4-1物质跨膜运输的实例
第4章 第1节 物质跨膜运输的实例
①通常是生物膜，膜上具有一些运载物质的载体。
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②不同细胞膜上含有载体的种类和数量不同，同一细胞膜
上运载不同物质载体的数量也不同，因而表现出细胞膜对物质 透过的高度选择性。 ③只有某些小分子、离子可以通过，另外一些小分子、离 子和大分子则不能通过。
④当细胞死亡时，膜便失去选择透过性成为全透性。
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A．液泡由小变大，紫色变浅
B．液泡由小变大，紫色变深 C．液泡由大变小，紫色变深 D．液泡由大变小，紫色变浅 [解析]发生质壁分离时，由于细胞不断失水，液泡由大到小， 颜色也越来越深。 [答案]C
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1．质壁分离及质壁分离复原实验要点 (1)取材 ①常常取用紫色洋葱鳞片叶。因为材料容易得到，其外表 皮细胞有较大的紫色液泡，用显微镜能较容易的看到质壁分离 或质壁分离复原过程。 ②要使用活细胞，因为活细胞的原生质层才具有选择透过 性，才能发生质壁分离及复原。 (2)试剂：具有一定浓度，又不伤害细胞的试剂都可以使用。
3
(3)注意事项
观察 。 ①选用紫 __色的洋葱鳞片叶，便于_____
②实验时引入蔗糖溶液到标本上要用引流法，这样便于___ 将蔗糖溶液浸润到整个标本上 。 ___________________________ 选择透过性 膜，________ 水分子 可以自由通过， 4.生物膜都是______________ 大分 某些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和__ 子则不能通过。
【例 2】将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水 的质量浓度为 0.3g/mL 的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会 看到苔藓细胞的状态如图 4－1－2 所示。 此时，部位①和②的颜色分别是( )
A．无色、绿色 C．红色、无色
4[1].1物质跨膜运输实例(1)
![4[1].1物质跨膜运输实例(1)](https://img.taocdn.com/s3/m/d03deb9d6bec0975f465e28d.png)
变小 逐渐恢复 原来大小
原生质层脱 基本 离细胞壁 不变 原生质层恢 复原来位置 基本 不变
三、生物膜的特性
1、生物膜的结构特性－具有一定的流动性！ （说明原因并举例） 2、生物膜的功能特性－选择透过性
植物细胞质壁分离现象
返回
植物细胞质壁分离复原现象
返回
膜两侧的溶液具有浓度差
一、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度 细胞质浓度
<
外界溶液浓度 细胞质浓度
>
外界溶液浓度 细胞质浓度
=
二、植物细胞的吸水和失水问题
实验注意
(1) 选择实验材料
(2)蔗糖溶液为什么选择0.3g/mL的而 不用0.5g/mL的？
(3)解释“烧苗”现象出现的原因？
Next
实验结果：
协助扩散
由高浓度到 低浓度 需要 不需要
主动运输
由低浓度到 高浓度 需要 需要
水、氧气、二 葡萄糖通过 葡萄糖、氨基酸； 氧化碳、甘油、 红细胞 离子 乙醇、苯等
渗透系统装置
渗透作用
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散， 称为渗透作用
条件
பைடு நூலகம்
半透膜：一些物质（一般是水分 水分子的运输方向：从低浓度 到 高浓度 子物质）能透过，而另一些物质 不能透过的多孔性薄膜。 半透膜
1.流动镶嵌模型与三层结构模型的共 同点和区别 2.糖被的成分及其作用
3.三种物质运输方式的区别及实例
4.白细胞吞噬入侵的病原体，是细胞的 作用。与囊泡形成有关的细胞器是 。 这个过程是否需要消耗能量？
物质跨膜运输的方式
项目 物质运输 方向 是否需要 载体蛋白 是否消耗 能量 代表例子 自由扩散
1-4-1物质跨膜运输的实例
外界溶液浓度
＞
细胞液浓度
现象：细胞失水， 现象：细胞失水，原生质与细胞壁分离 外界溶液浓度 ＜ 细胞液浓度 现象：细胞吸水（质壁分离复原） 现象：细胞吸水（质壁分离复原）
通过以上知识的学习， 通过以上知识的学习，请分析下列在生活中遇到 的现象： 的现象： 1、当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些 、当你把白菜剁碎准备做馅时， 盐。稍等一会儿就可见有水分渗出。 稍等一会儿就可见有水分渗出。 2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 3、为什么盐碱地上不适宜种植农作物？ 、为什么盐碱地上不适宜种植农作物？ 4、萎焉的青菜放入水里，过一段时间青菜会 、萎焉的青菜放入水里， 变得挺直？ 变得挺直？
