植物對(duì)水分吸收、利用和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

1、植物對(duì)水分吸收、利用和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)1 滲透作用的原理 一個(gè)典型的滲透裝置（或系統(tǒng)）必備條件：一是具有半透膜，二是半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)成熟植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng) 原生質(zhì)層（細(xì)胞膜，液泡膜及這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)）可以被看作是一層選擇透過(guò)性膜，細(xì)胞壁（纖維素構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）是全透性的。細(xì)胞液含有很多溶解于水中的物質(zhì)，因此它具有一定的濃度。由于原生質(zhì)層相當(dāng)于選擇透過(guò)性膜，原生質(zhì)層兩側(cè)的溶液具有濃度差，因此，當(dāng)植物細(xì)胞與外界溶液接觸時(shí)，細(xì)胞液也會(huì)通過(guò)原生質(zhì)層與外界溶液發(fā)生滲透作用。 要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)2 水分的吸收與利用質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原原因 原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離的

2、現(xiàn)象 當(dāng)植物細(xì)胞處于高滲溶液中（即外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度）時(shí)，由于細(xì)胞壁的伸縮性較小，而原生質(zhì)層的伸縮性較大。當(dāng)細(xì)胞中的水分不斷向外滲出時(shí)，液泡和原生質(zhì)層在細(xì)胞壁的收縮停止以后還會(huì)繼續(xù)不斷的收縮，結(jié)果原生質(zhì)層就與細(xì)胞壁分離開(kāi)來(lái)，液泡和原生質(zhì)層縮成球形小團(tuán)，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間充滿(mǎn)了（蔗糖溶液）高滲溶液。要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)外界溶液濃度細(xì)胞液濃度 細(xì)胞失水質(zhì)壁分離復(fù)原 如果把以經(jīng)發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞放入清水或濃度比細(xì)胞液低的蔗糖溶液中，外面的水分就向內(nèi)滲入，液泡逐漸變大，原生質(zhì)層和液泡逐漸恢復(fù)原狀。這種現(xiàn)象叫。 外界溶液濃度細(xì)胞液濃度 細(xì)胞吸水要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)水分的運(yùn)輸、利用和散失 根吸收的水分

3、，通過(guò)根部的導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)角o，再由莖運(yùn)輸?shù)饺~，然后還要由植物體（主要是葉）的表面散失到大氣中。 植物體內(nèi)的水分，主要以水蒸氣的形式通過(guò)葉的氣孔散失到大氣中，這就是蒸騰作用。根吸收的水分有%左右都由于蒸騰作用而散失掉了，只有%左右保留在植物體內(nèi)，參與光合作用和其它的代謝過(guò)程。 運(yùn)輸利用要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn) 1.是植物吸收水分和促使水分在體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?。蒸騰作用的意義3.蒸騰作用中水變?yōu)樗魵鈺r(shí)吸收大量熱能，從而可以降低植物體特別是葉片的溫度，避免因強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射而造成灼傷。 2.促進(jìn)溶解在水中的礦質(zhì)養(yǎng)料在植物體內(nèi)運(yùn)輸。3 植物的必需元素要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)植物細(xì)胞的必需元素大量元素 微量元素礦質(zhì)元素Fe

4、、Mn、Mo、B、Zn、Cu、Cl細(xì)胞中的化學(xué)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的元素C、H、O要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)大量元素 微量元素占生物體干重49%的元素是：C占原生質(zhì)總量95%的元素是：C、H、O、N、P、SC、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Fe、ClCu、Co、I、Mn要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)4 礦質(zhì)元素吸收與利用交換吸附主動(dòng)運(yùn)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：耗能要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)吸收特性離子態(tài)：如K選擇性吸收礦質(zhì)元素的利用化合態(tài)與細(xì)胞膜上載體的種類(lèi)和數(shù)量有關(guān)不穩(wěn)定：如N、P、Mg穩(wěn)

5、定：如Ca、Fe可重復(fù)利用不能重復(fù)利用要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)5 合理灌溉與施肥合理灌溉 植物一生中都需要不斷地吸收水分。不同的植物需水量不同；同一種植物不同的發(fā)育時(shí)期，需水量也不相同。合理灌溉就是指根據(jù)植物的需水規(guī)律適時(shí)地、適量地灌溉，以便植物體茁壯生長(zhǎng)，并且用最少的水獲取最大的效益。要點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)合理施肥 植物一生中都需要不斷地從外界吸收必需的礦質(zhì)元素。不同的植物對(duì)各種必需礦質(zhì)元素的需要量不同；同一種植物不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，對(duì)各種礦質(zhì)元素的需要量也不相同。合理施肥就是指根據(jù)植物的需肥規(guī)律適時(shí)地、適量地施肥，以便植物體茁壯生長(zhǎng)，并且獲少肥高效的結(jié)果。能力、思維、方法【例1】 下列哪種細(xì)胞被放入高滲

