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

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2019-2020年高二生物 植物的水代謝和礦質元素代謝知識精講 新人教版 【本講教育信息】 一. 教學內(nèi)容： 植物的水代謝和礦質元素代謝 二. 學習內(nèi)容： 本周學習滲透作用的原理，植物對水分和礦質元素的吸收、散失、運輸、利用以及水和礦質元素的合理利用。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。水分進入導管通過兩條途徑，外質體途徑和質外體途徑，礦質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，礦質元素則用于新陳代謝。植物必需的礦質元素種類，確定植物必需的礦質元素的方法，根對水分吸收及對礦質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元素。 三. 學習重點： 1. 滲透作用的原理 2. 植物細胞失水、吸水的原理 3. 礦質元素的概念，礦質元素的吸收和運輸 4. 植物細胞吸水和失水的條件 5. 礦質元素在植物體內(nèi)的利用 四. 學習難點： 1. 滲透作用的原理 2. 礦質元素的概念，礦質元素的吸收和運輸 3. 植物對水分的吸收和對礦質元素吸收的關系 4. 礦質元素在植物體內(nèi)的利用 5. 合理利用水分和礦質元素 五. 學習過程： （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——清水側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： ① 具有半透膜 ② 該半透膜兩側溶液具有濃度差 說明：半透膜兩側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、淀粉、纖維素等親水性物質吸收水分。 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（細胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細胞質）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 最終兩者都進入導管，由導管向上運輸 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? （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 植物的礦質營養(yǎng) 組成原生質的元素有許多，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。是構成原生質的基本元素，但原生質還有蛋白質與核酸中含，還有等元素都是植物所必需的。 （一）植物必需的礦質元素： 1. 礦質元素：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元素的營養(yǎng)液————全素培養(yǎng)液 除去某種礦質元素的營養(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：木質部導管 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）礦質元素必須溶于水才能被根細胞吸收 （2）礦質元素在植物體內(nèi)隨水分運輸?shù)竭_植物各部分 （3）礦質元素的濃度影響植物對水分的吸收 （三）礦質元素的利用： 1. 作用： （1）參與植物細胞的構成 如： （2）調節(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 易轉移 K元素 （2）形成不穩(wěn)定化合物 可被再次利用 可轉移 Mg、N、P （3）形成穩(wěn)定化合物 不能再次利用 3. 應用： 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： ① 人工控制，調節(jié)根系生活環(huán)境 ② 全年栽培，產(chǎn)量高 ③ 節(jié)約水肥，可工廠化、自動化生產(chǎn) ④ 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，細胞質基質濃度為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元素和運輸?shù)V質元素的部位分別是（ ） A. 根尖和莖的韌皮部 B. 根毛區(qū)和莖的木質部 C. 葉片和莖的韌皮部 D. 生長點細胞和莖的木質部 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. 促進礦質養(yǎng)料在植物體內(nèi)的運輸 C. 促進根細胞對礦質元素的吸收 D. 增加土壤的含氧量 11. 植物對礦質元素的吸收和運輸?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)生了質壁分離，則原生質層與細胞壁之間的物質應是（ ） 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 C. 液泡 D. 細胞壁 14. 用0.5 g/mL的蔗糖溶液做植物細胞質壁分離實驗及復原實驗。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)過科學家的分析和化驗，一公頃牧草只要150g的鉬就足夠了。關于這一現(xiàn)象的解釋，不正確的是（ ） A. 鉬是植物必需的礦質元素 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)生質壁分離，不久這些細胞又逐漸發(fā)生質壁分離復原，其原因是（ ） A. 細胞液的溶質透出細胞 B. 質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. 圖示是某物質吸收量與物質濃度關系的曲線，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（ ） ① 示細胞能量充足 ② 表示此細胞葡萄糖將大多被用來合成糖元 ③ 表示此細胞內(nèi)葡萄糖將加快氧化 ④ 表示此細胞內(nèi)肌酸將大量增加 A. ①② B. ③④ C. ②④ D. ①③ 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元素，農(nóng)田中一般應采取的措施是（ ） 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 ，這說明礦質元素的吸收與 密切關系。 （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，這說明根對礦質元素離子的吸收 ，這一現(xiàn)象與 有關。 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，請回答有關問題。 （1）天氣晴朗，光照充足，營養(yǎng)液中礦質離子完全滿足需要，為使番茄增產(chǎn)，應當采取的措施是 。 （2）圖中①和②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，試以化學和生物學的原理予以解釋。 （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，你應選擇哪一種？ 【試題答案】 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B B C B B B A C D B C D C C D 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 B A B C C D D D B B C D A D D 31. （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 暗反應 水分、溫度、光照、二氧化碳、礦質元素 （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