生物的新陈代谢专业知识专家讲座

第三课生物新陈代谢第四课时植物对水分吸收、利用和矿物质营养

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第1页关键点、疑点、考点1渗透作用原理一个经典渗透装置（或系统）必备条件：一是含有半透膜，二是半透膜两侧溶液含有浓度差。生物的新陈代谢专业知识专家讲座第2页关键点、疑点、考点成熟植物细胞是一个渗透系统

原生质层（细胞膜，液泡膜及这两层膜之间细胞质）能够被看作是一层选择透过性膜，细胞壁（纤维素组成网状结构）是全透性。细胞液含有很多溶解于水中物质，所以它含有一定浓度。因为原生质层相当于选择透过性膜，原生质层两侧溶液含有浓度差，所以，当植物细胞与外界溶液接触时，细胞液也会经过原生质层与外界溶液发生渗透作用。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第3页关键点、疑点、考点2水分吸收与利用质壁分离和质壁分离复原原因

原生质层与细胞壁分离现象当植物细胞处于高渗溶液中（即外界溶液浓度大于细胞液浓度）时，因为细胞壁伸缩性较小，而原生质层伸缩性较大。当细胞中水分不停向外渗出时，液泡和原生质层在细胞壁收缩停顿以后还会继续不停收缩，结果原生质层就与细胞壁分离开来，液泡和原生质层缩成球形小团，原生质层与细胞壁之间充满了（蔗糖溶液）高渗溶液。生物的新陈代谢专业知识专家讲座第4页关键点、疑点、考点外界溶液浓度＞细胞液浓度细胞失水质壁分离复原假如把以经发生了质壁分离细胞放入清水或浓度比细胞液低蔗糖溶液中，外面水分就向内渗透，液泡逐步变大，原生质层和液泡逐步恢复原状。这种现象叫～。外界溶液浓度＜细胞液浓度细胞吸水生物的新陈代谢专业知识专家讲座第5页关键点、疑点、考点水分运输、利用和散失根吸收水分，经过根部导管运输到茎，再由茎运输到叶，然后还要由植物体（主要是叶）表面散失到大气中。

植物体内水分，主要以水蒸气形式经过叶气孔散失到大气中，这就是蒸腾作用。根吸收水分有９９%左右都因为蒸腾作用而散失掉了，只有１%左右保留在植物体内，参加光合作用和其它代谢过程。

运输利用生物的新陈代谢专业知识专家讲座第6页关键点、疑点、考点

1.是植物吸收水分和促使水分在体内运输主要动力。蒸腾作用意义3.蒸腾作用中水变为水蒸气时吸收大量热能，从而能够降低植物体尤其是叶片温度，防止因强烈阳光照射而造成灼伤。

2.促进溶解在水中矿质养料在植物体内运输。3植物必需元素生物的新陈代谢专业知识专家讲座第7页关键点、疑点、考点植物细胞必需元素大量元素微量元素矿质元素Fe、Mn、Mo、B、Zn、Cu、Cl细胞中化学元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg除C、H、O以外，植物由根系从土壤中吸收元素C、H、O生物的新陈代谢专业知识专家讲座第8页关键点、疑点、考点大量元素微量元素占生物体干重49%元素是：C占原生质总量95%元素是：C、H、O、N、P、SC、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Fe、ClCu、Co、I、Mn生物的新陈代谢专业知识专家讲座第9页关键点、疑点、考点4矿质元素吸收与利用交换吸附主动运输H+、HCO3--H2CO3H2O+CO2呼吸作用方向：由低到高条件：需要载体是否耗能：耗能生物的新陈代谢专业知识专家讲座第10页关键点、疑点、考点吸收特性离子态：如K选择性吸收矿质元素的利用化合态与细胞膜上载体种类和数量相关不稳定：如N、P、Mg稳定：如Ca、Fe可重复利用不能重复利用生物的新陈代谢专业知识专家讲座第11页关键点、疑点、考点5合理浇灌与施肥合理浇灌植物一生中都需要不停地吸收水分。不一样植物需水量不一样；同一个植物不一样发育时期，需水量也不相同。合理浇灌就是指依据植物需水规律适时地、适量地浇灌，方便植物体茁壮生长，而且用最少水获取最大效益。生物的新陈代谢专业知识专家讲座第12页关键点、疑点、考点合理施肥植物一生中都需要不停地从外界吸收必需矿质元素。不一样植物对各种必需矿质元素需要量不一样；同一个植物不一样生长发育时期，对各种矿质元素需要量也不相同。合理施肥就是指依据植物需肥规律适时地、适量地施肥，方便植物体茁壮生长，而且获少肥高效结果。生物的新陈代谢专业知识专家讲座第13页能力、思维、方法【例1】以下哪种细胞被放入高渗溶液中将会出现质壁分离现象()A刚撕下蚕豆叶表皮细胞B还未萌发菜豆胚芽细胞C用95%乙醇浸泡过洋葱鳞片叶上表皮细胞D刚切下小麦根尖生长点细胞A生物的新陈代谢专业知识专家讲座第14页能力、思维、方法【解析】成熟植物细胞经过渗透作用失水发生质壁分离现象。一个经典渗透装置必需具备两个条件：半透膜、半透膜两侧有浓度差。根尖生长点细胞、菜豆胚芽细胞因缺乏大液泡而不发生质壁分离现象。用95%乙醇浸泡造成植物细胞死亡，膜选择透过性功效受到破坏，变成全透性膜，所以也不能发生质壁分离现象。只有刚撕下蚕豆叶表皮细胞是一个成熟植物细胞，同时含有生理活性，在高渗溶液中将发生质壁分离现象。生物的新陈代谢专业知识专家讲座第15页能力、思维、方法【例2】如图为测定植物蒸腾作用简易装置，整个装置是密封且充满水，仅细管中留有一个气泡。依据标尺可计算出气泡移动位置。进而计算出水分改变数量。这一数量代表()