6、溶液中將會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象( )A剛撕下的蠶豆葉表皮細(xì)胞B尚未萌發(fā)的菜豆的胚芽細(xì)胞C用95%乙醇浸泡過(guò)的洋蔥鱗片葉上表皮細(xì)胞D剛切下的小麥根尖生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞A能力、思維、方法【解析】 成熟的植物細(xì)胞通過(guò)滲透作用失水發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。一個(gè)典型的滲透裝置必需具備兩個(gè)條件：半透膜、半透膜兩側(cè)有濃度差。根尖生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞、菜豆的胚芽細(xì)胞因缺少大液泡而不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。用95%乙醇浸泡導(dǎo)致植物細(xì)胞死亡，膜的選擇透過(guò)性功能受到破壞，變成全透性的膜，因此也不能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。只有剛撕下的蠶豆葉表皮細(xì)胞是一個(gè)成熟的植物細(xì)胞，同時(shí)具有生理活性，在高滲溶液中將發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。能力、思維、方法【例2】 如圖為測(cè)定植物

7、蒸騰作用的簡(jiǎn)易裝置，整個(gè)裝置是密封且充滿(mǎn)水的，僅細(xì)管中留有一個(gè)氣泡。根據(jù)標(biāo)尺可計(jì)算出氣泡移動(dòng)的位置。進(jìn)而計(jì)算出水分變化的數(shù)量。這一數(shù)量代表( )A蒸騰失水的數(shù)量B光合作用消耗的水量C植株吸收的水量D呼吸作用消耗的水量C能力、思維、方法【解析】 植物體吸收的水分主要由蒸騰作用散失，約占植物體吸水總量的95%99%。在光合作用和呼吸作用等生理過(guò)程中，水是反應(yīng)的原料之一。上圖所示的裝置中，植物體所有吸收的水分都是通過(guò)玻璃細(xì)管，因此氣泡移動(dòng)表示植株的吸水總量。題中“測(cè)定植物蒸騰作用的裝置”這種說(shuō)法具有一定的干擾性，如果忽略了光合作用和呼吸作用等生理過(guò)程對(duì)水的消耗，這種說(shuō)法是可以成立的。 能力、思維、方

8、法【例3】 下圖是研究植物水分代謝的四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。圖(3)、(4)玻璃管口下封以半透膜A 30%蔗糖溶液 B 蔗糖溶液請(qǐng)判斷實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，玻璃管內(nèi)的水是否流動(dòng)及流動(dòng)方向(無(wú)流動(dòng)以表示，流動(dòng)方向以、表示)。下面四個(gè)選項(xiàng)中的符號(hào)依次表示四個(gè)裝置中用括號(hào)標(biāo)示的玻璃管內(nèi)的水分流動(dòng)現(xiàn)象，其中正確的是( )A B C D B能力、思維、方法【解析】 本題以具體的實(shí)驗(yàn)為背景考核植物水分代謝的基本概念，涉及滲透作用，植物體內(nèi)水分蒸騰和水分運(yùn)輸?shù)闹R(shí)。裝置(2)是一個(gè)常見(jiàn)的情境，情況與日常生活中將鮮花插在花瓶中類(lèi)似。植物的葉和莖通過(guò)蒸騰作用將體內(nèi)的水分散發(fā)到空氣中。蒸騰作用產(chǎn)生拉力，使水分上升。因此該裝置玻璃管內(nèi)

9、的水分自然會(huì)向上流動(dòng)。裝置(1)是裝置(2)中將插有枝條的玻璃管倒置，使莖和葉浸于水中。這種情況下，葉片和莖不可能蒸發(fā)。因此，玻璃管內(nèi)的水分既不會(huì)向枝條一端，也不會(huì)向具有油滴的一端流動(dòng)，所以該玻璃管的水分不會(huì)流動(dòng)。(3)和(4)是兩個(gè)滲透計(jì)由一個(gè)玻璃管連接起來(lái)的裝置，主要考核滲透作用的知識(shí)。滲透作用是水分從溶液濃度低的一側(cè)通過(guò)半透膜向溶液濃度較高的一側(cè)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。半透膜兩側(cè)濃度差越大，滲透作用的壓力越大。裝置(3)兩個(gè)滲透計(jì)的半透膜下方是水，上面是蔗糖溶液，都會(huì)發(fā)生滲透作用。能力、思維、方法由于兩個(gè)滲透計(jì)中均為30%的蔗糖溶液，因此兩個(gè)滲透計(jì)中滲透作用產(chǎn)生的壓力相等，所以連接兩個(gè)滲透計(jì)的玻璃管

