必修第一册第三章第4-5节植物对水分的吸收和利用植物的矿质营养

年级高二学科生物版本人教版内容标题植物的水代谢和矿质元素代谢编稿老师陈义【本讲教育信息】一.教学内容：植物的水代谢和矿质元素代谢二.学习内容：本周学习渗透作用的原理，植物对水分和矿质元素的吸收、散失、运输、利用以及水和矿质元素的合理利用。渗透作用的发生需要有两个条件：半透膜和浓度差，当成熟植物细胞具备了两个条件时，就会发生渗透作用。水分和矿质元素来自土壤，通过根吸收。根吸收水分最活跃部位是根尖成熟区表皮细胞，通过渗透作用吸收水分。水分进入导管通过两条途径，外质体途径和质外体途径，矿质元素则通过主动运输吸收，它们的运输是同一个过程，在植物体内存留很少的水分用以代谢，而大部分水分则通过蒸腾而散失，矿质元素则用于新陈代谢。植物必需的矿质元素种类，确定植物必需的矿质元素的方法，根对水分吸收及对矿质元素吸收是两个相对独立过程，而且除根外叶片等部位也可以吸收矿质元素。三.学习重点：1.渗透作用的原理2.植物细胞失水、吸水的原理3.矿质元素的概念，矿质元素的吸收和运输4.植物细胞吸水和失水的条件5.矿质元素在植物体内的利用四.学习难点：1.渗透作用的原理2.矿质元素的概念，矿质元素的吸收和运输3.植物对水分的吸收和对矿质元素吸收的关系4.矿质元素在植物体内的利用5.合理利用水分和矿质元素五.学习过程：植物的水分代谢（一）渗透作用原理在长颈漏斗口处密封玻璃纸（半透膜）往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中，使管内外的液面高度相等。胶管半透膜蔗糖液长颈漏斗清水现象：漏斗管内的液面逐渐上升。解释：烧杯内的水分子透过半透膜，向漏斗内的蔗糖溶液中扩散，蔗糖则不能透过半透膜向清水里扩散。原理：半透膜是只能让一部分分子通过的特殊膜，在该实验中，漏斗内是蔗糖溶液，其单位体积内水分子的数目比另一侧——清水侧单位体积所含水分数少；水是可自由通过半透膜的，而蔗糖分子不能通过半透膜。因此，在分子热运动情况下，同一时间内进入漏斗的水分子比出漏斗的水分子数目多，因而漏斗内液面不断上升，直到在单位时间内通过半透膜的分子数相等——这种水分子（其它溶剂分子）透过半透膜的扩散称渗透作用。条件：①具有半透膜②该半透膜两侧溶液具有浓度差说明：半透膜两侧的浓度差通常是溶液的摩尔浓度；渗透压也是一种能量，漏斗的液面比烧杯内的液面要高，所形成的压力使得漏斗内的水分以更快的速度进入烧杯，最后达到平衡。（二）植物细胞是一个渗透系统：成熟的植物细胞，细胞质中有一个大的液泡，即中央液泡。1.未成熟植物细胞：吸胀吸水。（无中央液泡）细胞内蛋白质、淀粉、纤维素等亲水性物质吸收水分。吸胀吸水能力：大豆＞蚕豆＞玉米、水稻、小麦＞芝麻、蓖麻2.成熟植物细胞：渗透作用吸水（具有中央液泡）（1）细胞壁：非选择性透过膜，水和溶质都能透过。（2）细胞膜、液泡膜：选择透过性膜，水分子可自由通过细胞选择吸收的离子和小分子也可通过其它离子、小分子、大分子均不能通过。因此，原生质（细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质）可看成一层半透膜。而液泡液与外界溶液通常具有浓度差——成熟植物细胞往往是个渗透系统，当成熟植物细胞与外界溶液接触时，细胞液就会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用。3.植物细胞的吸水与失水条件：外界溶液浓度液泡液浓度细胞渗透失水外界溶液浓度液泡液浓度细胞渗透吸水部位：根尖成熟区方式：渗透吸水土壤溶液浓度比较低，成熟植物细胞液浓度较高，细胞可以渗透吸水。途径：原生质途径：通过成熟区表皮细胞及内层细胞以渗透作用层层渗入质外体途径：通过细胞壁及细胞间隙扩散作用向里渗入最终两者都进入导管，由导管向上运输动力：蒸腾作用，根压（三）水分的运输、利用和散失：1.运输：通过根、茎、叶中的导管运输2.利用：1%～5%的水分保持，参与光合作用，呼吸作用等代谢活动3.