第三章新陈代谢.docx

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第三章新陈代谢

第四节植物对水分的吸收和利用

知识见证<课堂新导学>

学习目标：

识记植物细胞吸水和失水的原理；知道合理灌溉在生产和生活实践中的运用；识记水分在植物体内的运输、利用和散失。

知识构建：

植物水分的主要来源：

利用（A）从土壤中吸收

植物吸水的器官和部位

植物吸水最活跃的部位：

根尖（B）区表皮细胞

细胞特点：

未成熟的植物细胞，未形成（C）

吸胀作用吸水原理：

利用（D）、淀粉、纤维素等亲水性物质吸水

植实例：

干燥的种子等

物细胞特点：

成熟的植物细胞，形成中央液泡

吸实验前：

漏斗管内液面高度相等

水演示实验实验后：

漏斗内液面上升

的说明：

烧杯内水分子向漏斗内扩散

方概念：

水分子（或其它溶剂分子）透过（E）的扩散作用

式渗透作用渗透作用中水分流动的方向：

低浓度→高浓度

渗透作用的条件具有一层半透膜

半透膜两侧具有（F）

处于外界溶液的成熟植细胞壁：

具全透性

物细胞是一个渗透系统（G）层（细胞膜、液泡膜、细胞质）:

半透膜

细胞液与外界溶液具有浓度差

质壁分离实验说明细胞液和外界溶液通过原生质层发生了渗透作用

失水：

外界溶液浓度>细胞液浓度，表现为质壁分离

植物细胞的吸水：

外界溶液浓度<细胞液浓度，表现为质壁分离复原

吸水和失水表皮细胞→表皮内层层细胞→导管

土壤中水分进入根的途径：

水分

层层细胞间隙→导管

运输途径：

水分→根→根、茎、叶内的（H）→叶肉细胞等处

水分的利用、运输和散失利用：

1%—5%保留，参与光合作用和呼吸作用等各生命活动

散失：

95%—99%通过（I）散失

依据不同植物的需水量不同

同一种植物在不同时期需水量不同

合理灌溉概念：

根据植物的（J），适时、适量的灌溉

意义：

保证植物茁壮成长，节约淡水资源

（答案：

A根B成熟C中央液泡D蛋白质E半透膜F浓度差G原生质H导管

I蒸腾作用J需水规律）

知识延伸（思维大拓展）

重难点释疑：

1、如何理解半透膜与选择透过性膜

半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜（例如鸡蛋的卵壳膜，肠衣以及动物的膀胱等）。

它往往是只能让小分子物质透过，而大分子物质则不能透过，不具有选择性，不是生物膜。

选择透过性膜则是由于膜上具有一些运载物质的载体，不仅水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜（例如细胞膜、液泡膜以及原生质层等）。

因为不同的膜上具有载体的数量不同，即使同一细胞膜上含有的运载不同物质载体的数量也不同，因而表现为不同的植物对同种离子的吸收量不同，同种植物对不同物质载体的数量也不同。

因而表现为不同的植物对同种离子的吸收量不同，同种植物对不同离子的吸收量不同，都证明细胞膜对物质透过具有高度选择性。

当细胞死亡后，膜的选择透过性便消失，从而说明了选择透过性是具有生物活性的。

可以说，选择透过性膜是功能完善的一类半透膜。

2、怎样辨别原生质、原生质层、原生质体

原生质是细胞内的生命物质，可分化为细胞膜，细胞质和细胞核等部份，它的主要成分蛋白质、核酸、脂类，细胞壁不属于原生质。

一个动物细胞可以看成是一团原生质，而植物细胞则包括原生质和细胞壁。

成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，可以看成一层半透膜，它不包括细胞核和液泡内的细胞液，而且仅存在于成熟的植物细胞内。

原生质体是指去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构，可以认为原生质体包括原生质层和细胞液两部分。

3、怎样理解渗透作用产生的条件

如图所示，在一个⑤长颈漏斗口处封上一层半透膜②，

往漏斗注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入到盛有清水的烧

杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。

实验开始后，漏斗

管内的液面逐渐上升，说明烧杯内的水分子透过半透膜，

向漏斗内的蔗糖溶液中扩散。

水分子为什么能透过半透膜进行扩散呢？

这与半透膜两侧溶液的浓度差有关系。

由于单位体积内清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多，依据扩散作用，水分子从多的一侧向少的一侧扩散，所以，在单位时间内，水分子由烧杯内（水分子多的一侧）透过半透膜进入漏斗内（水分子少的一侧）的数量，多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量，因此，漏斗管内的液面上升了。

