考点6 植物的水分代谢和矿质代谢
水分代谢、矿质营养知识要点
一、水分代谢、矿质营养【学习要点】1. 掌握植物细胞对水分的吸收方式以及水势的概念。
2. 掌握植物根系对水分的吸收途径、动力和影响根系吸水的土壤条件。
3. 掌握蒸腾作用的生理意义和部位以及影响蒸腾作用的外、内条件。
4. 认识植物体内水分的运输途径、速度和动力。
5. 理解植物必需矿质元素的生理作用，并掌握如何判断缺素症状。
6. 掌握植物体对矿质元素的吸收方式。
7. 了解矿物质在植物体内的运输和分布。
8. 理解植物对氮的同化过程。
9. 了解合理灌溉和施肥的生理基础。
【知识结构框架】【重要名词概念】水势、渗透作用、根压、蒸腾作用、蒸腾速率、蒸腾比率、蒸腾系数、永久萎蔫、内聚力学说、水分临界期、必需元素、微量元素、溶液培养法、主动运输、单盐毒害、离子颉抗、交换吸附。
【重点与难点解析】（一）植物体的水分代谢1植物细胞对水分的吸收(1) 自由能和水势当把一小块高锰酸钾结晶投入到一盛有纯水的烧杯中时，高锰酸钾分子会迅速地由结晶处向烧杯中的其他地方迁移。
这种迁移之所以能够发生，完全是由于结晶与烧杯中的其他地方存在着化学势差的结果。
化学势就是在恒温恒压条件下，一摩尔的物质分子所具有的自由能，自由能则是在恒温恒压条件下能够用于做功的能量。
所以化学势就是指物质分子能够用于做功的能量的度量。
其大小与物质的浓度或纯度呈正相关关系，并且能够指示物质分子发生反应或产生运动的方向和限度。
在上述系统中，高锰酸钾分子迁移消耗的就是高锰酸钾分子的化学势或者说就是高锰酸钾分子的自由能。
正因为如此，高锰酸钾分子也只能由化学势较高的结晶向化学势较低的其他地方迁移，直到烧杯各处高锰酸钾的化学势都相等为止。
这种物质分子顺着化学势梯度或浓度迁移的现象就叫扩散。
化学势用μ来表示，单位是耳格／摩尔或达因·厘米/ 摩尔。
在上述系统中高锰酸钾分子扩散的同时，水分子也在扩散，消耗的是水的化学势，是水中能够用于做功的能量度量。
其大小当然能够指示水分子发生反应或产生运动的方向和限度，包括植物体内的水分运动。
9植物的水分代谢和矿质代谢
植物的水分代谢和矿质代谢一、水分的吸收（一）吸水的器官和部位主要的吸水器官是，吸水最活跃的部位是。
（二）吸水方式成熟的植物细胞含有，主要靠吸水；根尖分生区及干种子细胞主要靠吸水。
（三）吸水原理1．吸胀吸水：细胞内含有物质，主要是一些大分子的有机物，这些物质亲水性由强到弱的顺序是。
2．渗透作用的原理（1）概念：透过的扩散（2）渗透作用产生必须具备的两个条件一是具有；二是。
3．成熟的植物细胞是一个渗透系统，其原生质层（包括、、）相当于半透膜，而且细胞液与外界溶液间具有，所以构成渗透系统，使细胞能够进行渗透吸水和失水。
该过程可由实验验证。
二、水分的运输、利用和散失1、水分的吸收和运输过程根成熟区的表皮细胞层层细胞根导管茎导管叶脉导管叶肉细胞2、利用：一般有1%--5%的水分保留在植物体内参与和等生命活动。
3、散失：途径为等。
意义（1）是植物和的动力。
（2）促进的运输。
（3）降低植物体特别是叶片的温度。
三、合理灌溉根据植物需水的规律，、、地灌溉，不同植物的不同；同一植物在不同生长发育时期也不同。
三、植物的矿质代谢1、植物必需的矿质元（1）植物必需的矿质元素：除了以外，主要由从中吸收的元素（2）判断某元素为必需矿质元素的方法：法如果该元素，植物的生长发育不正常，而该元素后，植物的生长发育又恢复正常状态，则这种元素为植物必需的元素。
（3）、必需元素的种类：种。
其中大量元素，微量元素。
2、矿质元素的吸收（1）矿质元素是以形式，通过的方式被吸收的。
（2）影响矿质元素吸收的外界因素：等，并绘制关系曲线图。
（3）根吸收矿质离子与吸收水分的关系和有关3、矿质元素的运输：是随着的运输而运输的。
4、矿质元素的利用。
植物新陈代谢一水分代谢和矿质代谢
植物新陈代谢一水分代谢和矿质代谢[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。
植物的水分代谢
2、化学势：一摩尔任何物质所具有的自由 能称为该物质的化学势(用μ来表示)。
单位J/mol
水的化学势用μw来表示
△ μw= μw- μw0
纯水的化学势规定为0，因此水的化学势差也可视 为水的化学势。
＊△3、水 势(Ψw)：
水势是每偏摩尔体积水的化学势（差）.单位J/m3
即同温同压下，一体系中水溶液的化学势（ w ）与纯水的化
一、植物的含水量 植物体都含有水，其含水量一般约占组织鲜重70%~90%。 但可因植物的种类、器官和组织、年龄、环境条件的不同
而有较大的差异。
植物种类： 水生90%>陆生(中生70-90%,旱生可以低至6%)； 草本>木本；
器官或组织：根尖、幼叶80~90%；树干 40~50%； 休眠芽40%；休眠种子10%~14%；
例溶2液：中细，胞体A积, 不S＝变－；4巴，若把它放入－2巴的 细中胞 ，B体,积S不＝变－；8巴，若把它放入－5巴的溶液 问A、B细胞的W， P 各为多少？若将A、 B细胞连在一起，问水分向何处流动？
例3：把植物组织放入一系列不同浓度的 蔗糖溶液里，当温度27℃，浓度0.55M时 ，此时溶液的浓度和细胞体积不再发生 变化，求植物组织Ψw？
4、重力势(Ψg):是指重力对水势的影响。 其值依赖于相对于参考状态而言水的高度、密度和重
力加速度。
高度每增加10米，水势增加0.1MPa
当在细胞水平考虑水分运输时， Ψg很小，常忽略， 此时典型细胞的Ψw=Ψs+Ψp+Ψm
