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第三章 植物的營養(yǎng)器官與功能3-1 根的構(gòu)造與養(yǎng)分?jǐn)z取課程標(biāo)準(zhǔn)高二生物：第二章（植物的營養(yǎng)器官及功能）1.根、莖和葉的構(gòu)造維管束植物營養(yǎng)器官的外部形態(tài)及內(nèi)部構(gòu)造2.水和無機(jī)鹽類的吸收與運輸水和無機(jī)鹽的吸收與木質(zhì)部的運輸高三生物：第四章（養(yǎng)分的攝?。?.植物體養(yǎng)分的吸收根的構(gòu)造，水分和無機(jī)鹽吸收的原理，菌根，固氮作用焦點 1 植物必需的元素（共有17種）必需元素：1.植物的組成成分、代謝的必需成分2.植物生長發(fā)育過程中，不可缺少的元素（不能被其他元素取代）一、依元素需求量區(qū)分：1.大量元素：（需要量較多的元素，C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg）大量元素吸收形式主要功能CCO2構(gòu)成植物體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)HH2O構(gòu)成植物體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)OCO2、H2O構(gòu)成植物體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)NNO3、NH4構(gòu)成核酸、蛋白質(zhì)、激素、輔酶PH2PO4、HPO4構(gòu)成核酸、磷脂質(zhì)、ATP、輔酶SSO42-構(gòu)成蛋白質(zhì)、輔酶KK與水的平衡有關(guān)，調(diào)節(jié)氣孔的開閉，蛋白質(zhì)合成的輔基CaCa2+活化某些酵素，與細(xì)胞對刺激的反應(yīng)有關(guān)，與細(xì)胞壁的合成和穩(wěn)定以及膜的構(gòu)造和通透性的維持有關(guān)MgMg2+構(gòu)成葉綠素，活化酵素2.微量元素：（需要量較少的元素，F(xiàn)e、B、Zn、Mn、Cu、Mo、Cl、Ni）微量元素吸收形式主要功能FeFe3+、Fe2+構(gòu)成細(xì)胞色素，活化某些酵素BH2BO3可能和醣類的運輸與核酸的合成有關(guān)合成葉綠素需要的輔基ZnZn2+與葉綠素的合成有關(guān)，活化某些酵素MnMn2+參與胺基酸的合成，活化某些酵素CuCu2+、Cu許多氧化還原酵素與合成木質(zhì)素的酵素的成分MoMoO42-固氮作用必需的成分，為硝酸鹽還原反應(yīng)的輔基ClCl與水的平衡有關(guān)，參與光合作用中水的光解NiNi2+與氮的代謝有關(guān)之酵素的輔基二、依元素流動性區(qū)分：（植物老葉所有元素的含量幼葉嫩芽） 1.流動性元素：N、P、K 2.固定型元素：Ca、S、Fe (1)土壤久未施肥老葉的流動元素運送至幼葉嫩芽老葉呈現(xiàn)老化(2)缺乏固定型元素老葉的固定型元素不能運送至幼葉嫩芽幼葉嫩芽呈現(xiàn)營養(yǎng)不良三、元素的吸收方式：1.必需元素中的C和O藉由氣孔進(jìn)入植物體，H來自於滲透進(jìn)入根部的水。 2.其他元素以離子狀態(tài)，藉主動運輸由根自土壤吸收。 3.肥料三要素（三合肥，需要量較大）：N、P、K 4.植物吸收水分和無機(jī)鹽的構(gòu)造：j根，k菌根，l根瘤。