2、图中a、b、c表示某植物体的三个相邻 、图中 、 、 表示某植物体的三个相邻 的细胞，它们的细胞液浓度为a＞ ＞ ， 的细胞，它们的细胞液浓度为 ＞b＞c， 它们之间的水分 渗透方向是
a a c a
A、 b 、
B、 b 、
a
c
C、 、
b
c
D、 b 、
c
二、细胞的吸水和失水 1、动物细胞的吸水和失水 、 动物红细胞的吸水和失水具备 了什么条件？请具体指出。 了什么条件？请具体指出。
细胞膜
必备条件： 必备条件：
细胞质
细胞内
细胞外
吸水： 吸水：外界溶液浓度 失水： 失水：外界溶液浓度
＜ ＞
细胞液浓度 细胞液浓度
2、植物细胞的吸水和失水 、
成熟的植物细胞是一个渗透系统。 成熟的植物细胞是一个渗透系统。 渗透系统
第四章 细胞的物质输入和输出
必修一4-1物质跨膜运输的实例
是等比例进行的 方式是主动运输 不受温度的影响
③根细胞吸收矿质离子的 ④根吸收矿质离子的过程
B．只有① D．都正确
A．只有①② ③ C．只有①②③
解析 本题考查植物细胞吸收水分和无机盐 的关系，以及理解应用能力、数据分析与判
断能力等。从表中可以看出：水没有减少， 而矿质离子不同程度的减少，所以吸收水和 吸收矿质离子是两个相对独立的过程，且不 同矿质离子的吸收不成比例。表中不能看出 根尖对矿质离子的吸收是主动运输方式，以 及是否受温度的影响。
(3)成熟的植物细胞是一个渗透系统：植物 细胞的最外面是细胞壁，主要由纤维素分子
组成，分子间空隙较大，一切溶剂和溶质都 能够透过，细胞壁是全透性的。细胞膜和液 泡膜是选择透过性膜。我们可以把细胞膜、 液泡膜以及两膜之间的其他原生质当作一层 选择透过性膜，“膜”内的细胞液有一定的 浓度，与细胞外的溶液存在浓度差。这样 ， 细胞也就通过这层选择透过性膜与外界环境 中的溶液发生渗透作用。
2．生物膜的功能特性——具有选择透过性， 原因是膜上载体的种类和数量不同。
2将等量的、微量的 、K＋、 Ca2＋共同置于100 mL蒸馏水中，再放入一
些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液 中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。 实验结果可以说明 ( )
①根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个 相对独立的过程 ②根对矿质离子的吸收不
D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖 酶 答案 解析 A 实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，
命题热点2 渗透作用在农业生产中的应用 【例2】将发芽率相同的甲、乙两种植物的 种子，分别种在含有不同浓度(质量分数)钠 盐的全营养液中，并用珍珠砂通气、吸水和
必修一4-1物质跨膜运输的实例
必修一4-1物质跨膜运输的实例一、选择题1．将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是() A．液泡膜内外溶液有浓度差B．细胞内原生质层可看做一层选择透过性膜C．细胞壁是全透性的D．水分可以自由出入细胞答案 B2．将马铃薯块切成两半，各在其上挖个凹穴，穴内外分别放两种溶液，一种是清水，另一种是0.3g/mL的蔗糖溶液，液面一样高。
一段时间后液面变化如图所示，下列说法正确的是()A．a是蔗糖溶液，b是清水B．a是清水，b是蔗糖溶液C．甲中c处细胞吸水D．乙中c处细胞失水答案 A3．放入30%蔗糖溶液中不会发生质壁分离的一组细胞是()①洋葱根尖生长点细胞②人的口腔上皮细胞③洋葱表皮细胞④干种子细胞⑤蛔虫卵细胞⑥洋葱根毛细胞A．①④⑤⑥B．②③④⑤C．①②④⑤D．①②④⑥答案 C解析发生质壁分离的细胞必须是具有大液泡的植物细胞，根尖生长点细胞、干种子细胞由于没有大液泡，所以不能发生质壁分离；而蛔虫属于动物，其卵细胞和人体细胞均不存在细胞壁，因此也不能进行质壁分离。
4．为研究植物a能不能移植到b地生长，某生物学研究性学习小组设计了一测定植物a度应() A．≥0.2 B．≤0.2C．≥0.3 D．＜0.2答案 D5．将人类的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如图，依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，由高到低排列，正确的是()A．甲>乙>丙>丁B．丁>甲>乙>丙C．丙>丁>甲>乙D．丙>乙>丁>甲答案 D6．利用高浓度的盐水杀菌的原理是()A．盐水中的氯有杀菌作用B．高浓度盐水中水分不足，不利于细菌生长C．由于渗透作用，细菌失水死亡D．钠有杀菌作用答案 CB．与第1组对照，出现第2组实验结果的原因是外界溶液浓度过高C．与第1组对照，出现第3组实验结果的原因是洋葱表皮细胞吸收了尿素D．与第1组对照，出现第4组实验结果的原因是高温时细胞主动吸收了蔗糖答案 D8．(2010·潍坊)在玉米的营养液中加入某种阴离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种阴离子的同时，对氯离子的吸收减少了，但对钾离子的吸收没有受影响，最可能的原因是该种离子() A．妨碍了A TP的形成B．抑制了主动运输C．与氯离子的载体相同D．抑制了细胞的呼吸作用答案 C9．(2010·潍坊)下列关于生物膜的叙述，不正确的是() A．功能越复杂的生物膜，蛋白质种类和数量越多B．生物膜的功能特性是选择透过性C．叶绿体类囊体薄膜也属于生物膜系统D．溶酶体、液泡、核糖体均具有单层膜结构答案 D10．某成熟植物细胞经某种处理后仍保持活性，但在0.3g/mL的蔗糖溶液中不发生质壁分离现象，实验操作正确。
