第三課生物新陳代謝第四課時植物對水分吸收、利用和礦物質營養

生物的新陳代謝專業知識專家講座第1頁關鍵點、疑點、考點1滲透作用原理一個經典滲透裝置（或系統）必備條件：一是含有半透膜，二是半透膜兩側溶液含有濃度差。生物的新陳代謝專業知識專家講座第2頁關鍵點、疑點、考點成熟植物細胞是一個滲透系統

原生質層（細胞膜，液泡膜及這兩層膜之間細胞質）能夠被看作是一層選擇透過性膜，細胞壁（纖維素組成網狀結構）是全透性。細胞液含有很多溶解于水中物質，所以它含有一定濃度。因為原生質層相當于選擇透過性膜，原生質層兩側溶液含有濃度差，所以，當植物細胞與外界溶液接觸時，細胞液也會經過原生質層與外界溶液發生滲透作用。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第3頁關鍵點、疑點、考點2水分吸收與利用質壁分離和質壁分離復原原因

原生質層與細胞壁分離現象當植物細胞處于高滲溶液中（即外界溶液濃度大于細胞液濃度）時，因為細胞壁伸縮性較小，而原生質層伸縮性較大。當細胞中水分不停向外滲出時，液泡和原生質層在細胞壁收縮停頓以后還會繼續不停收縮，結果原生質層就與細胞壁分離開來，液泡和原生質層縮成球形小團，原生質層與細胞壁之間充滿了（蔗糖溶液）高滲溶液。生物的新陳代謝專業知識專家講座第4頁關鍵點、疑點、考點外界溶液濃度＞細胞液濃度細胞失水質壁分離復原假如把以經發生了質壁分離細胞放入清水或濃度比細胞液低蔗糖溶液中，外面水分就向內滲透，液泡逐步變大，原生質層和液泡逐步恢復原狀。這種現象叫～。外界溶液濃度＜細胞液濃度細胞吸水生物的新陳代謝專業知識專家講座第5頁關鍵點、疑點、考點水分運輸、利用和散失根吸收水分，經過根部導管運輸到莖，再由莖運輸到葉，然后還要由植物體（主要是葉）表面散失到大氣中。

植物體內水分，主要以水蒸氣形式經過葉氣孔散失到大氣中，這就是蒸騰作用。根吸收水分有９９%左右都因為蒸騰作用而散失掉了，只有１%左右保留在植物體內，參加光合作用和其它代謝過程。

運輸利用生物的新陳代謝專業知識專家講座第6頁關鍵點、疑點、考點

1.是植物吸收水分和促使水分在體內運輸主要動力。蒸騰作用意義3.蒸騰作用中水變為水蒸氣時吸收大量熱能，從而能夠降低植物體尤其是葉片溫度，防止因強烈陽光照射而造成灼傷。

2.促進溶解在水中礦質養料在植物體內運輸。3植物必需元素生物的新陳代謝專業知識專家講座第7頁關鍵點、疑點、考點植物細胞必需元素大量元素微量元素礦質元素Fe、Mn、Mo、B、Zn、Cu、Cl細胞中化學元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg除C、H、O以外，植物由根系從土壤中吸收元素C、H、O生物的新陳代謝專業知識專家講座第8頁關鍵點、疑點、考點大量元素微量元素占生物體干重49%元素是：C占原生質總量95%元素是：C、H、O、N、P、SC、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Fe、ClCu、Co、I、Mn生物的新陳代謝專業知識專家講座第9頁關鍵點、疑點、考點4礦質元素吸收與利用交換吸附主動運輸H+、HCO3--H2CO3H2O+CO2呼吸作用方向：由低到高條件：需要載體是否耗能：耗能生物的新陳代謝專業知識專家講座第10頁關鍵點、疑點、考點吸收特性離子態：如K選擇性吸收礦質元素的利用化合態與細胞膜上載體種類和數量相關不穩定：如N、P、Mg穩定：如Ca、Fe可重復利用不能重復利用生物的新陳代謝專業知識專家講座第11頁關鍵點、疑點、考點5合理澆灌與施肥合理澆灌植物一生中都需要不停地吸收水分。不一樣植物需水量不一樣；同一個植物不一樣發育時期，需水量也不相同。合理澆灌就是指依據植物需水規律適時地、適量地澆灌，方便植物體茁壯生長，而且用最少水獲取最大效益。生物的新陳代謝專業知識專家講座第12頁關鍵點、疑點、考點合理施肥植物一生中都需要不停地從外界吸收必需礦質元素。不一樣植物對各種必需礦質元素需要量不一樣；同一個植物不一樣生長發育時期，對各種礦質元素需要量也不相同。合理施肥就是指依據植物需肥規律適時地、適量地施肥，方便植物體茁壯生長，而且獲少肥高效結果。生物的新陳代謝專業知識專家講座第13頁能力、思維、方法【例1】以下哪種細胞被放入高滲溶液中將會出現質壁分離現象()A剛撕下蠶豆葉表皮細胞B還未萌發菜豆胚芽細胞C用95%乙醇浸泡過洋蔥鱗片葉上表皮細胞D剛切下小麥根尖生長點細胞A生物的新陳代謝專業知識專家講座第14頁能力、思維、方法【解析】成熟植物細胞經過滲透作用失水發生質壁分離現象。一個經典滲透裝置必需具備兩個條件：半透膜、半透膜兩側有濃度差。根尖生長點細胞、菜豆胚芽細胞因缺乏大液泡而不發生質壁分離現象。用95%乙醇浸泡造成植物細胞死亡，膜選擇透過性功效受到破壞，變成全透性膜，所以也不能發生質壁分離現象。只有剛撕下蠶豆葉表皮細胞是一個成熟植物細胞，同時含有生理活性，在高滲溶液中將發生質壁分離現象。生物的新陳代謝專業知識專家講座第15頁能力、思維、方法【例2】如圖為測定植物蒸騰作用簡易裝置，整個裝置是密封且充滿水，僅細管中留有一個氣泡。依據標尺可計算出氣泡移動位置。進而計算出水分改變數量。這一數量代表()

