[知识结构]
一、绿色植物的水分代谢
1．水分的吸收
（1）植物体吸水的结构
根器官——→根尖——→根毛区——→表皮细胞（如根毛）
（主要器官） （最活跃区域） （吸水功能单位）
吸胀吸水：细胞种类：幼嫩的植物细胞（没有形成大液泡之前）
原理：靠亲水性物质纤维素、蛋白质、淀粉等吸水。
思考：
1、相同重量的大豆、小麦和花生放在水中，在相同时间内，哪种生物的种子增重最多？为什么？
（2）细胞渗透吸水原理
（3）渗透吸水原理的验证实验——质壁分离和复原的实验
①分析细胞质壁分离及复原的原因
②分析说明质壁分离实验的意义
说明原生质层确实具有选择透性，相当于一层半透性膜。
思考：
2、质壁分离及其复原实验有哪些方面的应用？
3、在某些溶液中，细胞发生质壁分离后自动复原的原因是什么？
4、给农作物施肥后有时会出现烧苗现象的原因是什么？
2．水分的运输和利用
（1）水分运输
（2）水分利用：约占吸水总量的1%—5%，用于各种代谢活动。
3．水分的散失
（1）水分散失形式：以气体蒸腾为主、液态的吐水和伤流为辅
（2）水分蒸腾量：约占吸水总量的95%—99%左右
（3）气孔蒸腾途径
（4）蒸腾的意义
①降低叶面温度，防止灼伤
②蒸腾拉力是水分吸收和运输的主要动力
③蒸腾液流促进无机盐的运输
补充资料：影响气孔运动的主要因素
1、温度：气孔张开度一般随温度的上升而增大，温度为30℃左右时达到最大；低温时气孔不能很好张开；温度过高由于蒸腾作用过强，保卫细胞失水而导致气孔关闭。
2、叶片的含水量：白天若蒸腾作用过于强烈，保卫细胞失水气孔关闭，阴雨天叶子吸水饱和，表皮细胞含水量高，挤压保卫细胞，故白天气孔也关闭。
4．合理灌溉、节约水资源
根据植物的需水规律适时、适量灌溉，以便使植物茁壮生长，并且用最少的水获取最大的收益。
二、绿色植物的矿质代谢
1．植物生活的必需元素
（1）种类
（2）作用：植物体的重要结构物质，或者参与调节生命活动
实验设计：如何验证某种元素是植物必需的矿质元素溶液培养法，不要用基质
2．吸收特性
（1）选择性吸收：和膜上离子载体的种类和数量有关
（2）代谢性吸收：需要消耗细胞代谢产生的能量
（3）与水分吸收的关系：植物细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。
思考：5、为什么说植物细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程？
3．矿质元素的利用
| 存在形式 |
实例 |
分布及利用 |
缺乏症 |
| 离子态 |
K+ |
从成熟器官转移至代谢旺盛器官，能多次被利用 |
成熟器官先发病 |
| 化合态 |
不稳定态 |
N、P、Mg |
| 稳定态 |
Fe、S、Ca |
不能转移、一次利用 |
幼嫩器官先发病 |
4．合理施肥
（1）原理：不同植物、同一植物生长发育不同时期对各种必须的矿质元素的需要量不同；植物对矿质元素的吸收具有选择性，不和土壤溶液中离子的浓度成正比；土壤溶液离子浓度过高会产生烧苗现象。
（2）原则：根据植物需肥规律适时、适量施肥，以便植物体茁壮成长，具有少肥高效的作用。
5．无土裁培
原理——溶液培养法
优点——不受时间季节的限制、产量高、减少土壤污染等
容易出现的问题及对策
对策——向培养液中通入氧
蒸腾作用强→散失水分多→培养液浓度增大→根细胞渗透失水→植物萎蔫
对策——向培养液中加适量的水或更换培养液
思考题答案：
1、大豆＞小麦＞花生；因为大豆种子主要成分为蛋白质，小麦的主要成分为淀粉，花生的主要成分为脂肪，这三种物质的亲水性为蛋白质＞淀粉＞纤维素，脂肪具有疏水性，所以大豆增重最多，而花生增重最少。