試題範(fàn)例1.下列有關(guān)小麥根系吸收礦質(zhì)元素的敘述，正確的是(A)根吸收礦質(zhì)元素所需的ATP直接來源於光合作用 (B)根吸收礦質(zhì)元素所需的ATP直接來源於呼吸作用 (C)根尖表皮細(xì)胞對各種礦質(zhì)元素的吸收量相等 (D)各種礦質(zhì)元素進(jìn)入根尖表皮細(xì)胞需要同一膜載體的協(xié)助 【2004中國高考】【答案】(B)【詳解】(A)根藉主動運輸吸收礦物質(zhì)元素，所需ATP主要來自於呼吸作用 (C)大量元素（需要量較多）：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。微量元素（需要量較少）：Fe、B、Zn、Mn、Cu、Mo、Cl、Ni (D)細(xì)胞膜上的載體蛋白對離子種類具有專一性2.為瞭解植物生長的營養(yǎng)需求，科學(xué)家分析向日葵完成正常生活史所不可缺少的組成元素及其比率，結(jié)果如右表。根據(jù)表中資料，回答下列問題：(1)下列有關(guān)向日葵組成元素及營養(yǎng)需求的敘述，哪些正確？(A)組成向日葵的元素種類至少有17種 (B)田間生長的向日葵體內(nèi)，O元素含量超過其鮮重的45% (C)田間生長的向日葵體內(nèi)，Mn元素含量超過其先重的50ppm (D)向日葵的組成分中，金屬元素種類比非金屬元素為多，故金屬元素相對較為重要 (E)向日葵的組成分中，非金屬元素的重量比例總合遠(yuǎn)大於金屬元素，故非金屬元素相對較為重要(2)C、H和O三種元素的含量佔向日葵乾重的96%。試問向日葵主要是從哪些來源獲取這些元素？(A)土壤中的水 (B)太陽光的能量 (C)空氣中的氧 (D)空氣中的二氧化碳 (E)土壤中的各種礦物鹽 【97指考】【答案】(1)(A)(B) (2)(A)(C)(D)【詳解】圖示為各元素佔乾重比率，乾重鮮重含水量。(1)(C)Mn元素佔乾重的50ppm，佔鮮重比例遠(yuǎn)低於50ppm (D)(E)非金屬元素所佔比例大於金屬元素，非金屬元素與金屬元素均非常重要，不可缺少、不能被其他元素取代。(2)(A)土壤中的水提供H和O元素 (C)空氣中的氧氣提供O元素 (D)空氣中的二氧化碳提供C和O元素。焦點 2 根的外形A.鬚根系B.軸根系無主根、支根之分：鬚根系的初生根在幼苗時即停止生長，因此鬚根系主要是由許多大小不一的不定根所構(gòu)成。有主根、支根之分：軸根系的初生根發(fā)育為主根，再由主根發(fā)育出許多支根，因此軸根系是由主根和許多支根構(gòu)成。由莖基部叢生許多細(xì)根由主根長出許多支根僅分布於很淺表土中較粗的主根深入較深土壤中多見於單子葉植物（水稻、蔥）多見於雙子葉植物（菠菜、豆科植物）和裸子植物一、根的功能： 1.藉簡易擴(kuò)散從土壤中吸收水分 2.藉便利性擴(kuò)散或主動運輸從土壤中吸收無機(jī)鹽類3.固定和支持植物體 4.儲存養(yǎng)分 5.營養(yǎng)繁殖二、特化的根：1.儲藏根（甘藷）。 2.氣生根（蘭花）。 3.支持根（玉米、榕樹）。 4.呼吸根（落羽松）。 5.板根（鳳凰木）。三、根的演化：（根是由原始維管束植物的地下莖演化而來） 1.原始維管束植物的地下莖有固著、吸收功能 2.原始維管束植物地下莖的維管束與蕨類根的維管束相同 試題範(fàn)例1.有關(guān)於根的類型，下列敘述何者正確？