散失：95%～99%蒸腾作用散失掉小部分，通过胞吐作用散失蒸腾作用是促使水分在体内运输的重要动力，根压也是水分吸收的动力来源（四）合理灌溉：根据植物需水规律，适时、适量灌溉传统手段：漫灌、效率很低、用水量大先进方法：喷灌、滴灌效率高、节约用水植物的矿质营养组成原生质的元素有许多，化合物也有许多，除了植物从大气中吸收CO2获取CO、外，HO2是根从土壤中吸收的。CHO、、是构成原生质的基本元素，但原生质还有蛋白质与核酸中含N，还有PMg、等元素都是植物所必需的。（一）植物必需的矿质元素：1.矿质元素：除CHO、、外，主要由根系从土壤中吸收的元素2.研究方法：溶液培养法（沙基培养法）人工配制的含全部矿质元素的营养液————全素培养液除去某种矿质元素的营养液————————缺素培养液3.分类：（1）大量元素：NPKCaMgS、、、、、（2）微量元素：FeMnMoBCuZnCl、、、、、、4.矿质元素特点：（1）缺乏时会表现特定缺乏症是专一的（2）是其它元素所不能替代的，效果是直接的（3）在补充该元素后，植物缺乏症会消失（二）根对矿质元素的吸收和运输：1.存在状态：以无机盐形式溶解在水中，呈离子态2.吸收状态：只有溶解的无机盐，解离出的矿质元素才可被吸收如：KNOKNO33NHHCONHHCONHNONHNO333333333.吸收部位：根尖成熟区运输部位：木质部导管4.吸收动力：主动运输，消耗细胞代谢产生ATP运输动力：蒸腾作用产生拉力5.吸收过程：溶解于水中，在根尖主动运输吸收运输过程：在植物体内以离子态随水分再经导管运输到达各组织器官被利用6.与水的吸收间的区别：（1）水分是自由扩散进入细胞的，而矿质离子是通过主动运输进入细胞的（2）吸收动力不同：吸收水分：蒸腾拉力和渗透作用吸收矿质元素：根细胞呼吸产生ATP（3）吸收数量不同：水分吸收受外界溶液浓度影响，只有在外界溶液浓度低于细胞液浓度时才能吸水。吸收矿质元素则不受浓度影响，细胞需要的元素可通过主动运输被吸收。7.两者联系：（1）矿质元素必须溶于水才能被根细胞吸收（2）矿质元素在植物体内随水分运输到达植物各部分（3）矿质元素的浓度影响植物对水分的吸收（三）矿质元素的利用：1.作用：（1）参与植物细胞的构成如：Mg（2）调节细胞的代谢活动如：FeCa、2.状态：（1）呈离子态存在易被利用易转移K元素（2）形成不稳定化合物可被再次利用可转移Mg、N、P（3）形成稳定化合物不能再次利用FeCa、3.应用：对于离子态存在及以不稳定化合物形式存在的矿质元素，当这一类元素缺乏时植物表现出幼叶正常老叶受伤害症状，老叶中的元素优先供给幼叶利用了。而对于形成稳定化合物的矿质元素，由于不易分解，当缺乏时幼叶先受伤害而老叶正常。（四）合理施肥：1.根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，达到少肥高效效果。（1）不同植物对各种必需的矿质元素需要量不同（2）同一植物在不同的生长期，所需元素量也不同小麦在开花期需水量最大，而对P的需要量则随发育生长而一直增加2.无土培育：（1）利用溶液培养法原理，按比例配制完全培养液培育植物（2）优点特点：①人工控制，调节根系生活环境②全年栽培，产量高③节约水肥，可工厂化、自动化生产④栽培范围广，空间利用率高【模拟试题】（答题时间：40分钟）1.植物主要的吸水器官和吸水部位是（）A.根尖，根冠B.根的成熟区表皮细胞C.根毛，根尖D.根冠，根毛2.在植物细胞间隙的溶液浓度为A，细胞液浓度为B，细胞质基质浓度为C，当细胞缺水萎蔫时（）A.ABCB.ACBC.BCAD.BAC3.盐碱地栽种植物，出苗率和成活率均较低，原因是（）A.土壤pH太小B.土壤中缺少水分C.土壤溶液浓度高于植物细胞液浓度D.土壤中氧气太少4.甜菜块根细胞的液泡中有花青素，使块根为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显变化。但用盐酸处理这些块根后则能使水变红。因为（）A.花青素不溶于水而溶于盐酸B.盐酸破坏了原生质层的选择透过性C.盐酸破坏了细胞膜的选择透过性D.细胞壁被解离5.冬天常绿植物吸收水分主要用于（）A.光合作用B.蒸腾作用C.防寒越冬D.植物生长6.植物体主要的吸水矿质元素和运输矿质元素的部位分别是（）A.根尖和茎的韧皮部B.根毛区和茎的木质部C.叶片和茎的韧皮部D.