10、內(nèi)沒(méi)有水分的凈流動(dòng)。裝置(4)左側(cè)滲透計(jì)內(nèi)為30%蔗糖溶液，而右側(cè)是5%蔗糖溶液，與右側(cè)滲透計(jì)比較，左側(cè)滲透計(jì)半透膜兩側(cè)濃度差大，產(chǎn)生的滲透壓大，因此玻璃管內(nèi)水分自左向右流動(dòng)。 【例4】 (2000年上海高考)請(qǐng)根據(jù)下列條件設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250mL的燒杯一只、半透膜制成的小袋一只、刻度玻璃管一支、細(xì)線一根、支架一個(gè)。 能力、思維、方法【解析】 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般方法是：先尋找科學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理作為依據(jù)；其次是理解題目已知條件的隱含意義，充分利用所給的器材、試劑，設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟；最后從不同角度全面分析實(shí)

11、驗(yàn)結(jié)果。很明顯，本題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理是滲透作用，滲透作用產(chǎn)生的條件是兩個(gè)方面：一是半透膜，二是半透膜兩側(cè)溶液有濃度差。在題目所提供的材料中，刻度玻璃管用來(lái)觀察液面高度的變化，細(xì)線用來(lái)扎緊透析袋和玻璃管，支架用于垂直固定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果有兩種可能，玻璃管中液面上升或下降：如果液面升高，說(shuō)明透析袋內(nèi)溶液的濃度高于燒杯中溶液中的濃度，即透析袋中為30%的蔗糖溶液，燒杯中為10%的庶糖溶液；反之，透析袋中是10%的蔗糖溶液，燒杯中為30%的蔗糖溶液。 能力、思維、方法【例5】 (1999年上海高考)下表是用于無(wú)土栽培時(shí)的一種培養(yǎng)液配方。Ca(NO3)210克MgSO4 0 25克KH2PO4 025克KCl

12、0 12克FeCl3 0005克H2 O 1000克請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)培養(yǎng)液培養(yǎng)某植物時(shí)，往往要給培養(yǎng)液中通入空氣，這一措施的目的是用以促進(jìn)，以有利于礦質(zhì)元素的吸收。要使植物生長(zhǎng)良好，根據(jù)光合作用所必需的條件，除了適宜的溫度外，還需要和。 能力、思維、方法(2)植物在吸收培養(yǎng)液中礦質(zhì)離子時(shí)，主要通過(guò)方式進(jìn)行，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，檢測(cè)培養(yǎng)液中留存的Ca2+較多，而NO-3較少，這一現(xiàn)象與細(xì)胞膜的有關(guān)。(3)若除去該培養(yǎng)液中的硫酸鎂，將直接影響植物體內(nèi)的合成。該配方中屬于植物生長(zhǎng)所需的大量元素是，微量元素是 。 【答案】 (1)根的有氧呼吸 光照 適宜的CO濃度 (2)主動(dòng)運(yùn)輸 選擇透過(guò)性(3)葉

13、綠素 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Cl 能力、思維、方法【解析】 植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的元素有16種，其中C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg為大量元素，F(xiàn)e、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl為微量元素。礦質(zhì)元素是以離子的形式被細(xì)胞吸收，這一過(guò)程需要載體、能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。因此增加根的呼吸強(qiáng)度，就能促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收，向培養(yǎng)液中泵入空氣的目的是促進(jìn)根的有氧呼吸。 延伸、拓展礦質(zhì)元素的離子進(jìn)入細(xì)胞是一個(gè)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程，需要載體的協(xié)助和消耗呼吸作用釋放的能量。促進(jìn)根的呼吸作用，有助于礦質(zhì)元素離子的吸收。對(duì)農(nóng)田種植來(lái)說(shuō)，松土有利于植物根系的呼吸作用，而對(duì)無(wú)土栽培來(lái)說(shuō)，植物的根系浸泡

