2019-2020年高二生物 植物的水代謝和礦質(zhì)元素代謝知識精講 新人教版.doc

2019-2020年高二生物 植物的水代謝和礦質(zhì)元素代謝知識精講 新人教版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：植物的水代謝和礦質(zhì)元素代謝二. 學(xué)習(xí)內(nèi)容：本周學(xué)習(xí)滲透作用的原理，植物對水分和礦質(zhì)元素的吸收、散失、運輸、利用以及水和礦質(zhì)元素的合理利用。滲透作用的發(fā)生需要有兩個條件：半透膜和濃度差，當成熟植物細胞具備了兩個條件時，就會發(fā)生滲透作用。水分和礦質(zhì)元素來自土壤，通過根吸收。根吸收水分最活躍部位是根尖成熟區(qū)表皮細胞，通過滲透作用吸收水分。水分進入導(dǎo)管通過兩條途徑，外質(zhì)體途徑和質(zhì)外體途徑，礦質(zhì)元素則通過主動運輸吸收，它們的運輸是同一個過程，在植物體內(nèi)存留很少的水分用以代謝，而大部分水分則通過蒸騰而散失，礦質(zhì)元素則用于新陳代謝。植物必需的礦質(zhì)元素種類，確定植物必需的礦質(zhì)元素的方法，根對水分吸收及對礦質(zhì)元素吸收是兩個相對獨立過程，而且除根外葉片等部位也可以吸收礦質(zhì)元素。三. 學(xué)習(xí)重點：1. 滲透作用的原理2. 植物細胞失水、吸水的原理3. 礦質(zhì)元素的概念，礦質(zhì)元素的吸收和運輸4. 植物細胞吸水和失水的條件5. 礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的利用四. 學(xué)習(xí)難點：1. 滲透作用的原理2. 礦質(zhì)元素的概念，礦質(zhì)元素的吸收和運輸3. 植物對水分的吸收和對礦質(zhì)元素吸收的關(guān)系4. 礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的利用5. 合理利用水分和礦質(zhì)元素五. 學(xué)習(xí)過程：（一）滲透作用原理在長頸漏斗口處密封玻璃紙（半透膜）往漏斗內(nèi)注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入到盛有清水的燒杯中，使管內(nèi)外的液面高度相等。 現(xiàn)象：漏斗管內(nèi)的液面逐漸上升。解釋：燒杯內(nèi)的水分子透過半透膜，向漏斗內(nèi)的蔗糖溶液中擴散，蔗糖則不能透過半透膜向清水里擴散。原理：半透膜是只能讓一部分分子通過的特殊膜，在該實驗中，漏斗內(nèi)是蔗糖溶液，其單位體積內(nèi)水分子的數(shù)目比另一側(cè)清水側(cè)單位體積所含水分數(shù)少；水是可自由通過半透膜的，而蔗糖分子不能通過半透膜。因此，在分子熱運動情況下，同一時間內(nèi)進入漏斗的水分子比出漏斗的水分子數(shù)目多，因而漏斗內(nèi)液面不斷上升，直到在單位時間內(nèi)通過半透膜的分子數(shù)相等這種水分子（其它溶劑分子）透過半透膜的擴散稱滲透作用。條件： 具有半透膜 該半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差說明：半透膜兩側(cè)的濃度差通常是溶液的摩爾濃度；滲透壓也是一種能量，漏斗的液面比燒杯內(nèi)的液面要高，所形成的壓力使得漏斗內(nèi)的水分以更快的速度進入燒杯，最后達到平衡。（二）植物細胞是一個滲透系統(tǒng)：成熟的植物細胞，細胞質(zhì)中有一個大的液泡，即中央液泡。1. 未成熟植物細胞：吸脹吸水。（無中央液泡）細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等親水性物質(zhì)吸收水分。吸脹吸水能力：大豆蠶豆玉米、水稻、小麥芝麻、蓖麻 2. 成熟植物細胞：滲透作用吸水（具有中央液泡）（1）細胞壁：非選擇性透過膜，水和溶質(zhì)都能透過。（2）細胞膜、液泡膜：選擇透過性膜，水分子可自由通過細胞選擇吸收的離子和小分子也可通過其它離子、小分子、大分子均不能通過。