生长点细胞和茎的木质部7.将一株在黑暗中放置4小时的植物，切断其叶片中部的叶脉并光照2小时，检验发现叶片下部有淀粉而上部无淀粉产生，其原因是（）A.切断叶脉阻断了水分的运输B.切断叶脉阻断了有机物的运输C.切断叶脉阻断了CO2的运输D.切断叶脉影响了叶片上部细胞的呼吸作用8.把菜豆幼苗放在含32P的培养液中培养，1h后测定表明，幼苗各部分都含32P。然后将该幼苗转移到不含32P的缺磷培养液中，数天后32P（）A.不在新的茎叶中B.主要在老的茎叶中C.主要在新的茎叶中D.主要在老的根中9.在根吸收无机盐离子的过程中，一般情况下，下列因素中最重要的是（）A.蒸腾作用B.根尖表皮细胞内外无机盐离子的浓度差C.离子进入根尖表皮细胞的扩散速率D.根可利用的氧10.庄稼经常要进行中耕松土，以下不能成立的理由是（）A.增强根的呼吸作用B.促进矿质养料在植物体内的运输C.促进根细胞对矿质元素的吸收D.增加土壤的含氧量11.植物对矿质元素的吸收和运输的主要动力分别来自（）A.蒸腾作用，蒸腾作用B.渗透作用，光合作用C.呼吸作用，蒸腾作用D.呼吸作用，呼吸作用12.0.3g/mL的蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生了质壁分离，则原生质层与细胞壁之间的物质应是（）A.空气B.水C.细胞液D.蔗糖溶液13.实验所用紫色洋葱的鳞片叶，其颜色来源是（）A.细胞膜B.细胞质C.液泡D.细胞壁14.用0.5g/mL的蔗糖溶液做植物细胞质壁分离实验及复原实验。前者现象明显，后者不能实现，因为（）A.蔗糖浓度太小B.时间不够长，继续观察C.蔗糖浓度太大，导致细胞死亡D.温度不合适15.几十年前，新西兰一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使施用了大量的氮、磷、钾肥也无济于事。后来人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛。原来，这小片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们鞋子上粘有钼矿粉，矿工鞋子踩过的地方，牧草才长得绿油油的。经过科学家的分析和化验，一公顷牧草只要150g的钼就足够了。关于这一现象的解释，不正确的是（）A.钼是植物必需的矿质元素B.钼在植物生长发育过程中的作用不可代替C.钼属于植物必需的微量元素D.钼是一种高效肥料，只要有了钼，植物就能正常生长16.下列各过程中所散失的水分中主要属于结合水的是（）A.种子收获后在晒干过程中散失的水B.干种子烘烤过程中散失的水分C.洋葱表皮细胞发生质壁分离所散失的水分D.植物蒸腾作用散失的水分17.能促进花粉的萌发与花粉管伸长的化学元素是（）A.硼B.铜C.锰D.锌18.自养生物与异养生物的根本区别是（）A.能否进行光合作用B.能否直接利用无机物合成有机物C.分解有机物时是否需要氧气D.前者是植物，后者是动物19.根吸收水分与矿质离子最活跃的部位是（）A.前者是根毛区细胞，后者是根冠B.前者是生长点，后者是根毛区细胞C.两者都是根毛区细胞D.前者是根毛区细胞，后者是形成层20.将洋葱皮放入一定浓度的氯化钠溶液中，其细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原，其原因是（）A.细胞液的溶质透出细胞B.质壁分离后的细胞只允许水分进入C.Na+和Cl+进入了液泡D.水分和溶质自由地进出细胞21.正常情况下，由2分子C6H12O6的代谢终产物形成的H+，如果全部吸附在根细胞表面，这些H+可与土壤中发生交换吸附的离子种类及数量分别是（）A.12个NO3－B.24个NO3－C.12个Ca2+D.6个Ca2+22.深秋一到，矿质元素向树干上部运输的速度明显降低，其主要原因是（）A.根呼吸减弱B.根毛吸水率下降C.气候变干燥D.蒸腾作用减弱23.图示是某物质吸收量与物质浓度关系的曲线，曲线B在达到某一点之后不再继续上升的原因是（）A.浓度与温度B.温度与酸C.载体和温度D.载体或呼吸作用24.分析某动物肌细胞内ADP与ATP的含量比，ADP的含量偏高，则（）①示细胞能