上述实验表明，渗透作用的产生必须同时具备两个条件：

一、具有半透膜；

二、半透膜两侧溶液具有浓度差。

从整个植物细胞来看，我们可以把原生质层看成是一层半透膜，这层膜把液泡里面的细胞液与外界溶液隔离开来，细胞液中含有许多溶于水的物质，因此具有一定浓度，而外界溶液（例如土壤溶液）同样具有一定浓度，因此当成熟的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。

热点链接

1、如何对植物合理灌溉

灌溉的基本要求是利用最少量的水取得最好的效果。

进行合理灌溉，首先要注意选择灌溉时期，具体有以下四种方法：

（1.）根据土壤湿度决定灌溉时期，判断准确，但不能充分发挥灌溉效益，因为灌溉的真正对象是植物而不是土壤。

（2.）根据植物水分临界期事先拟定灌溉方案。

但因不同年份的气象条件不同、不同地块植物生长不同而常会有所变动。

（3）根据灌溉形态指标确定灌溉时期。

植物缺水时，幼嫩的茎叶因水分供应不上而发生凋萎，茎颜色转为暗绿或变红，生长速度下降。

这种方法的优点是灌溉形态指标易观察，缺点是需要经过多次实践才能掌握好。

（4）.依据灌溉生理指标确定灌溉时期。

一般地，我们将叶片长势、细胞液浓度、渗透势和气孔开张度作为灌溉的生理指标。

其次，合理灌溉要有一个量化标准。

这可以根据土壤容重、土壤有效水分、萎蔫系数、田间持水量来确定，可以使土壤含水量始终保持在植物能正常生长的范围内。

2、水资源的合理利用和保护

地球上的水资源通常是指陆地上的淡水资源。

水资源对人类的生活和生产有重大的影响，如工农业生产用水数量巨大，水力发电是一项重要的绿色能源，城市人口集中，生活用水不仅要求具备一定数量，还要求具备一定的质量。

水是生物圈中最为丰富的无机化合物，但海洋咸水占96.5%，淡水仅占2.5%其余为陆地咸水。

淡水中的大部分又以冰川形式存在于雪山和两极，可供人类利用的仅占淡水总贮存量的0.35%，仅及全球总水量的十万分之七，因此，淡水资源是极其宝贵的。

但长期以来，浪费水的现象极为严重，发生水匮乏的国家和地区越来越多，我国一是其中之一。

据1997年统计，中国已被列为世界最贫水国家之一。

水资源的保护，重点在于保护水源、修建水利工程、大力控制地表水和防止江河湖泊被污染。

水资源保护的根本途径是发展森林植被，使天然降水能积蓄，地表水源不断，地下水能有效利用。

水的合理利用，首先要杜绝水的浪费。

农业上要改革灌溉方式，便大水漫灌为滴灌，提高灌溉效率；工业上要提高水的循环利用率和废水净化利用率。

提倡水的回收处理和再利用，既可节约用水，又可减少污染。

3、神奇的固体水

美国曾在撒哈拉沙漠气候条件极端严酷的中心地带，种植了200多万株树苗，成活率达到93％，使寸草不生的沙漠出现了一片绿洲，一时轰动了非洲乃至世界，他们所使用的水就是固体水。

众所周知，水在0℃时会开始结冰，可是在常温下也能得到凝固的水，称为固体水。

固体水外观上和冰相似．但它不是借助降低温度而变为固态，而是在水中加入固化剂，使固化剂高分子链和链之间发生交联，构戍三维的笼状结构，水分子变成笼状结构的结构点。

它的物理性质与普通水相比发生了变化。

常温下，固体水不会融化，不流动，无蒸发，不渗漏，可长期保存，且便于运输。

在固体水中含水量可达98％，当固体水与植物根系接触时，能释放出水分，供植物吸收，因此，在植树造林、改良环境等方面有广泛的用途。

固体水在使用时有以下特点：

（1）缓释性。

固体水与植物根系接触时后发生生物降解，缓慢释放出水分。

一小袋固体水可提供植物生长三个月甚至更长时间所需要的水，而且可根据不同植物设计不同的供水量，避免了植物时旱时涝，有利于植物的生长。

（2）高效性。

传统的灌溉方式如浇灌、渠灌等会浪费大量水源，水的利用率只有10%～20%，喷灌也只有50％，而固体水只有与植物根系接触时才释放，因其供水方式与植物吸水同步，利用率接近100％，故以极少量的水分可满足植物正常生长。