因此，原生質(zhì)（細胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細胞質(zhì)）可看成一層半透膜。而液泡液與外界溶液通常具有濃度差成熟植物細胞往往是個滲透系統(tǒng)，當成熟植物細胞與外界溶液接觸時，細胞液就會通過原生質(zhì)層與外界溶液發(fā)生滲透作用。 3. 植物細胞的吸水與失水 條件：外界溶液濃度>液泡液濃度細胞滲透失水 外界溶液濃度<液泡液濃度細胞滲透吸水部位：根尖成熟區(qū)方式：滲透吸水土壤溶液濃度比較低，成熟植物細胞液濃度較高，細胞可以滲透吸水。 途徑：原生質(zhì)途徑：通過成熟區(qū)表皮細胞及內(nèi)層細胞以滲透作用層層滲入 質(zhì)外體途徑：通過細胞壁及細胞間隙擴散作用向里滲入 最終兩者都進入導(dǎo)管，由導(dǎo)管向上運輸動力：蒸騰作用，根壓（三）水分的運輸、利用和散失： 1. 運輸：通過根、莖、葉中的導(dǎo)管運輸 2. 利用：1%5%的水分保持，參與光合作用，呼吸作用等代謝活動 3. 散失：95%99%蒸騰作用散失掉 小部分，通過胞吐作用散失 蒸騰作用是促使水分在體內(nèi)運輸?shù)闹匾獎恿?，根壓也是水分吸收的動力來源（四）合理灌溉?根據(jù)植物需水規(guī)律，適時、適量灌溉 傳統(tǒng)手段：漫灌、效率很低、用水量大 先進方法：噴灌、滴灌效率高、節(jié)約用水植物的礦質(zhì)營養(yǎng)組成原生質(zhì)的元素有許多，化合物也有許多，除了植物從大氣中吸收獲取外，是根從土壤中吸收的。是構(gòu)成原生質(zhì)的基本元素，但原生質(zhì)還有蛋白質(zhì)與核酸中含，還有等元素都是植物所必需的。（一）植物必需的礦質(zhì)元素： 1. 礦質(zhì)元素：除外，主要由根系從土壤中吸收的元素 2. 研究方法：溶液培養(yǎng)法（沙基培養(yǎng)法） 人工配制的含全部礦質(zhì)元素的營養(yǎng)液全素培養(yǎng)液除去某種礦質(zhì)元素的營養(yǎng)液缺素培養(yǎng)液 3. 分類： （1）大量元素：（2）微量元素： 4. 礦質(zhì)元素特點：（1）缺乏時會表現(xiàn)特定缺乏癥是專一的（2）是其它元素所不能替代的，效果是直接的（3）在補充該元素后，植物缺乏癥會消失（二）根對礦質(zhì)元素的吸收和運輸： 1. 存在狀態(tài)：以無機鹽形式溶解在水中，呈離子態(tài) 2. 吸收狀態(tài)：只有溶解的無機鹽，解離出的礦質(zhì)元素才可被吸收如： 3. 吸收部位：根尖成熟區(qū)運輸部位：木質(zhì)部導(dǎo)管 4. 吸收動力：主動運輸，消耗細胞代謝產(chǎn)生ATP運輸動力：蒸騰作用產(chǎn)生拉力 5. 吸收過程：溶解于水中，在根尖主動運輸吸收運輸過程：在植物體內(nèi)以離子態(tài)隨水分再經(jīng)導(dǎo)管運輸?shù)竭_各組織器官被利用 6. 與水的吸收間的區(qū)別：（1）水分是自由擴散進入細胞的，而礦質(zhì)離子是通過主動運輸進入細胞的（2）吸收動力不同：吸收水分：蒸騰拉力和滲透作用吸收礦質(zhì)元素：根細胞呼吸產(chǎn)生ATP（3）吸收數(shù)量不同：水分吸收受外界溶液濃度影響，只有在外界溶液濃度低于細胞液濃度時才能吸水。吸收礦質(zhì)元素則不受濃度影響，細胞需要的元素可通過主動運輸被吸收。 7. 兩者聯(lián)系：（1）礦質(zhì)元素必須溶于水才能被根細胞吸收（2）礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)隨水分運輸?shù)竭_植物各部分（3）礦質(zhì)元素的濃度影響植物對水分的吸收（三）礦質(zhì)元素的利用： 1. 作用：（1）參與植物細胞的構(gòu)成 如：（2）調(diào)節(jié)細胞的代謝活動 如： 2. 狀態(tài)：（1）呈離子態(tài)存在易被利用易轉(zhuǎn)移K元素（2）形成不穩(wěn)定化合物可被再次利用可轉(zhuǎn)移Mg、N、P（3）形成穩(wěn)定化合物不能再次利用 3. 