A蒸腾失水数量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生物的新陈代谢专业知识专家讲座第16页能力、思维、方法【解析】植物体吸收水分主要由蒸腾作用散失，约占植物体吸水总量95%～99%。在光合作用和呼吸作用等生理过程中，水是反应原料之一。上图所表示装置中，植物体全部吸收水分都是经过玻璃细管，所以气泡移动表示植株吸水总量。题中“测定植物蒸腾作用装置”这种说法含有一定干扰性，假如忽略了光合作用和呼吸作用等生理过程对水消耗，这种说法是能够成立。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第17页能力、思维、方法【例3】下列图是研究植物水分代谢四个试验装置。图(3)、(4)玻璃管口下封以半透膜

A30%蔗糖溶液B蔗糖溶液

请判断试验开始后，玻璃管内水是否流动及流动方向(无流动以×表示，流动方向以↓、↑、→、←表示)。下面四个选项中符号依次表示四个装置中用括号标示玻璃管内水分流动现象，其中正确是()A↑↓××B×↑×→C↓↑→→D↓↑×←B生物的新陈代谢专业知识专家讲座第18页能力、思维、方法【解析】本题以详细试验为背景考评植物水分代谢基本概念，包括渗透作用，植物体内水分蒸腾和水分运输知识。装置(2)是一个常见情境，情况与日常生活中将鲜花插在花瓶中类似。植物叶和茎经过蒸腾作用将体内水分散发到空气中。蒸腾作用产生拉力，使水分上升。所以该装置玻璃管内水分自然会向上流动。装置(1)是装置(2)中将插有枝条玻璃管倒置，使茎和叶浸于水中。这种情况下，叶片和茎不可能蒸发。所以，玻璃管内水分既不会向枝条一端，也不会向含有油滴一端流动，所以该玻璃管水分不会流动。(3)和(4)是两个渗透计由一个玻璃管连接起来装置，主要考评渗透作用知识。渗透作用是水分从溶液浓度低一侧经过半透膜向溶液浓度较高一侧运动现象。半透膜两侧浓度差越大，渗透作用压力越大。装置(3)两个渗透计半透膜下方是水，上面是蔗糖溶液，都会发生渗透作用。生物的新陈代谢专业知识专家讲座第19页能力、思维、方法因为两个渗透计中均为30%蔗糖溶液，所以两个渗透计中渗透作用产生压力相等，所以连接两个渗透计玻璃管内没有水分净流动。装置(4)左侧渗透计内为30%蔗糖溶液，而右侧是5%蔗糖溶液，与右侧渗透计比较，左侧渗透计半透膜两侧浓度差大，产生渗透压大，所以玻璃管内水分自左向右流动。

