濃度的增大而加快，兩者成正比。原因是當(dāng)外界溶液濃度較低時(shí)，離子載體與離子結(jié)合還未達(dá)到飽和。

曲線BC段表示當(dāng)離子濃度增大到一定數(shù)值時(shí)，根的吸收速率不再增加。這是由根細(xì)胞膜上載體的數(shù)量決定的，當(dāng)離子載體達(dá)到飽和后，繼續(xù)提高溶液濃度，離子吸收量不會(huì)隨之增加。?

曲線CD段表示當(dāng)離子濃度過高時(shí)，將會(huì)使根細(xì)胞失水，從而影響根細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)，使離子吸收速率下降。?

●pH的影響：一方面pH能影響根細(xì)胞中酶的活性，而影響根的呼吸作用，從而對(duì)礦質(zhì)元素的吸收有影響。另一方面，土壤溶液pH的改變，可以引起土壤溶液中養(yǎng)分的溶解或沉淀；影響礦質(zhì)元素在土壤中的存在狀況，從而影響對(duì)其吸收。例如在堿性加強(qiáng)時(shí)，鐵、磷酸根、鈣、鎂、銅、鋅等離子逐漸形成不溶解狀態(tài)，能被植物吸收的量便減少。

⑧N素來源??生物固氮：

●含義：固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程。

●研究意義：對(duì)于解決糧食問題具有十分重要的意義。

●固氮微生物的種類：

共生固氮微生物??根瘤菌：形態(tài)、代謝類型、特點(diǎn)、與豆科植物的關(guān)系、根瘤的形成。

自生固氮微生物??圓褐固氮菌：特點(diǎn)（固氮能力強(qiáng)；能分泌生長素，促進(jìn)植株的生長和果實(shí)的發(fā)育）、應(yīng)用（制成菌劑，施到土壤中，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。）

●過程：不做要求。

●意義：在自然界氮循環(huán)（如右圖）中具有十分重要的作用。

●在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：土壤中氮素來源的重要途徑；對(duì)豆科植物進(jìn)行根瘤菌拌種，可提高豆科作物的產(chǎn)量；用豆科植物做綠肥或飼養(yǎng)家畜，可增產(chǎn)和獲得更多畜產(chǎn)品；讓非豆科植物能自行固氮，可提高產(chǎn)量，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

（2）植物的水分代謝

土壤溶液中礦質(zhì)離子的濃度和細(xì)胞液的濃度影響到水分的吸收。

（3）植物的光合作用

礦質(zhì)元素影響到植物的光合作用速率，如：

●Mg是合成葉綠素的原料；缺少老葉先變黃。

●Fe參與葉綠素的合成；缺少幼葉先變黃。

●P是NADP＋和ATP的組成成分，在維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能上有重要作用；

●綠色植物通過光合作用合成糖類，以及將糖類運(yùn)輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官中，都需要鉀；等等。