應(yīng)用：對于離子態(tài)存在及以不穩(wěn)定化合物形式存在的礦質(zhì)元素，當這一類元素缺乏時植物表現(xiàn)出幼葉正常老葉受傷害癥狀，老葉中的元素優(yōu)先供給幼葉利用了。而對于形成穩(wěn)定化合物的礦質(zhì)元素，由于不易分解，當缺乏時幼葉先受傷害而老葉正常。（四）合理施肥： 1. 根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時地、適量地施肥，達到少肥高效效果。（1）不同植物對各種必需的礦質(zhì)元素需要量不同（2）同一植物在不同的生長期，所需元素量也不同小麥在開花期需水量最大，而對P的需要量則隨發(fā)育生長而一直增加 2. 無土培育：（1）利用溶液培養(yǎng)法原理，按比例配制完全培養(yǎng)液培育植物（2）優(yōu)點特點： 人工控制，調(diào)節(jié)根系生活環(huán)境 全年栽培，產(chǎn)量高 節(jié)約水肥，可工廠化、自動化生產(chǎn) 栽培范圍廣，空間利用率高 【模擬試題】（答題時間：40分鐘） 1. 植物主要的吸水器官和吸水部位是（ ）A. 根尖，根冠 B. 根的成熟區(qū)表皮細胞C. 根毛，根尖 D. 根冠，根毛 2. 在植物細胞間隙的溶液濃度為A，細胞液濃度為B，細胞質(zhì)基質(zhì)濃度為C，當細胞缺水萎蔫時（ ）A. A>B>C B. A>C>B C. B>C>A D. B>A>C 3. 鹽堿地栽種植物，出苗率和成活率均較低，原因是（ ） A. 土壤pH太小 B. 土壤中缺少水分 C. 土壤溶液濃度高于植物細胞液濃度 D. 土壤中氧氣太少4. 甜菜塊根細胞的液泡中有花青素，使塊根為紅色。將塊根切成小塊放在蒸餾水中，水無明顯變化。但用鹽酸處理這些塊根后則能使水變紅。因為（ ） A. 花青素不溶于水而溶于鹽酸 B. 鹽酸破壞了原生質(zhì)層的選擇透過性C. 鹽酸破壞了細胞膜的選擇透過性D. 細胞壁被解離5. 冬天常綠植物吸收水分主要用于（ ）A. 光合作用 B. 蒸騰作用 C. 防寒越冬 D. 植物生長6. 植物體主要的吸水礦質(zhì)元素和運輸?shù)V質(zhì)元素的部位分別是（ ）A. 根尖和莖的韌皮部 B. 根毛區(qū)和莖的木質(zhì)部 C. 葉片和莖的韌皮部 D. 生長點細胞和莖的木質(zhì)部7. 將一株在黑暗中放置4小時的植物，切斷其葉片中部的葉脈并光照2小時，檢驗發(fā)現(xiàn)葉片下部有淀粉而上部無淀粉產(chǎn)生，其原因是（ ）A. 切斷葉脈阻斷了水分的運輸 B. 切斷葉脈阻斷了有機物的運輸C. 切斷葉脈阻斷了CO2 的運輸 D. 切斷葉脈影響了葉片上部細胞的呼吸作用8. 把菜豆幼苗放在含的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，1h后測定表明，幼苗各部分都含。然后將該幼苗轉(zhuǎn)移到不含的缺磷培養(yǎng)液中，數(shù)天后（ ） A. 不在新的莖葉中 B. 主要在老的莖葉中 C. 主要在新的莖葉中 D. 主要在老的根中 9. 在根吸收無機鹽離子的過程中，一般情況下，下列因素中最重要的是（ ） A. 蒸騰作用 B. 根尖表皮細胞內(nèi)外無機鹽離子的濃度差 C. 離子進入根尖表皮細胞的擴散速率 D. 根可利用的氧 10. 莊稼經(jīng)常要進行中耕松土，以下不能成立的理由是（ ） A. 增強根的呼吸作用 B. 促進礦質(zhì)養(yǎng)料在植物體內(nèi)的運輸 C. 促進根細胞對礦質(zhì)元素的吸收 D. 增加土壤的含氧量 11. 植物對礦質(zhì)元素的吸收和運輸?shù)闹饕獎恿Ψ謩e來自（ ） A. 蒸騰作用，蒸騰作用 B. 滲透作用，光合作用 C. 呼吸作用，蒸騰作用 D. 呼吸作用，呼吸作用 12. 0.3 g/mL的蔗糖溶液使洋蔥表皮細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離，則原生質(zhì)層與細胞壁之間的物質(zhì)應(yīng)是（ ） A. 