(A)較大型植物的根多屬於鬚根系，才有利於水分的吸收 (B)草本植物的根系皆為分佈於表土中的鬚根系 (C)軸根有較粗的主根與較細(xì)的支根 (D)單子葉植物的根多屬於鬚根 (E)雙子葉植物的根多屬於軸根【答案】(C)(D)(E)【詳解】(A)較大型植物的根屬於軸根系，才有良好的固持作用 (B)菠菜為雙子葉草本植物，具有軸根系。焦點 3 根的縱切成熟部（根毛部）(1)根吸收水分和無機(jī)鹽的主要部位(2)密生根毛，有維管束、內(nèi)皮、周鞘、皮層的分化(3)根毛：表皮細(xì)胞向外延伸的單細(xì)胞構(gòu)造增加吸收水分養(yǎng)分的表面積（藉主動運輸吸收水分和離子）延長部細(xì)胞不分裂，細(xì)胞因吸水而延長增大使根延長生長點（細(xì)胞分裂部）細(xì)胞較小，細(xì)胞質(zhì)濃厚，可進(jìn)行細(xì)胞分裂遞補(bǔ)根冠和延長部的細(xì)胞根冠（根帽）保護(hù)生長點，與根的向地性有關(guān)（除去根冠根喪失向地性）。 試題範(fàn)例1.有關(guān)於植物根尖的縱切，下列敘述何者錯誤？(A)由上而下的順序依次為成熟部、延長部、生長點、根冠 (B)生長點與延長部的細(xì)胞均具分生能力而使根伸長 (C)根冠細(xì)胞具有保護(hù)生長點細(xì)胞的功能 (D)根部吸收水分及無機(jī)鹽的主要部位在成熟部【答案】(B)延長部的細(xì)胞會增大體積，但無分生能力；生長點具分生能力，可增生細(xì)胞。焦點 4 根的橫切雙子葉植物根成熟部的橫切構(gòu)造：表皮排列緊密的單層扁平細(xì)胞，具保護(hù)和吸收功能，部分表皮細(xì)胞特化成根毛；根表皮外無角質(zhì)層。皮層由薄壁細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞排列疏鬆，具有許多細(xì)胞間隙，具儲存澱粉功能。內(nèi)皮位於皮層最內(nèi)側(cè)，細(xì)胞排列緊密，具調(diào)節(jié)水分進(jìn)入中柱的功能?？ㄊ蠋Ц缓舅ㄙ|(zhì)（不透水），可防止水分由木質(zhì)部向外流失。中柱周鞘由薄壁細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞可分裂而長出支根。維管束木質(zhì)部和韌皮部間隔排列呈輻射狀（星狀排列）木質(zhì)部在中央，韌皮部位於木質(zhì)部之間。雙子葉植物根具有形成層（維管束形成層）單子葉植物根不具形成層，中央有髓（由薄壁細(xì)胞構(gòu)成）試題範(fàn)例 1.下圖中，圖A是根成熟部的橫切面，其中央部分放大為圖B。請依據(jù)圖B回答下列問題：(1)甲區(qū)名稱及機(jī)能。 (2)乙區(qū)名稱及機(jī)能。(3)丙區(qū)名稱及機(jī)能。 (4)丁區(qū)名稱及機(jī)能?！敬鸢浮?1)內(nèi)皮：可作為水溶液由皮層進(jìn)入中柱的通道，並防止水分由木質(zhì)部向外流失 (2)韌皮部：運送有機(jī)養(yǎng)分 (3)木質(zhì)部：運送水分及無機(jī)鹽類 (4)支根：增加根的支持力及吸收的表面積。2.右圖為某植物營養(yǎng)器官的橫切面構(gòu)造，回答下列問題：(1)圖示構(gòu)造與下列何者的橫切面構(gòu)造最相似？(A)玉米的根 (B)水稻的莖 (C)向日葵的根 (D)玫瑰的莖(2)何者是運輸無機(jī)鹽類的構(gòu)造？ (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁【答案】(1)(C) (2)(D)焦點 5 單子葉植物的根 1.