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胡元俊:心肌固态是因为结合水多吗?  

2014-09-22 09:12:09|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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         有这样一道练习题:人体内某些组织的含水量虽然近似,但形态却不相同。如心肌中含水量约为79%,血液的含水量约为82%,但前者呈坚韧的固态,后者则为川流不息的液态。你对这种形态差异的正确解释是。参考答案为“心肌中结合水多,血液中自由水比例大,所以两者形态不同。”笔者认为该题目的参考答案值得商榷。
          首先我们来讨论“结合水”与“自由水”的概念。细胞的原生质内有很多的亲水性物质如淀粉、蛋白质等,其中蛋白质在细胞中含量比水少,占细胞干重的50%以上,它的亲水性很强。蛋白质分子很大,其疏水基(如烷烃基、苯基等)在分子内部,而亲水基(如氨基、羧基、羟基等)则在分子的表面。这些亲水基对水有很大的亲和力,容易起水合作用。因此其表面吸附着很多水分子,形成一层很厚的水层。水分子距其越近,吸附力越强;距其越远,则吸附力越弱。溶液中的各种离子也能与水分子起水合作用。靠近蛋白质分子或其他亲水颗粒而被其吸附束缚不能自由流动的水分,就叫结合水;远离亲水颗粒而能自由流动的水分,则叫自由水。其实这两种状态的水分并没有明显的界限。
         然后我们再来讨论心肌中的结合水是否较多。结合水是细胞结构的重要组成部分,但不参与代谢作用。自由水则参与各种代谢作用,它的含量制约着植物的光合作用速率、生物的呼吸作用速率等。一般来说,代谢旺盛的生物细胞含水是比较多的,而其中自由水占细胞总水量的95%左右,结合水仅占细胞总水量的5%左右。心肌细胞和血液的细胞,都是代谢旺盛的细胞,都含有丰富的自由水、少量的结合水。至于血液的血浆中,蛋白质占血浆的7%~9%,与细胞中蛋白质的含量几乎没有差别,因此血浆中的结合水与血细胞中的结合水含量也是相近的。那么为什么“心肌呈坚韧的固态,血液则为川流不息的液态”呢?应该从它们的组织结构特点来分析回答。心肌是一种肌肉组织,血液是一种结缔组织。心肌这种肌肉组织主要由高度分化的心肌细胞构成,心肌细胞之间有少量的结缔组织、血管和神经纤维等。心肌细胞呈短柱状,且有分支,它们彼此相连而成网。心肌肌肉组织的细胞间质较少且相对固定。因此,心肌虽然含有较多的自由水,但这些自由水却主要只能在细胞中“流”,而在心肌组织中却不能“流”。这应该就是心肌呈固态的原因。血液这种结缔组织的细胞(血细胞)较少,细胞间质(血浆)特别发达,约占血液体积的55%。血浆的成分中约90%是水。因此少量的血细胞处在可以流动的血浆中,当然仍会呈液态而川流不息地流动。
生物学教学2003年(第28卷)第9期

作者:胡元俊 雷德春 (湖南省安乡县第一中学 415600) 

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