空氣 B. 水 C. 細胞液 D. 蔗糖溶液 13. 實驗所用紫色洋蔥的鱗片葉，其顏色來源是（ ） A. 細胞膜 B. 細胞質(zhì) C. 液泡 D. 細胞壁14. 用0.5 g/mL的蔗糖溶液做植物細胞質(zhì)壁分離實驗及復(fù)原實驗。前者現(xiàn)象明顯，后者不能實現(xiàn)，因為（ ） A. 蔗糖濃度太小 B. 時間不夠長，繼續(xù)觀察 C. 蔗糖濃度太大，導(dǎo)致細胞死亡 D. 溫度不合適15. 幾十年前，新西蘭一個牧場的大片牧草長勢很弱，有的甚至發(fā)黃枯萎，即使施用了大量的氮、磷、鉀肥也無濟于事。后來人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場內(nèi)的一小片牧草長得十分茂盛。原來，這小片“綠洲”的附近有一座鉬礦，礦工上下班總是抄近路走，他們鞋子上粘有鉬礦粉，礦工鞋子踩過的地方，牧草才長得綠油油的。經(jīng)過科學(xué)家的分析和化驗，一公頃牧草只要150g的鉬就足夠了。關(guān)于這一現(xiàn)象的解釋，不正確的是（ ）A. 鉬是植物必需的礦質(zhì)元素 B. 鉬在植物生長發(fā)育過程中的作用不可代替C. 鉬屬于植物必需的微量元素D. 鉬是一種高效肥料，只要有了鉬，植物就能正常生長16. 下列各過程中所散失的水分中主要屬于結(jié)合水的是（ ） A. 種子收獲后在曬干過程中散失的水 B. 干種子烘烤過程中散失的水分C. 洋蔥表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離所散失的水分 D. 植物蒸騰作用散失的水分17. 能促進花粉的萌發(fā)與花粉管伸長的化學(xué)元素是（ ）A. 硼 B. 銅 C. 錳 D. 鋅18. 自養(yǎng)生物與異養(yǎng)生物的根本區(qū)別是（ ）A. 能否進行光合作用 B. 能否直接利用無機物合成有機物C. 分解有機物時是否需要氧氣 D. 前者是植物，后者是動物19. 根吸收水分與礦質(zhì)離子最活躍的部位是（ ）A. 前者是根毛區(qū)細胞，后者是根冠 B. 前者是生長點，后者是根毛區(qū)細胞C. 兩者都是根毛區(qū)細胞 D. 前者是根毛區(qū)細胞，后者是形成層20. 將洋蔥皮放入一定濃度的氯化鈉溶液中，其細胞便發(fā)生質(zhì)壁分離，不久這些細胞又逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，其原因是（ ）A. 細胞液的溶質(zhì)透出細胞 B. 質(zhì)壁分離后的細胞只允許水分進入C. Na+ 和Cl+進入了液泡 D. 水分和溶質(zhì)自由地進出細胞21. 正常情況下，由2分子C6H12O6的代謝終產(chǎn)物形成的H+，如果全部吸附在根細胞表面，這些H+可與土壤中發(fā)生交換吸附的離子種類及數(shù)量分別是（ ）A. 12個NO3 B. 24個NO3 C. 12個Ca2+ D. 6個Ca2+22. 深秋一到，礦質(zhì)元素向樹干上部運輸?shù)乃俣让黠@降低，其主要原因是（ ）A. 根呼吸減弱 B. 根毛吸水率下降C. 氣候變干燥 D. 蒸騰作用減弱23. 圖示是某物質(zhì)吸收量與物質(zhì)濃度關(guān)系的曲線，曲線B在達到某一點之后不再繼續(xù)上升的原因是（ ）A. 濃度與溫度 B. 溫度與酸 C. 載體和溫度 D. 載體或呼吸作用24. 分析某動物肌細胞內(nèi)ADP與ATP的含量比，ADP的含量偏高，則（ ） 示細胞能量充足 表示此細胞葡萄糖將大多被用來合成糖元 表示此細胞內(nèi)葡萄糖將加快氧化 表示此細胞內(nèi)肌酸將大量增加A. B. C. D. 25. 田間一次施化肥過多，作物會變得枯萎發(fā)黃，俗稱“燒苗”，其原因是（ ）A. 根細胞從土壤中吸收養(yǎng)分過多 B. 根細胞不能從土壤中吸水C. 根系不能將水向上運輸 D. 根系加速了呼吸作用,釋放的能量過多26. 