木質(zhì)部與韌皮部呈相間環(huán)狀排列，不具形成層 2.未形成實心的中柱，中央具有髓（髓是由薄壁細(xì)胞構(gòu)成）試題範(fàn)例1.有關(guān)於種子植物的根，下列敘述何者錯誤？(A)成熟部的細(xì)胞已分化，形成根毛及維管束等構(gòu)造 (B)表皮位於皮層外側(cè)，支根由此處向外生成 (C)根藉主動運輸吸收離子 (D)皮層由薄壁細(xì)胞組成，細(xì)胞內(nèi)常有澱粉?！敬鸢浮?B)支根是由周鞘向外長出焦點 6 根吸收水分的途徑一、根吸收水分的途徑：表皮和根毛皮層內(nèi)皮周鞘木質(zhì)部二、滲透壓大?。和寥辣砥じ觾?nèi)皮周鞘木質(zhì)部 土壤中的水分進(jìn)入根毛和表皮三、內(nèi)皮細(xì)胞：卡氏帶富含木栓質(zhì)阻止水分和離子繼續(xù)向根內(nèi)擴(kuò)散 水分和離子必須藉內(nèi)皮細(xì)胞膜的載體協(xié)助才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)四、根吸收水分和無機(jī)鹽的方式：簡易擴(kuò)散（原生質(zhì)體外運輸）水分和無機(jī)鹽藉簡易擴(kuò)散經(jīng)由細(xì)胞間隙（沿細(xì)胞壁）運輸至內(nèi)皮；在進(jìn)入內(nèi)皮之前，運輸途徑均在原生質(zhì)體外：表皮和根毛皮層的細(xì)胞間隙進(jìn)入內(nèi)皮的細(xì)胞質(zhì)周鞘中柱的木質(zhì)部主動運輸（共質(zhì)體運輸）(1)內(nèi)皮的細(xì)胞壁具有卡氏帶（不透水層） 水分和無機(jī)鹽無法再沿著細(xì)胞間隙運輸 水分和無機(jī)鹽透過細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi) 再藉原生質(zhì)絲通過周鞘細(xì)胞而後進(jìn)入木質(zhì)部(2)水分和無機(jī)鹽類經(jīng)由原生質(zhì)絲（細(xì)胞質(zhì)）運輸至內(nèi)皮表皮和根毛皮層的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)皮的細(xì)胞質(zhì)周鞘中柱的木質(zhì)部(3)夜間蒸散作用停止仍可繼續(xù)藉主動運輸來吸收水分試題範(fàn)例1.有關(guān)於植物根部吸收水分和無機(jī)鹽類的原理，下列敘述何者錯誤？(A)根吸收水分有原生質(zhì)體外和共質(zhì)體運輸二個途徑 (B)無機(jī)鹽是藉簡易擴(kuò)散進(jìn)入根毛細(xì)胞 (C)因內(nèi)皮有卡氏帶的不透水性，而使水分無法藉簡易擴(kuò)散通過內(nèi)皮細(xì)胞 (D)因土壤溶液的滲透壓低於根毛的滲透壓，水分便進(jìn)入根毛【答案】(B)無機(jī)鹽經(jīng)由主動運輸進(jìn)入根毛細(xì)胞，再經(jīng)由共質(zhì)體運輸經(jīng)皮層、內(nèi)皮、周鞘，而後進(jìn)入木質(zhì)部。2.植物體內(nèi)的水分在運輸時，可以通過下列哪些部位？(A)原生質(zhì)絲 (B)細(xì)胞膜 (C)卡氏帶 (D)導(dǎo)管 (E)細(xì)胞間隙 【95指考】【答案】(A)(B)(D)(E)【詳解】(C)卡氏帶富含木栓質(zhì)，不透水、不能讓水通過。3.右圖為植物根部橫切面的局部示意圖。