（3）长效性。

固体水中水分子处于束缚态，因而失去了流动性和挥发性，再加上密封性包装物的保护，使得水分的可藏期长短不受土壤含水量、环境温室和空气湿空等环境因素的影响，也不会像普通水那样发生渗漏损失或蒸发损失，这是固体水能长期有效的保存和释放的基础条件。

固体水可根据植物需要缓慢供水三个月以上。

如果遇到降雨，又可迅速吸收贮存水以备植物利用。

这样反复使用，可持续使用3-8年。

（4）环保性。

实验证明，将固体水加人土壤中，一段时间后，固体水会完全溶解，使用过程中无毒无害，具有良好的生态效益。

固体水主要应用于荒山造林、沙漠治理，也可用于城市绿化、园林绿化和农作物栽培等。

知识应用〈考点新体验〉

考题预测1：

下列细胞依靠渗透吸水的是（）

A、根尖分生区细胞B、干燥种子的细胞

C、茎形成层细胞D、根尖成熟区细胞

【分析】根尖分生区和茎形成层具有分裂能力，新分裂产生的幼嫩细胞没有液泡或液泡很小，因此主要通过吸胀作用吸水；干燥种子的细胞缺水，也没有大的液泡，故也主要通过吸胀作用吸水；根尖成熟区细胞是成熟的植物细胞，有一个大的中央液泡，所以主要以渗透吸水。

【答案】D

【思维导悟】本题考查了“植物细胞吸胀吸收与渗透吸水的区别”这一知识点，解题时首先要抓住吸胀作用吸水与渗透吸水的最根本区别在于是否具有大的中央液泡，有中央液泡的根尖成熟区细胞的原生质层相当于半透膜，而细胞液与根尖外土壤溶液具有浓度差，满足了渗透吸水的条件。

没有中央液泡的植物细胞则主要靠细胞内蛋白质、淀粉、纤维素等亲水性物质吸收水分，因此本题只要能正确分析四种细胞是否具有大的液泡即可找到正确答案。

考题预测2：

如图所示，在U形管中C处装有猪膀胱膜，在a侧加入细胞色素e（分子量为1.3万道尔顿的蛋白质）水溶液（红色）；b侧加入清水，并使a、b侧液面高度一致。

经一段时间后，实验结果是（）

A、a、b两液浓度高度一致，b侧为无色

B、a、b两液浓度高度一致，b侧为红色

C、a液面高于b液面，b侧为无色

D、a液面低于b液面，b侧为红色

【分析】图中c处的猪膀胱膜是半透膜，a侧细胞色素e溶液浓度高于b侧清水溶液浓度，水分子可透过半透膜从低浓度向高浓度扩散，而蛋白质分子则不能。

可见a侧内红色不会扩散到b侧，因此b侧溶液无色；b侧水分子向a侧渗透，因此a侧液面就会逐渐上升高于b侧。

【答案】C

【思维导悟】本题难度并不大，但较灵活，需仔细分析后灵活解答，此题主要考查渗透作用的原理以及哪些膜属于半透膜等知识点，解题关键是抓住猪膀胱膜是半透膜，而从题意中可知细胞色素e溶液浓度高于清水溶液浓度，因此a、b两侧溶液就满足了水分向高浓度（a侧）扩散。

同时还应了解细胞色素e是分子量为1.3万道尔顿的蛋白质，可见是体积较大的大分子物质，不能透过半透膜，综合所有因素则可选出正确答案。

考题预测3：

请根据下列条件设计一种实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液并写出实验步骤和分析结果：

一瓶5％的蔗糖溶液，一瓶25％的蔗糖溶液，250ml烧杯1只，半透膜制成的透析袋1只，刻度玻璃管1支，细线1根，支架1个。

（1）实验步骤。

（2）结果分析。

【分析】5％的蔗糖溶液与25％的蔗糖溶液存在浓度差，可通过半透膜发生渗透作用，水分子会从浓度低的溶液渗透到浓度高的溶液，而此现象可根据液面是否发生改变观察到，因此可根据题中所给材料用具设计一个渗透系统便可鉴别。

【答案】实验步骤：

（1）将一瓶中的溶液倒入烧杯中；

（2）将另一瓶中溶液装满玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中，用线将袋口和玻璃管扎紧；

（3）将插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上；（4）一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。