●N是與光合作用有關(guān)酶、ATP、NADP＋的成分，也是合成蛋白質(zhì)的原料；施用過多會(huì)造成作物倒伏，從而影響光合效率。

（4）植物的呼吸作用

①植物根細(xì)胞的呼吸速率影響礦質(zhì)元素的吸收；

②礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的含量也會(huì)影響到植物的呼吸速率，如：

●N是與呼吸作用有關(guān)酶的成分；

●P是ATP的組成成分，在維持線粒體膜的結(jié)構(gòu)和功能上有重要作用。

2．無機(jī)鹽與人體代謝：

（1）來源及排出途徑：

來　源

排　　出

無機(jī)鹽

Na+

食鹽（6－10g）

途徑：腎臟（主要）、汗液、糞便

特點(diǎn)：排出量幾乎等于攝入量

K+

食物（2－4g）

途徑：腎臟（主要）

特點(diǎn)：多吃多排，少吃少排，不吃也排。

（2）平衡的調(diào)節(jié)：大綱不做要求，此處略。

（3）平衡意義：

①鈉鹽：維持細(xì)胞外液的滲透壓等方面有重要作用。

②鉀鹽：維持細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓、心肌舒張、正常興奮性等。

（4）無機(jī)鹽在動(dòng)物體內(nèi)作用及異常：

Fe2+：是血紅蛋白是主要成分，缺乏會(huì)導(dǎo)致缺鐵性貧血。

Ca和P：碳酸鈣是動(dòng)物和人體的骨骼、牙齒中的重要成分，幼年缺乏會(huì)導(dǎo)致佝僂病，成年人缺乏會(huì)導(dǎo)致骨軟化病，老年人缺乏會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥。太陽光中的紫外線可促進(jìn)人體內(nèi)的膽固醇轉(zhuǎn)化成VD，因此，日光浴可以有效地預(yù)防兒童佝僂病的發(fā)生。如果哺乳動(dòng)物血液中鈣鹽的含量太低會(huì)出現(xiàn)抽搐。血鈣過高則會(huì)引起肌無力等疾病。

I：是合成甲狀腺激素的原料，缺乏會(huì)導(dǎo)致甲狀腺增生腫大，患地方性甲狀腺腫，俗稱大脖子病。

Na：當(dāng)人在高溫條件下工作、劇烈運(yùn)動(dòng)或是患某些疾�。ㄈ鐒×覈I吐、嚴(yán)重腹瀉）時(shí)，都會(huì)丟失大量的水和無機(jī)鹽（主要是鈉鹽）。這時(shí)如果不及時(shí)補(bǔ)充水和食鹽，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)體的細(xì)胞外液滲透壓下降并出現(xiàn)血壓下降、心率加快、四肢發(fā)冷等癥狀，嚴(yán)重的甚至昏迷等。這時(shí)只要及時(shí)補(bǔ)充生理鹽水，就可以緩解上述癥狀。因此，對(duì)于在高溫條件下工作的人、重體力勞動(dòng)者或是某些病人來說，應(yīng)當(dāng)特別注意補(bǔ)充足夠的水和食鹽。

K：人在大量出汗、劇烈嘔吐或腹瀉時(shí)，除了丟失水和Na+外，還會(huì)丟失K+。K+不僅在維持細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓上起到?jīng)Q定性作用，而且還具有維持心肌舒張、保持心肌正常興奮性等重要作用。當(dāng)血鉀含量過低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多種臨床癥狀，如心肌的自動(dòng)節(jié)律異常，并導(dǎo)致心律失常，等等。蔬菜和水果中含有豐富的K+，只要保持合理膳食，就能滿足機(jī)體的需要。

（五）無機(jī)鹽與生物的生殖發(fā)育：

B：微量元素B能夠促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，當(dāng)柱頭和花柱中積累了大量B時(shí)，有利于受精作用的順利進(jìn)行。當(dāng)缺少B時(shí)，花藥和花絲萎縮，花粉發(fā)育不良。

Ca和P：影響人和動(dòng)物骨骼的發(fā)育。

（六）無機(jī)鹽與生態(tài)環(huán)境：

1．物質(zhì)循環(huán)：

（1）N循環(huán)：

詳見前面的相關(guān)內(nèi)容。

（2）S循環(huán)：

途徑：教材圖9－3

2．環(huán)境污染

（1）酸雨：

●形成原因：大氣中SO2過多，是形成酸雨的主要原因。

　　●大氣中SO2的主要來源：化石燃料的燃燒、火山爆發(fā)、微生物的分解作用

●危害：水體酸化，使魚類的生殖和發(fā)育受到嚴(yán)重影響；直接傷害植物的芽和葉，影響植物的生長；腐蝕建筑物和金屬材料等。

（2）富營養(yǎng)化：由于水體中N、P等植物必需的礦質(zhì)元素含量過多，導(dǎo)致藻類植物等大量繁殖，這些生物死亡后，被微生物分解產(chǎn)生H2S、CH4等有毒物質(zhì)，致使魚類和其他水生生物大量死亡。若發(fā)生在池塘和湖泊即稱為水華，若發(fā)生在海水即稱為赤潮。

（七）其它：

1．無機(jī)鹽與發(fā)酵工程：微生物培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分

2．無機(jī)鹽與細(xì)胞工程：組織培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分

3．無機(jī)鹽與基因工程：用CaCl2處理細(xì)菌的細(xì)胞壁，以增大其通透性，有利于目的基因的導(dǎo)入；與基因工程相關(guān)酶中含有N元素、相關(guān)基因中含有N、P元素等。