既是植物生活必需的礦質(zhì)元素，又是可再利用的大量元素是（ ）A. 鋅和磷 B. 鈉和氯 C. 鎂和氮 D. 鐵和硫27. 為了促進根吸收礦質(zhì)元素，農(nóng)田中一般應(yīng)采取的措施是（ ）A. 大量灌溉 B. 增加光照 C. 盡量施肥 D. 疏松土壤28. 根吸收水分和吸收礦質(zhì)元素是兩個相對獨立的過程，下列解釋錯誤的是（ ）A. 二者的吸收原理不同 B. 二者的吸收部位不同 C. 二者的吸收時間不同 D. 礦質(zhì)元素必須溶于水中才能吸收29. 甘蔗對磷的吸收，白天只比夜晚稍多一點；甘蔗對水分的吸收，白天比夜晚多10倍。這一現(xiàn)象說明（ ）A. 植物對水的需求量大于對磷的需求量 B. 蒸騰作用對水和磷的運輸影響不同 C. 根吸收水分和礦質(zhì)元素的部位不同 D. 根對水和磷的吸收是相對獨立的過程 30. 植物對水分的吸收和運輸?shù)闹饕獎恿Ψ謩e來自于（ ）A. 蒸騰作用、蒸騰作用 B. 呼吸作用、蒸騰作用 C. 滲透作用、呼吸作用 D. 滲透作用、蒸騰作用 31. 下圖中A、B兩圖分別是溫度和氧濃度對大麥根系吸收K+、NO3的影響，請回答：（1）圖A中，在40范圍內(nèi)，根系吸收離子的速度隨溫度升高而加快，是因為溫度升高能通過提高的活性來提高作用的強度，促進礦質(zhì)元素（2）溫度提高到40后，根系吸收離子的速度隨溫度的升高而迅速減慢，是因為過高的溫度 ，這說明礦質(zhì)元素的吸收與密切關(guān)系。（3）圖B中隨著氧濃度增加，根吸收離子的速度，而細胞液中糖的濃度，當氧的體積濃度達到30%(V/V)以后，對K+、NO3的吸收曲線呈平衡狀態(tài)，這是受到的限制；糖濃度曲線下降幅度很小，表明糖的消耗速率趨于平衡，這是受的限制。（4）圖A和圖B中，當溫度和氧濃度相同時，根細胞對K+和NO3的吸收速度不同，這說明根對礦質(zhì)元素離子的吸收，這一現(xiàn)象與有關(guān)。32. 在控制溫度和大氣成分的溫室中，可以用人工配制的營養(yǎng)液無土栽培蔬菜。下面是無土栽培的番茄體內(nèi)代謝示意圖和營養(yǎng)液成分表，請回答有關(guān)問題。 （1）天氣晴朗，光照充足，營養(yǎng)液中礦質(zhì)離子完全滿足需要，為使番茄增產(chǎn)，應(yīng)當采取的措施是 。（2）圖中和依次表示 和 ，其正常進行的生態(tài)因素還有 （3）營養(yǎng)液中， 離子進入番茄體內(nèi)后，將成為不可再利用元素，Mg2+進入葉綠體后，可用于 的合成。而H2PO4進入番茄體內(nèi)后，可用于 的合成。（4）經(jīng)測試，栽培前營養(yǎng)液呈弱酸性，栽培后營養(yǎng)液的酸性略有增強，試以化學(xué)和生物學(xué)的原理予以解釋。 （5）營養(yǎng)液的酸性進一步增強，將會影響番茄的生長發(fā)育?，F(xiàn)在有三種離子（OH、CO32、HPO42）可供選擇，添加到營養(yǎng)液中，以使其酸性不再增強，但又不影響營養(yǎng)液成分的變化，你應(yīng)選擇哪一種？【試題答案】123456789101112131415BBCBBBACDBCDCCD161718192021222324252627282930BABCCDDDBBCDADD31.（1）酶、呼吸作用 （2）抑制酶的活性 呼吸作用 （3）增加 降低 載體的數(shù)量 酶的濃度及最大催化能力 （4）不同 細胞膜上載體的數(shù)量不同32. （1）增加室內(nèi)二氧化碳濃度 提高室內(nèi)溫度（2）光反應(yīng) 暗反應(yīng) 水分、溫度、光照、二氧化碳、礦質(zhì)元素（3）鈣、鐵、鉬等 葉綠素 核酸、ATP、磷脂、NADPH（4）培養(yǎng)前溶液中含有KH2PO4，可以電離出H+，使溶液成酸性培養(yǎng)后跟選擇性吸收大量陽離子K、Mg、Ca、Fe，陰離子主要是HPO42 、NO3、SO42吸收陽離子的數(shù)量大，通過交換吸附使較多的H+進入溶液中，導(dǎo)致酸性加強（5）OH 可以中和H+離子生成水，而不改變其它離子的濃度