【例4】(上海高考)请依据以下条件设计一个试验，判别两种不一样浓度蔗糖溶液，写出试验步骤，并分析试验结果。一瓶10%蔗糖溶液、一瓶30%蔗糖溶液、250mL烧杯一只、半透膜制成小袋一只、刻度玻璃管一支、细线一根、支架一个。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第20页能力、思维、方法【解析】试验设计普通方法是：先寻找科学试验原理作为依据；其次是了解题目已知条件隐含意义，充分利用所给器材、试剂，设计好试验步骤；最终从不一样角度全方面分析试验结果。很显著，本题试验设计原理是渗透作用，渗透作用产生条件是两个方面：一是半透膜，二是半透膜两侧溶液有浓度差。在题目所提供材料中，刻度玻璃管用来观察液面高度变化，细线用来扎紧透析袋和玻璃管，支架用于垂直固定。试验结果有两种可能，玻璃管中液面上升或下降：假如液面升高，说明透析袋内溶液浓度高于烧杯中溶液中浓度，即透析袋中为30%蔗糖溶液，烧杯中为10%庶糖溶液；反之，透析袋中是10%蔗糖溶液，烧杯中为30%蔗糖溶液。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第21页能力、思维、方法【例5】(1999年上海高考)下表是用于无土栽培时一个培养液配方。Ca(NO3)210克MgSO4025克KH2PO4025克KCl012克FeCl30005克H2O1000克请回答以下问题：(1)培养液培养某植物时，往往要给培养液中通入空气，这一办法目标是用以促进，以有利于矿质元素吸收。要使植物生长良好，依据光合作用所必需条件，除了适宜温度外，还需要和。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第22页能力、思维、方法(2)植物在吸收培养液中矿质离子时，主要经过方式进行，经过一段时间后，检测培养液中留存Ca2+较多，而NO-3较少，这一现象与细胞膜相关。(3)若除去该培养液中硫酸镁，将直接影响植物体内合成。该配方中属于植物生长所需大量元素是，微量元素是

。

【答案】(1)根有氧呼吸光照适宜CO２浓度(2)主动运输选择透过性(3)叶绿素

C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Cl

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第23页能力、思维、方法【解析】植物生长发育必需元素有16种，其中C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg为大量元素，Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl为微量元素。矿质元素是以离子形式被细胞吸收，这一过程需要载体、能量，属于主动运输。所以增加根呼吸强度，就能促进矿质元素吸收，向培养液中泵入空气目标是促进根有氧呼吸。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第24页延伸、拓展矿质元素离子进入细胞是一个主动运输过程，需要载体帮助和消耗呼吸作用释放能量。促进根呼吸作用，有利于矿质元素离子吸收。对农田种植来说，松土有利于植物根系呼吸作用，而对无土栽培来说，植物根系浸泡在营养液中，向营养液中泵入空气，增加溶解氧，有利于促进根呼吸。矿质元素在植物体内作用主要是参加细胞中一些化合物合成、影响植物体生命活动，而元素利用形式有三种，即呈离子状态，可自由移动，如钾元素；形成不稳定化合物，如氮、磷、镁；形成稳定化合物，如钙和铁。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第25页延伸、拓展【例6】在根吸收无机盐离子过程中，普通情况下，以下原因中最主要是()A蒸腾速率B根尖表皮细胞内外无机盐离子浓度差C离子进入根尖表皮细胞扩散速率D根可利用氧D【解析】本题考评植物根系吸收矿质元素过程基本知识。教材中明确指出，“根细胞吸收土壤溶液中矿质元素离子过程，与根细胞呼吸作用有亲密关系”，“根细胞细胞膜表面吸附离子，还要深入转移到根细胞中去，这是一个主动运输过程”。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第26页延伸、拓展这说明根吸收矿质元素是一个主动吸收运输过程，要消耗能量，能量要由呼吸作用产生ATP提供。呼吸作用需要充分氧气。土壤中氧气含量往往是一个制约原因。选项D“根可利用氧”就成为根吸收无机离子最主要原因，是本题正确选项。蒸腾速率与无机盐在体内运输相关，与吸收也有一定关系，但无机离子进入根细胞是一个主动运输过程，因而与蒸腾速率即使相关，但不是主要，所以选项A不是正确选项。选项B和C都没有从呼吸作用和主动运输考虑，所以也不是正确选项。

生物的新陈代谢专业知识专家讲座第27页延伸、拓展【例7】用含有各种必需元素溶液培养大麦。试验分两组，一组在光下，一组在黑暗中，48小时后测定几个离子浓度。表中各离子下数据为试验结束时，溶液中离子浓度占试验开始时浓度百分比。试验条件水分消耗/mlCa2+／%K+／%Mg2+／%光下109013527179

暗中43510535113回答以下问题：(1)从吸收离子和吸收水百分比看，大麦在光下吸收哪种离子比吸收水分快?。(2)从上述试验所取得数据，能够得出哪些结论?生物的新陈代谢专业知识专家讲座第28页延伸、拓展【答案】(1)K+(2)①光下蒸腾作用比黑暗中强，消耗水分多②吸收矿质元素受光照影响③吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立过程④植物对矿质离子吸收含有选择性生物的新陈代谢专业知识专家讲座第29页延伸、拓展【解析】本题要求考生看懂显示试验结果数据表格，依据植物矿质营养生理知识进行分析，从中得出正确结论。表中列出分别在光下和暗中进行两组试验结果，包含水分消耗溶液中各离子浓度情况数据。在反应离子吸收情况一栏内显示试验结束时，溶液中有些离子浓度超出试验开始时浓度，即超出100%。这一点可能使一些考生产生迷惑，为何