試問根部吸收的水分和無機(jī)鹽，主要是透過何種方式進(jìn)入圖中箭頭所指的細(xì)胞？(A)吞噬作用 (B)吞噬作用和滲透作用 (C)滲透作用和主動運輸 (D)吞噬作用和胞飲作用 【97指考】【答案】(C)根部藉滲透作用吸收水分，藉主動運輸吸收無機(jī)鹽。4.有關(guān)於植物根毛吸收的無機(jī)鹽運輸至木質(zhì)部的方式，下列敘述何者錯誤？(A)藉主動運輸進(jìn)入根毛 (B)藉簡易擴(kuò)散經(jīng)由根毛運送至皮層細(xì)胞 (C)藉主動運輸經(jīng)由皮層細(xì)胞的原生質(zhì)絲運送至周鞘 (D)藉主動運輸從周鞘運送至木質(zhì)部【答案】(B)藉原生質(zhì)絲的共質(zhì)體運輸（主動運輸）由根毛細(xì)胞運送至周鞘。焦點 7 菌根（真菌菌絲植物根部）互利共生一、大多數(shù)陸生植物具有菌根：1.真菌菌絲比植物根毛細(xì)長，菌根的吸收效率根毛的吸收效率植物根部涵蓋面積真菌菌絲網(wǎng)狀分佈真菌菌絲協(xié)助植物根部吸收無機(jī)鹽2.真菌菌絲分解有機(jī)物供植物吸收利用3.真菌菌絲分泌生長因子促進(jìn)根的生長與分支4.真菌菌絲分泌抗生素保護(hù)植物不會受到土壤中有害細(xì)菌真菌的侵害5.真菌菌絲分泌酸性物質(zhì)增加土壤中無機(jī)鹽的溶解度使菌根吸收N、P、K的效率提高6.植物供應(yīng)有機(jī)營養(yǎng)物（醣類、維生素）供真菌吸收利用7.若將植物移植於肥沃土壤中，植物不必藉菌根吸收養(yǎng)分真菌形成寄生現(xiàn)象二、土壤貧瘠地區(qū)：菌根對植物生長有重大貢獻(xiàn) 土壤貧瘠菌根會增加增加吸收土壤中的無機(jī)養(yǎng)分三、蘭花和槭樹：蘭花和槭樹的根部缺少根毛， 其根部長有真菌共生形成菌根取代根毛的吸收功能四、缺乏菌根：缺乏菌根植物生長不良（ex.大豆若缺乏菌根缺乏磷素發(fā)育不良）五、菌根的種類：A.外生菌根B.內(nèi)生菌根(1)真菌菌絲大多圍繞木本植物根部外真菌菌絲伸入皮層外側(cè)的細(xì)胞間隙(2)真菌菌絲不侵入根部細(xì)胞內(nèi)(3)外生菌根可形成外鞘(1)真菌菌絲形成網(wǎng)狀分佈、形成吸盤真菌菌絲與植物細(xì)胞直接交換物質(zhì)(2)真菌菌絲侵入根部細(xì)胞內(nèi)(3)內(nèi)生菌根不形成外鞘例如：紅菇類與松、冷杉、落葉松形成外生菌根例如：95%維管束植物具有內(nèi)生菌根菌根：A.外生菌根：部分菌絲包在細(xì)胞外，另一部分菌絲則深入土壤中 B.內(nèi)生菌根：真菌菌絲可侵入細(xì)胞內(nèi)試題範(fàn)例1.下列有關(guān)於菌根的敘述，何者錯誤？(A)為真菌與植物根部互利共生的共生體 (B)缺乏菌根，植物的生長不受影響 (C)外生菌根具真菌外鞘，故可伸入根部細(xì)胞內(nèi) (D)內(nèi)生菌根不在根部外面形成菌鞘 (E)不管外生菌根或內(nèi)生菌根，其真菌的菌絲均可深入根部細(xì)胞內(nèi)【答案】(B)(C)(E)【詳解】(B)缺乏菌根，植物生長不良 (C)內(nèi)生菌根的菌絲深入根部細(xì)胞內(nèi) (E)外生菌根的真菌菌絲不侵入根部細(xì)胞內(nèi)2.下列有關(guān)植物養(yǎng)分運輸和吸收的敘述，哪一項是正確的？