2、可以判断细胞是否有生命，只有活细胞才能渗透吸水或失水
可以测定细胞液的浓度范围
可以判断某几种待定溶液，如2瓶失去标签的溶液为：蒸馏水、生理盐水
3、开始由于细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度，细胞通过渗透作用失水而发生质壁分离，水分子渗出的同时，外界溶液的溶质分子也可以进入细胞，最终的结果使细胞液浓度反而高于外界溶液，细胞又渗透吸水而发生质壁分离复原。
4、施肥过多导致土壤溶液的浓度太高，使细胞无法正常吸水。
5、独立性的体现：
①二者吸收的原理不同：渗透吸水的原理是自由扩散，而吸收矿质离子是一个主动运输的过程，需要呼吸作用提供能量。
②在相同的条件下，两者的吸收速率不同
相对性的体现：
①矿质离子以水为介质被吸收
②吸收的器官相同——根
[典型题解析]
1、将某植物细胞放在大于细胞液浓度的甘油溶液中，一段时间后在显微镜下观察，发现该细胞未发生质壁分离现象，其原因可能是该细胞
①死细胞 ②是根尖分生区细胞 ③失水过多 ④质壁分离后自动复原 ⑤大量失水
A．①②③ B．①②④ C．②④⑤ D．①④⑤
[解析] 出现上述现象的原因有多种，首先如果该植物细胞是死细胞，就不会发生质壁分离现象；发生质壁分离的细胞是成熟的植物细胞，分生区的细胞也不能发生质壁分离，还有可能是发生质壁分离后有自动复原。答案：B
2、下图是研究植物水分代谢的四个试验装置：请判断试验开始后，玻璃管内的水是否流动以及流动的方向（无流动以×表示，流动方向以→、←、↑、↓表示）。下面四个选项中的符号依次表示四个装置中用括号标示的玻璃管内的水分流动现象，其中正确的是
A．↑↓×× B．×↑×→ C．↓↑→→ D．↓↑×←
[解析]（1）将植物枝条倒扣在水中，植物叶片无法进行蒸腾作用，玻璃管中水不动；（2）中叶片进行蒸腾作用，促进水分的吸收和运输，水分沿玻璃管上移；（3）中两侧的溶液浓度相同，形成的压力相同，所以玻璃管中水分不动；（4）中A溶液吸水能力强于B溶液，而使A侧吸收的水多，促使玻璃管中的水分右移。答案：B
3、下图 所示为不同生态环境下生长的植物其细胞渗透压的大小。据图并结合所学知识判断下面的叙述不正确的是：
A．干旱矮灌木之所以能生活在少水的沙漠，是因为它的细胞渗透压可以升高到接近80
B．红树植物细胞液渗透压在30—60之间，这一数值低于它所生活的海水的渗透压
C．针叶乔木细胞中的渗透压数值表明有的种类适合湿地生活，有的种类适宜山地生活
D．沼泽植物生活的水环境的渗透压一定小于盐沼植物生活的水环境的渗透压
[解析] 植物能在其生存的环境中正常生长，其细胞液浓度要大于土壤溶液浓度，才能从外界吸收水分。答案：B
4、在大气湿度大时，发育中的果实常会缺钙，主要原因是大气湿度大时
A．蒸腾作用弱影响钙的运输
B．呼吸作用弱影响钙的吸收
C．蒸腾作用弱影响钙的吸收
D．蒸腾作用强影响钙的运输
[解析] 大气湿度大，植物蒸腾作用弱，影响矿质元素的运输，使钙离子等不能正常运输到果实，导致发育中的果实缺钙。答案：A
 5、用相同的培养液分别培养水稻和番茄，一段时间后测定培养液中各种养分的含量。下图表示实验结束时培养液中各种养分的浓度占实验开始时浓度的百分比，根据测定的结果可推知
①番茄和水稻对矿质离子的吸收均具有选择性 ②水稻与番茄相比吸收的Mg相对较少，其老叶将表现出缺Mg的症状 ③番茄和水稻对矿质离子的吸收和对水的吸收是两个相对独立的过程 ④在作物栽培过程中应根据不同作物对矿质营养的需求有针对性地搭配各种肥料的比例 ⑤水稻对Mg、Ca的吸收以及番茄对Si的吸收不是以主动运输方式进行的
A．①②③④⑤ B．只有①③④
C．只有①②③④ D．只有①②③