已形成中央大液泡的成熟细胞，Ψm很小, Ψw=Ψs+Ψp
未形成液泡的细胞（风干种子）或干燥的土壤， Ψw=Ψm
水是许多生化反应的良好介质，如光合作用的碳同 化、呼吸作用的糖降解、蛋白质和核酸的代谢都 发生在水相当中；
2019高中生物联赛辅导之植物生理—水分和矿质元素代谢
莲
含水量90%
苔藓 含水量6%
一、水分在植物生命活动中的作用
(physiological roles)水分在植物生命活动中的作用主要表现如下： 1.水分是细胞质的主要成分 细胞质的含水量一般在70%~90%，
使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、 茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大 大减弱，如休眠种子。 2.水分是代谢作用过程的反应物质 在光合作用、呼吸作用、 有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。 3、水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 一般来说，植物不 能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有溶解在水 中才能被植物吸收。同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶 解在水中才能进行。 4、水分能保持植物的固有姿态 由于细胞含有大量水分，维 持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光 照和交换气体。同时，也使花朵张开，有利于传粉。
植物细胞吸水与失水取决于细胞与外界环境之间的水势差（△ψw）。当细 胞水势低于外界的水势时，细胞就吸水；当细胞水势高于外界的水势时， 细胞就失水；而当细胞水势等于外界水势时，水分交换达动态平衡。植物 细胞在吸水和失水的过程中，细胞体积会发生变化，其水势、溶质势和压 力势等都会随之改变。 a.在细胞初始质壁分离时（相对体积＝ 1.0），压力势为零，细胞的水势等于渗 透势。 b.当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释， 渗透势增大，压力势也增大；当细胞失水， 体积减小时，ψW、ψS和ψP三者均减小； c.当细胞吸水达到饱和时，渗透势与压 力势的绝对值相等，但符号相反，水势 便为零，不再吸水。 d.当细胞强烈蒸腾时，压力势是负值 （图中虚线部分），失水越多，压力势 越负。在这种情况下，水势低于渗透势。
最新-2018高三生物专题复习 植物的水分代谢和矿质营养教案 精品
复习植物的水分代谢和矿质营养一. 教学内容：复习植物的水分代谢和矿质营养二. 学习过程：1. 植物细胞的吸水和失水与渗透作用2. 水分代谢水分运输：随着导管，主要由根部向地上部位运输。
动力：蒸腾拉力。
水分利用和散失：植物体吸收的水分95%都以蒸腾作用的方式散失到大气中，被植物体利用的水则主要用于光合作用和呼吸作用。
3. 必需矿质元素的确定：大量元素：N P S K Ca Mg微量元素：Fe Mn Zn B Mo Cl Ni4. 根对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收经历了三个阶段，各阶段具体的过程及原理图解过程如下：5. 植物对矿质元素的利用不同的矿质元素在植物体内的利用有差异，有些可重复利用，有些只能利用一次。
根据各种元素的不同作用，在农业生产中要进行合理施肥。
可以再利用的元素：K；N P Mg等不可以再利用的元素：Fe Ca等。
【典型例题】[例1] 下图是研究植物水分代谢的4个实验装置。
请判断实验开始后，玻璃管内的水是否流动及流动方向（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4个装置中用符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：渗透作用的进行需具备两个条件，一是具有半透膜。
二是膜两边的溶液具有浓度差。
成熟的植物细胞是一个渗透系统。
原生质层是其选择透过性膜，当膜两侧溶液的浓度不同时。
水分子表现出由低浓度一侧向高浓度一侧运动，分析各项可知：（1）玻璃管内的水分子不运动：（2）蒸腾作用和渗透作用使玻璃管内的水向上运动；（3）由于玻璃管两端的蔗糖溶液的浓度相同，故玻璃管内的水分子不运动；（4）玻璃管两端的液体浓度不同，浓度高的一侧吸入的水分子多，另一侧吸入的水分子少，玻璃管内出现水分由左向右运动。
[例2] 天平的两端托盘上的烧杯内各插有一根树枝，且两根树枝的树叶一多一少，开始时天平两边平衡。
植物的水代谢和矿质元素代谢 人教版
植物的水代谢和矿质元素代谢一. 本周教学内容：植物的水代谢和矿质元素代谢本周复习渗透作用的原理，植物对水分和矿质元素的吸收、散失、运输、利用和散失以及水和矿质元素合理利用。
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。
植物的光合作用需要有两种原料：二氧化碳和水。
二氧化碳来自大气，通过植物的叶片吸收，再被利用。
而水分和矿质元素则来自土壤，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。