(A)內(nèi)皮層上的卡氏帶有選擇通透的作用，水分和無機(jī)鹽類容易進(jìn)入中柱 (B)泌液現(xiàn)象是由蒸散作用導(dǎo)引產(chǎn)生的 (C)植物的根常有真菌類共生，其菌絲體可幫助根吸收水分和無機(jī)鹽類 (D)根毛長在成熟部之前，接近根冠和生長點的部位，以即時吸取土壤中的水分和無機(jī)鹽類 【91指考】【答案】(C)【詳解】(A)內(nèi)皮的卡氏帶可阻止水分和鹽類進(jìn)入中柱 (B)泌液現(xiàn)象與根壓有關(guān) (D)接近根冠和生長點的部位，不具根毛焦點 8 氮的吸收與利用（氮構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸）一、氮的吸收與利用：N2NH3NH4NO2NO31.大多數(shù)生物不能直接利用空氣中的氮 氮是植物最容易缺乏的元素之一，也是限制植物正常生長及作物產(chǎn)量的因子2.植物吸收NH4和NO3合成蛋白質(zhì)和核酸 植物吸收土壤中的NO3先還原為NH4再與其他含碳分子結(jié)合 形成胺基酸、核酸、葉綠素及其他含氮化合物硝化作用（銨鹽）NH4NO2（亞硝酸鹽）NO2NO3（硝酸鹽）氨化作用動植物遺體、土壤中的腐植質(zhì)釋出氨（NH3）脫氮作用動植物遺體、排泄物NH3N2土壤缺氧、酸化易發(fā)生脫氮作用二、固氮作用： N28H8e2NH3H2 1.單棲固氮：（固氮桿菌、念珠藻、葛仙米藻）(1)念珠藻和葛仙米藻屬於光合自營的原核生物：葉綠囊具有光合色素(2)缺乏氮素時念珠藻和葛仙米藻形成異形細(xì)胞（具固氮功能）N2NH3NH4利用NH4合成胺基酸和含氮化合物(3)念珠藻和葛仙米藻可行共生固氮和單棲固氮：j念珠藻和葛仙米藻常與滿江紅或蘇鐵共生可行共生固氮 k獨立生活的念珠藻和葛仙米藻，仍具有固氮能力可行單棲固氮 2.共生固氮：（根瘤菌與豆科植物共生；念珠藻與滿江紅、蘇鐵共生）(1)根瘤菌與豆科植物共生在植物根部形成根瘤j根瘤菌感染豆科植物的根毛根瘤菌分泌化學(xué)物質(zhì)刺激根部皮層和周鞘進(jìn)行細(xì)胞分裂和生長（根部膨大突出形成根瘤）根瘤菌的固氮酶(雙氮酶)將N2轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3NH3溶於水形成NH4（NH4經(jīng)木質(zhì)部運送至莖葉以供植物體利用）k植物提供碳水化合物供根瘤菌利用l根瘤菌與豆科植物的共生現(xiàn)象具有專一性： 一種豆科植物僅有一種根瘤菌共生(2)根瘤內(nèi)的根瘤菌：j體型變大、細(xì)胞不再分裂k呼吸作用的電子傳遞鏈方式改變l合成固氮酶和血紅素（豆血紅素）而具有固氮功能(3)共生固氮的根瘤菌：（稱為類菌體） j性質(zhì)已完全不同於原先的根瘤菌k根瘤中的根瘤菌才有固氮功能 l根瘤菌的固氮酶基因受到寄主豆科植物的控制 (4)根瘤菌未與豆科植物共生固氮酶的基因不會表現(xiàn)根瘤菌不產(chǎn)生固氮酶試題範(fàn)例1.下列有關(guān)根瘤菌的敘述，哪些正確？(A)根瘤菌協(xié)助植物的固氮作用不需消耗能量 (B)根瘤菌的固氮作用需要酵素的協(xié)助才能進(jìn)行 (C)根瘤菌與豆科植物的交互作用是互利共生的關(guān)係 (D)根瘤菌寄生在植物根部導(dǎo)管使其增生膨大成瘤狀 (E)根瘤菌是唯一可幫助植物體利用空氣中氮元素的生物 【96指考】【答案】(B)(C)【詳解】(A)固氮作用屬於合成作用，需消耗能量 (D)根瘤菌在植物根部促使皮層細(xì)胞增生膨大而形成根瘤 (E)固氮桿菌和部分藍(lán)綠菌（例如念珠藻）亦可進(jìn)行固氮作用。2.下列有關(guān)生物圈中氮循環(huán)的敘述，