14、在營(yíng)養(yǎng)液中，向營(yíng)養(yǎng)液中泵入空氣，增加溶解氧，有助于促進(jìn)根的呼吸。礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的作用主要是參與細(xì)胞中某些化合物的合成、影響植物體的生命活動(dòng)，而元素的利用形式有三種，即呈離子狀態(tài)，可自由移動(dòng)，如鉀元素；形成不穩(wěn)定的化合物，如氮、磷、鎂；形成穩(wěn)定的化合物，如鈣和鐵。 延伸、拓展【例6】 在根吸收無(wú)機(jī)鹽離子過(guò)程中，一般情況下，下列因素中最重要的是( )A蒸騰速率B根尖表皮細(xì)胞內(nèi)外無(wú)機(jī)鹽離子的濃度差C離子進(jìn)入根尖表皮細(xì)胞的擴(kuò)散速率D根可利用的氧D【解析】 本題考核植物根系吸收礦質(zhì)元素過(guò)程的基本知識(shí)。教材中明確指出，“根細(xì)胞吸收土壤溶液中礦質(zhì)元素的離子的過(guò)程，與根細(xì)胞的呼吸作用有密切關(guān)系”，“根細(xì)胞

15、的細(xì)胞膜表面吸附的離子，還要進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到根細(xì)胞中去，這是一個(gè)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程”。 延伸、拓展這說(shuō)明根吸收礦質(zhì)元素是一個(gè)主動(dòng)吸收的運(yùn)輸過(guò)程，要消耗能量，能量要由呼吸作用產(chǎn)生的ATP提供。呼吸作用需要充足的氧氣。土壤中氧氣的含量往往是一個(gè)制約因素。選項(xiàng)D“根可利用的氧”就成為根吸收無(wú)機(jī)離子最重要的因素，是本題的正確選項(xiàng)。蒸騰速率與無(wú)機(jī)鹽在體內(nèi)的運(yùn)輸有關(guān)，與吸收也有一定的關(guān)系，但無(wú)機(jī)離子進(jìn)入根細(xì)胞是一個(gè)主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程，因而與蒸騰速率雖然有關(guān)，但不是主要的，所以選項(xiàng)A不是正確選項(xiàng)。選項(xiàng)B和C都沒(méi)有從呼吸作用和主動(dòng)運(yùn)輸考慮，因此也不是正確選項(xiàng)。 延伸、拓展【例7】 用含有各種必需元素的溶液培養(yǎng)大麥。試驗(yàn)分兩

16、組，一組在光下，一組在黑暗中，48小時(shí)后測(cè)定幾種離子的濃度。表中各離子下的數(shù)據(jù)為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，溶液中離子的濃度占試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)濃度的百分比。實(shí)驗(yàn)條件水分消耗/mlCa2+% K+% Mg2+%光下1090135 27 179暗中435105 35 113回答下列問(wèn)題：(1)從吸收離子和吸收水的比例看，大麥在光下吸收哪種離子比吸收水分快? 。(2)從上述實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)，可以得出哪些結(jié)論?延伸、拓展【答案】(1)K+(2)光下蒸騰作用比黑暗中強(qiáng)，消耗水分多吸收礦質(zhì)元素受光照影響吸收水分和吸收礦質(zhì)元素是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程植物對(duì)礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性延伸、拓展【解析】 本題要求考生看懂顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)

17、表格，根據(jù)植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)生理的知識(shí)進(jìn)行分析，從中得出正確的結(jié)論。表中列出分別在光下和暗中進(jìn)行的兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括水分消耗溶液中各離子濃度情況的數(shù)據(jù)。在反映離子吸收情況一欄內(nèi)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，溶液中有些離子的濃度超過(guò)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的濃度，即超過(guò)100%。這一點(diǎn)可能使某些考生產(chǎn)生迷惑，為什么植物吸收了一定數(shù)量的離子后溶液中離子濃度會(huì)超過(guò)100%呢?這時(shí)應(yīng)當(dāng)想到，植物從溶液中既吸吸離子又吸收水分。如果以實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的離子濃度吸收等比例的水分和離子，則實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)溶液中離子濃度不會(huì)改變，與實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)相等。如果吸收水分比吸收離子快，則實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)溶液中離子濃度升高(以實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)溶液中該離子濃度為100%，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)就超過(guò)100%)，如表中的鈣離子和鎂離子；如果吸收離子比吸收水分快，則實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)溶液中離子濃度比實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)下降，如鉀離子(表中列出實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)光下為27%，暗中為35%)。因此，第(1)小題的正確答案是K+。 延伸、拓展第(2)小題要求學(xué)生全面分析表中數(shù)據(jù)，得出應(yīng)有的結(jié)論。根據(jù)第(1)小題，可以得出，植物從溶液中吸收水分和離子的數(shù)量不是按相同比例吸收的