[解析] 本题考查植物细胞吸收水分和矿质离子的关系及各自的吸收特点。从上图可以看出，植物对离子的吸收具有选择性，吸收水分和吸收矿质离子的速率不同，是两个相对独立的过程。水稻吸收的Mg相对较少，但并不缺少该元素，所以不会表现出缺乏症。答案：B
6、植物从土壤中吸收的矿质元素，在运往茎、叶的过程中，茎内存在纵向和横向运输。以下是某研究性学习小组用棉花所做的实验，请你帮助完善实验。
实验用具：棉花植株、不透水的蜡纸、含有放射性42K的钾肥、小刀等
实验步骤：
①剥离：用小刀将木质部和韧皮部纵向剥离（如下图）
②隔离：在木质部和韧皮部之间插入不透水的蜡纸
③施肥：向棉花根部施42K肥
④测定：5小时后测定42K在棉花茎各部分的分布情况。结果如下表：
| 部 位 |
韧皮部42K含量（ppm） |
木质部42K含量（ppm） |
| 分离以上部位A |
53 |
47 |
| 分离部位 |
S6 |
11.6 |
119 |
| S5 |
9 |
122 |
| S4 |
0.7 |
112 |
| S3 |
0.3 |
98 |
| S2 |
0.3 |
108 |
| S1 |
20 |
113 |
| 分离以下部位B |
84 |
58 |
（1）由分离部位测得的数据得出的结论：______________________________；由分离以上部位A或分离以下部位B测得的数据得出的结论是_________________。
（2）实验中隔离的目的：_____________________________________________。
（3）“盐随水行”是土壤学的一条规律，这是因为_________________。其吸收的动力是_______________，运输的动力是_____________________。
[解析] 分离部位木质部42K含量高而韧皮部含量低，说明植物的根吸收的42K主要通过木质部的导管运输，而剥离部位以上或以下木质部和韧皮部42K含量相差不大，说明矿质离子可以从木质部到韧皮部横向运输。
答案：
（1）矿质离子主要通过木质部的导管向上运输 矿质离子可以从木质部向韧皮部横向运输；
（2）防止矿质元素的横向运输，以免影响实验结果
（3）矿质元素的运输是以离子形式随水分的运输而运输的 呼吸作用 蒸腾作用
7．现有新配置的蔗糖（0.9 mol / L）、葡萄糖（0.9 mol / L）和硝酸钾（0.45 mol / L）溶液各一滴瓶，因忘记贴标签，仅凭肉眼无法鉴别。请利用下列的仪器、用具及材料设计一个实验，将这三瓶溶液最终区分开来。
材料和用具：
紫色新鲜洋葱、显微镜、载玻片、盖玻片、吸水纸、CuSO4（0.5 mol / mL）、NaOH（0.1g / mL）、滴管、小试管、酒精灯、烧杯等。
要求：
1、有实验步骤、预测和结论；
2、条理清楚、最好按照1、2、3……的顺序分条书写
3、最后，对你的设计方案使用的原理进行简单的说明
[解析] 本题为同学们提供了实验材料和用具，考察同学们利用所学的还原性糖的鉴定、质壁分离等知识解决实际问题的能力。
实验思路：还原性糖可以用斐林试剂鉴定；蔗糖可以使紫色洋葱外表皮细胞发生质壁分离，而葡萄糖和硝酸钾均可以使该细胞发生质壁分离复原。
答案：
方案1：先进行质壁分离实验，然后鉴定还原性糖
①对三种未知溶液贴标签；
②取三个载玻片制作洋葱外表皮临时装片，分别滴三种溶液并作标记；
③观察质壁分离及其复原的现象，如果发生质壁分离但不复原，那么该溶液为蔗糖；发生质壁分离后又自动复原现象的另两种为葡萄糖和硝酸钾；
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