结果分析：

如液面下降，可推测放入透析袋中的是5％的蔗糖溶液，烧杯中的是25％的蔗糖溶液；而如果液面上升，则可推测透析袋内是25％蔗糖溶液，烧杯中的是5％的蔗糖溶液。

【思维导悟】本题主要考查学生的独立设计实验能力，能否运用所学知识解决实际问题，以及是否真正理解两种不同浓度的溶液在用半透膜隔开时会发生渗透作用这一知识点。

审题时应首先分析此题本意是想考查什么知识点，对题中5％和25％的蔗糖溶液之间的浓度差应马上联想到渗透作用，然后对相关知识搜索整理，可在草稿纸上先设计草图，细心设计好每一个环节，如：

怎样设计解决液面是否升降的观察问题；怎样充分利用题干中所给细小材料——细线、支架等，设计一个较好的实验方案。

知识反馈（习题新探究）

跟踪检测：

一、选择题

1、关于植物体水分散失的意义，下列哪项是不正确的（）

A、促进植物体对水分的吸收B、促进矿质元素在体内的运输

C、降低植物体温度D、促进溶于水的矿质元素的吸收。

2、一个典型的渗透装置必须具备的两个条件是（）

A．半透膜和半透膜两侧的溶液具有浓度差B．半透膜和溶质分子C．半透膜和溶剂分子D．半透膜和亲水性物质

3、新鲜鱼、肉用盐渍不变质，其原因是（）

A、食盐水Cl－中的有杀菌作用

B、浓盐水中含O2少，细菌无法生存

C、由于渗透作用使细菌失水死亡

D、由于渗透作用使鱼、肉细胞过度失水死亡

4、设图2－2中a、b、c是3个相邻的植物细胞，细胞液浓度为a＞b＞c，它们之间水分渗透的方向是（）

5、移栽树苗时，摘去部分叶片的主要目的是（）

A．降低蒸腾作用B．提高光合作用

C．提高呼吸作用D．降低渗透作用

6、以下关于植物水分代谢的叙述不正确的是  （）

A、根毛细胞依靠渗透作用吸水

B、矿质元素溶解在水中在植物体内运输

C、根吸收的水分有99％左右由于蒸腾作用散失

D、外界溶液浓度大于细胞液浓度时植物细胞才能通过渗透作用吸水

7、田间一次施化肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是（）

A.根细胞从土壤中吸收养分过多

B、根细胞不能从土壤中吸水

C、根系不能将水向上运输

D、根系加速了呼吸作用,释放的能量过多

二、简答题：

1、根尖分生区细胞，没有液泡，它是通过作用从环境中吸收水分的。

2、、用带有一个小孔的隔板把水槽分成左右两室，把磷脂分子引入隔板小孔使之成为一层薄膜。

水槽左室加入含少量K＋的溶液，右室加入含大量K＋的溶液。

（1）在左右两室分别插入正负电极，结果发现K＋不能由左室进入右室，原因是。

（2）若此时在左室加入少量缬氨霉素（多肽），结果发现K＋可以由左室进入右室，原因是。

（3）若此时再将电极取出，结果K＋又不能由左室进入右室，原因是　　。

（4）上述实验证明。

3、分析大白菜的营养万分时发现，外部叶片的含Ca量为2%左右，而内部叶片（白菜心）的含Ca量仅为0.5%左右，下图表示北方大白菜种植期间的气温变化、大白菜的呼吸强度的变化以及水分蒸腾量变化的曲线。

请据图分析说明外部叶片含Ca量比内部叶片高的原因。

（1）外部叶片生长期间的气温较    ，根的呼吸作用

较     ，有利于Ca的         ，叶的蒸腾作用

较    ，有利于Ca的        。

（2）Ca进入叶细胞后以                  的形式存在。

考场集训：

一、选择题

1、有关原生质的下列叙述中，不正确的是（）

A．组成原生质的主要生命物质是蛋白质和核酸

B．原生质包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质

C．被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是一团原生质

D．一个动物细胞就是一团原生质体

2、用蔗糖渍萝卜条，能使萝卜条变甜，这是因为（）

A、蔗糖分子通过渗透作用进入细胞B、蔗糖分子通过主动运输进入细胞

C、细胞脱水死亡，膜失去了选择透过性D、蔗糖分子进入细胞间隙

3、与根尖分生区细胞吸水无关的物质是（）

A、纤维素B、淀粉C、脂肪D、蛋白质

4、北方果树由根系吸收的水分主要用于（）

A、光合作用B、蒸腾作用C、植物的生长D、果实的形成

5、下列现象中，属于渗透作用的是（）

A、蔗糖溶液通过细胞壁B、蛋白质通过细胞膜

C、水分子通过细胞膜D、K＋通过细胞膜

6、假定将甲、乙两个植物表皮细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液浓度均比细胞液的浓度高。

蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可较快地透过膜。

在显微镜下连续观察。

甲、乙两细胞的变化是（）

A、甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原

B、两细胞发生质壁分离后，但乙细胞随后发生质壁分离复原

C、甲、乙两细胞发生质壁分离后，但甲细胞随后发生质壁分离复原

D、甲、乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原

7、细胞发生质壁分离的过程中，它的吸水力应当是（）

A、由大到小B、吸水力不变C、由小到大D、吸水力为零

8、高大树木顶端的叶片细胞能够不断地得到充足的水分，引起水分上升的主要作用是（）

A、呼吸作用B、渗透作用C、蒸腾作用D、吸胀作用

9、甜菜块根细胞液泡中含有花青素。

将块根切成小块放入蒸馏水中，水无明显颜色变化，但用盐酸处理后，则能使水变红，其原因是（）

A、细胞壁被破坏B、盐酸破坏了细胞膜

C、盐酸破坏了原生质层的选择透过性功能D、花青素不溶于水而溶于盐酸

二、简答题

1、下图中E、F、G为3个用半透膜制成的小袋，内盛有溶液甲或乙，上端分别接上口径相同的小玻管。

E和F体积相同，G体积较大，三者置于盛有溶液丙的大容器内。

原初3个小玻管内的液面高度相同。

已知3种溶液的水势高低顺序为溶液甲＞溶液乙＞溶液丙。

请回答：

（1）、1小时后，管e和管f的液面升降变化是

管e，管f

（2）、下列曲线图中能显示管f和管g内液面

可能变化的是　

2、活细胞一般不需要从外界吸收醋酸物质，而蔗糖却是活细胞生命活动所需要的大分子物质。

将鲜嫩的新蒜放置在蔗糖与食醋配制成的溶液中，能够腌制成糖醋蒜，糖醋蒜细胞内既有蔗糖大分子，又有醋酸小分子。

对这一事实的正确解释是                                                                。

3、仿生学是生命科学和工程技术科学相互渗透、彼此结合产生的一门新兴的边缘学科。

仿生材料是仿生学的组成部分，它是在研究一些动物和植物活体的基础上，掌握生物所具有的特异功能，再设法把这些研究成果用于实践，设计和制备出来的一类新材料。

（1）研究细胞膜的功能特性，发现细胞膜既能保证细胞吸收所需物质，又能阻止有害物质进入，这种功能特性称为（）

　　　　A、一定流动性　　B、保护性　　C、选择透过性　　D、透过性

　　人们用有机高分子材料制成了一种人工半透膜，使之具有与细胞膜类似的功能，并利用这种仿生膜来实现渗透现象。

（2）下列哪些事例属于渗透现象（）

　　　　A、新鲜蔬菜上撒盐后，会产生菜卤汁

　　　　B、胆固醇进入小肠绒毛上皮组织

　　　　C、用渗析法提纯含有NaCl的淀粉胶体

　　　　D、用薄膜技术脱水浓缩葡萄汁

　　（3）海洋中有一种可以利的能源叫海水盐度差能，

利用这种能量发电称为盐度差发电，装置示意如图1-2。

其原理是：

在海水与淡水之间—例如江河入海口处用半

透膜隔开，由于渗透作用，使    水通过半透膜流

向    水，使膜的    水一侧水位升高，大约可达图1-2

25m，然后让水冲击水轮发电机组发电。

我国陆地河川入海的径流量每年约2×1012—3×1012m3。

试估算我国盐度差能蕴藏量约为    kW。

　（4）建造海水盐度差发电站的最佳选址是（）

　A、长江三峡　B、黄河河套　C、黑龙江入海口　　D、珠江入海口

参考答案：

第四节植物对水分的吸收和利用

跟踪检测

一、选择题1、D2、A3、C4、A5、A6、D7、B

二、简答题

1、吸胀

2、

（1）膜上缺少运输K+的载体；

（2）缬氨霉素起载体的作用；（3）缺少能量；

（4）主动运输需要载体和能量

3

（1）、较高；强；吸收；较大；运输；

（2）、稳定的化合物

考场集训

一、选择题1、B2、C3、C4、B5、C6、B7、8、C9、C

二、简答题

1、

（1）、下降；下降；

（2）、B

2、醋酸将大蒜细胞的原生质层杀死,成为全透性,蔗糖和醋酸分子均可通过 

3、

（1）C；

（2）A、B、C；（3）淡；海；海；1.6×107；（4）D