A蒸騰失水數量B光合作用消耗水量C植株吸收水量D呼吸作用消耗水量C生物的新陳代謝專業知識專家講座第16頁能力、思維、方法【解析】植物體吸收水分主要由蒸騰作用散失，約占植物體吸水總量95%～99%。在光合作用和呼吸作用等生理過程中，水是反應原料之一。上圖所表示裝置中，植物體全部吸收水分都是經過玻璃細管，所以氣泡移動表示植株吸水總量。題中“測定植物蒸騰作用裝置”這種說法含有一定干擾性，假如忽略了光合作用和呼吸作用等生理過程對水消耗，這種說法是能夠成立。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第17頁能力、思維、方法【例3】下列圖是研究植物水分代謝四個試驗裝置。圖(3)、(4)玻璃管口下封以半透膜

A30%蔗糖溶液B蔗糖溶液

請判斷試驗開始后，玻璃管內水是否流動及流動方向(無流動以×表示，流動方向以↓、↑、→、←表示)。下面四個選項中符號依次表示四個裝置中用括號標示玻璃管內水分流動現象，其中正確是()A↑↓××B×↑×→C↓↑→→D↓↑×←B生物的新陳代謝專業知識專家講座第18頁能力、思維、方法【解析】本題以詳細試驗為背景考評植物水分代謝基本概念，包括滲透作用，植物體內水分蒸騰和水分運輸知識。裝置(2)是一個常見情境，情況與日常生活中將鮮花插在花瓶中類似。植物葉和莖經過蒸騰作用將體內水分散發到空氣中。蒸騰作用產生拉力，使水分上升。所以該裝置玻璃管內水分自然會向上流動。裝置(1)是裝置(2)中將插有枝條玻璃管倒置，使莖和葉浸于水中。這種情況下，葉片和莖不可能蒸發。所以，玻璃管內水分既不會向枝條一端，也不會向含有油滴一端流動，所以該玻璃管水分不會流動。(3)和(4)是兩個滲透計由一個玻璃管連接起來裝置，主要考評滲透作用知識。滲透作用是水分從溶液濃度低一側經過半透膜向溶液濃度較高一側運動現象。半透膜兩側濃度差越大，滲透作用壓力越大。裝置(3)兩個滲透計半透膜下方是水，上面是蔗糖溶液，都會發生滲透作用。生物的新陳代謝專業知識專家講座第19頁能力、思維、方法因為兩個滲透計中均為30%蔗糖溶液，所以兩個滲透計中滲透作用產生壓力相等，所以連接兩個滲透計玻璃管內沒有水分凈流動。裝置(4)左側滲透計內為30%蔗糖溶液，而右側是5%蔗糖溶液，與右側滲透計比較，左側滲透計半透膜兩側濃度差大，產生滲透壓大，所以玻璃管內水分自左向右流動。