二. 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三. 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【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。
现象：漏斗管内的液面逐渐上升。
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子数少；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。
植物生理学
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• 水分子
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水分跨膜移动途径示意图
1、根系吸水的部位 吸水的主要器官是根系，根吸
水的主要部位是根尖，根尖吸水最 活跃的部位是根毛区；伸长区和分 生区也有吸水能力。
2、根系吸水途径
根毛 皮层 共质体 质外体 凯氏带 共质体 内皮层 共质体 质外体 导管
3、根系吸水方式及其动力
（1）主动吸水——以根压为吸水动力 根压：由于植物根系的生理活动（耗能） 而使液流从根部沿导管上升的压力。 （2）被动吸水 ——以蒸腾拉力为吸水动力 蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列
植物失水 的方式
液态散失 — 吐水
气态散失 — 蒸腾作用
2、蒸腾作用的生理意义： • • • 有利于植物体内水分、矿物质 和有机物的吸收和运输 维持植物体温的恒定 有利于植物的气体交换
3、蒸腾作用的指标 ①蒸腾速率（transpiration rate）：植物在单 位时间内单位叶面蒸腾的水量。g/dm2· h。 ② 蒸腾比率或蒸腾效率：植物每消耗１㎏水 所生产的干物质的克数。农作物为２～ 10g/㎏。 ③ 蒸腾系数或需水量：植物制造1g干物质所 消耗的水量（g）。农作物为100～500
（2）土壤通气状况
土壤通气不良：A、缺O2，呼吸减弱， 影响根压；B、长时间无氧呼吸，根系 中毒；C、土壤还原性物质过多，不利 于根系生长与吸收。
（3）土壤温度
低温和高温均抑制根系吸水。
（4）土壤溶液浓度
影响土壤溶液与根系间的水势差； 如施肥过多产生“烧苗”现象。
1、蒸腾作用（transpiration）：指植 物体内的水分以气态方式从植物的表面 向外界散失的过程。
缺铁症状
不易重复利用，最明 显的症状是幼芽幼叶缺绿 发黄，甚至变为黄白色。 在碱性土或石灰质土 壤中，铁易形成不溶性的
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考点6 植物的水分代谢和矿质代谢1．(2011·全国卷)将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。
若在该实验过程中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系，以及实验过程中水分进出细胞的方式为( )
A．甲＜乙，被动运输 B．甲＞乙，被动运输
C．甲＞乙，主动运输 D．甲＝乙，主动运输
【解析】选B。
本题考查质壁分离及复原的相关知识。
用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理紫色洋葱外表皮细胞使之发生质壁分离，然后将其放入蒸馏水中发生复原。
整个过程中水进出细胞的方式是自由扩散，属于被动运输。
用蔗糖溶液处理前，紫色洋葱外表皮浸泡在完全营养液中，细胞会吸收一部分营养物质，使细胞液浓度升高；同时，由于细胞液与完全培养液的浓度差较小，细胞吸水较少，则只考虑水的流动导致的细胞液浓度的降低较少；质壁分离后放入蒸馏水中，两侧溶液浓度差较大，细胞吸水较多，细胞液浓度降低较多，所以细胞液浓度甲＞乙。
2.(2011·重庆高考)如图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均分为甲、乙两组后，在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况(其他条件相同且不变)。
下列有关叙述，错误的是( )
A．3 h时，两组幼苗均已出现萎蔫现象，直接原因是蒸腾作用和根细胞失水B．6 h后，甲组幼苗因根系开始吸收K+、NO3-，吸水能力增强，使鲜重逐渐提高C．12 h后，若继续培养，甲组幼苗的鲜重可能超过处理前，乙组幼苗将死亡D．实验表明，该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程【解析】选B。
A项，3 h时外界KNO3溶液浓度高，甲、乙植物均失水，而蒸腾作用还会散失水分，因而幼苗均已出现萎蔫现象；B项，当幼苗一开始放入KNO3溶液中细胞就开始通过主动运输吸收K+、NO3-，而不是在6 h后；C项，12 h后甲组因K+、NO3-进入液泡，导致细胞不断吸水，鲜重增加，可能超过处理前，而乙组外界溶液浓度过高使细胞因过度失水而死亡；D项，植物幼苗对水分和矿质元素的吸收并不同步，是两个相对独立的过程。
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