【例4】(上海高考)請依據以下條件設計一個試驗，判別兩種不一樣濃度蔗糖溶液，寫出試驗步驟，并分析試驗結果。一瓶10%蔗糖溶液、一瓶30%蔗糖溶液、250mL燒杯一只、半透膜制成小袋一只、刻度玻璃管一支、細線一根、支架一個。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第20頁能力、思維、方法【解析】試驗設計普通方法是：先尋找科學試驗原理作為依據；其次是了解題目已知條件隱含意義，充分利用所給器材、試劑，設計好試驗步驟；最終從不一樣角度全方面分析試驗結果。很顯著，本題試驗設計原理是滲透作用，滲透作用產生條件是兩個方面：一是半透膜，二是半透膜兩側溶液有濃度差。在題目所提供材料中，刻度玻璃管用來觀察液面高度變化，細線用來扎緊透析袋和玻璃管，支架用于垂直固定。試驗結果有兩種可能，玻璃管中液面上升或下降：假如液面升高，說明透析袋內溶液濃度高于燒杯中溶液中濃度，即透析袋中為30%蔗糖溶液，燒杯中為10%庶糖溶液；反之，透析袋中是10%蔗糖溶液，燒杯中為30%蔗糖溶液。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第21頁能力、思維、方法【例5】(1999年上海高考)下表是用于無土栽培時一個培養液配方。Ca(NO3)210克MgSO4025克KH2PO4025克KCl012克FeCl30005克H2O1000克請回答以下問題：(1)培養液培養某植物時，往往要給培養液中通入空氣，這一辦法目標是用以促進，以有利于礦質元素吸收。要使植物生長良好，依據光合作用所必需條件，除了適宜溫度外，還需要和。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第22頁能力、思維、方法(2)植物在吸收培養液中礦質離子時，主要經過方式進行，經過一段時間后，檢測培養液中留存Ca2+較多，而NO-3較少，這一現象與細胞膜相關。(3)若除去該培養液中硫酸鎂，將直接影響植物體內合成。該配方中屬于植物生長所需大量元素是，微量元素是

。

【答案】(1)根有氧呼吸光照適宜CO２濃度(2)主動運輸選擇透過性(3)葉綠素

C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Cl

生物的新陳代謝專業知識專家講座第23頁能力、思維、方法【解析】植物生長發育必需元素有16種，其中C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg為大量元素，Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl為微量元素。礦質元素是以離子形式被細胞吸收，這一過程需要載體、能量，屬于主動運輸。所以增加根呼吸強度，就能促進礦質元素吸收，向培養液中泵入空氣目標是促進根有氧呼吸。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第24頁延伸、拓展礦質元素離子進入細胞是一個主動運輸過程，需要載體幫助和消耗呼吸作用釋放能量。促進根呼吸作用，有利于礦質元素離子吸收。對農田種植來說，松土有利于植物根系呼吸作用，而對無土栽培來說，植物根系浸泡在營養液中，向營養液中泵入空氣，增加溶解氧，有利于促進根呼吸。礦質元素在植物體內作用主要是參加細胞中一些化合物合成、影響植物體生命活動，而元素利用形式有三種，即呈離子狀態，可自由移動，如鉀元素；形成不穩定化合物，如氮、磷、鎂；形成穩定化合物，如鈣和鐵。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第25頁延伸、拓展【例6】在根吸收無機鹽離子過程中，普通情況下，以下原因中最主要是()A蒸騰速率B根尖表皮細胞內外無機鹽離子濃度差C離子進入根尖表皮細胞擴散速率D根可利用氧D【解析】本題考評植物根系吸收礦質元素過程基本知識。教材中明確指出，“根細胞吸收土壤溶液中礦質元素離子過程，與根細胞呼吸作用有親密關系”，“根細胞細胞膜表面吸附離子，還要深入轉移到根細胞中去，這是一個主動運輸過程”。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第26頁延伸、拓展這說明根吸收礦質元素是一個主動吸收運輸過程，要消耗能量，能量要由呼吸作用產生ATP提供。呼吸作用需要充分氧氣。土壤中氧氣含量往往是一個制約原因。選項D“根可利用氧”就成為根吸收無機離子最主要原因，是本題正確選項。蒸騰速率與無機鹽在體內運輸相關，與吸收也有一定關系，但無機離子進入根細胞是一個主動運輸過程，因而與蒸騰速率即使相關，但不是主要，所以選項A不是正確選項。選項B和C都沒有從呼吸作用和主動運輸考慮，所以也不是正確選項。

生物的新陳代謝專業知識專家講座第27頁延伸、拓展【例7】用含有各種必需元素溶液培養大麥。試驗分兩組，一組在光下，一組在黑暗中，48小時后測定幾個離子濃度。表中各離子下數據為試驗結束時，溶液中離子濃度占試驗開始時濃度百分比。試驗條件水分消耗/mlCa2+／%K+／%Mg2+／%光下109013527179

暗中43510535113回答以下問題：(1)從吸收離子和吸收水百分比看，大麥在光下吸收哪種離子比吸收水分快?。(2)從上述試驗所取得數據，能夠得出哪些結論?生物的新陳代謝專業知識專家講座第28頁延伸、拓展【答案】(1)K+(2)①光下蒸騰作用比黑暗中強，消耗水分多②吸收礦質元素受光照影響③吸收水分和吸收礦質元素是兩個相對獨立過程④植物對礦質離子吸收含有選擇性生物的新陳代謝專業知識專家講座第29頁延伸、拓展【解析】本題要求考生看懂顯示試驗結果數據表格，依據植物礦質營養生理知識進行分析，從中得出正確結論。表中列出分別在光下和暗中進行兩組試驗結果，包含水分消耗溶液中各離子濃度情況數據。在反應離子吸收情況一欄內顯示試驗結束時，溶液中有些離子濃度超出試驗開始時濃度，即超出100%。這一點可能使一些考生產生迷惑，為何