第4章 第1节物质跨膜运输的实例
第4章第1节物质跨膜运输的实例巨野县实验中学王学礼【学习目标及评价分值】目标水平分值目标四水平教学目标水平12.01.1能说出渗透作用的概念1.2 能说出渗透作用发生的条件水平2 3.02.1说明细胞和吸水水失的原理2.2探究植物细胞失水及吸水过程中尝试提出问题，作出假设水平34.03.1比较动、植物细胞吸水和失水的异同分析得出细胞膜是选择透过性的膜3.2尝试对植物细胞失水和吸水的探究活动进行设计水平4 5.0 4.1进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作教学重点通过举例分析得出细胞膜是选择透过性的膜教学难点探究植物细胞系水和失水的过程中尝试提出问题，作出假设【课内探究】反馈与评价一、. 渗透现象观察下列三组实验，并回答问题【应用示例体验成功】1．下列现象中属于渗透作用的是（）A. 水分子通过细胞壁B. 葡萄糖分子通过半透膜C. K+通过半透膜D. 水分子通过半透膜初始状态放置一段时间观察并分析上面三个装置现象，进行归纳总结：水分的流动方向：___________________。
发生渗透现象的条件：（1）_________________________；（2）_________________________。
二、. 动物细胞的失水和吸水（以红细胞为例）(1)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
(2)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
(3)当外界溶液浓度细胞质浓度时，水分进出平衡。
结论：红细胞膜相当于。
（动物细胞相当于一个渗透装置）【应用示例体验成功】1．决定红细胞吸水或失水多少的条件是（）A．细胞内外溶液的浓度差B．细胞膜两边酶的浓度C．细胞膜两边分子运动的速度D．细胞内外溶质分子的运动速度三、.探究植物细胞的吸水和失水1、什么是原生质层？2、探究实验的一般过程提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流3、探究植物细胞原生质层相当于半透膜（1）小组讨论并提出问题：（2）小组讨论并作出假设：（3）小组讨论并设计实验：设计思路：①原生质层组成：__________、__________和这两层膜之间的细胞质。
高一生物必修1第3、4单元课件：4-1物质跨膜运输的实例
第四章
第1节
成才之路 ·生物 ·人教版 · 必修1
知识点2
物质跨膜运输的其他实例
要 点 归 纳
水分子是顺相对含量的梯度跨膜运输的，而其他物质大 部分不是如此跨膜运输。若所有的物质进出细胞都与水分子 一样，细胞内外的所有物质都达到一种平衡，那么细胞就失 去了新陈代谢等生命活动所需要的一种特殊物质环境，也就 不能完成各种生命活动了。
(2)植物细胞是一个渗透系统
第四章
第1节
成才之路 ·生物 ·人教版 · 必修1
一个成熟的植物细胞的细胞壁主要由纤维素分子组成， 分子间空隙较大，所以它是一切溶剂、溶质都能通过的结 构。如右图所示。细胞膜、液泡膜的结构与细胞壁完全不 同，它们是选择透过性膜，水分子可以自由通过。我们可以 把细胞膜、液泡膜以及两膜之间的其他原生质当做一层选择 透过性膜，“膜”内的细胞液有一定浓度。这样，细胞液就 通过这层选择透过性膜与外界环境中的溶液发生渗透作用。
第四章
第1节
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(三)资料分析 1．在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸 收Ca2＋、Mg2＋较少，结果导致水稻培养液里的Ca2＋、Mg2＋ 浓度增高。 2．不同作物对无机盐的吸收是有差异的。
第四章
第1节
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3．水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的 跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。 4．细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普 遍性。
1.有的黑心商贩向猪、牛、羊肉中注水，以增加肉的重 量，他们能注进去吗？这体现了什么生物学原理？ 2．你知道盐碱地庄稼不易成活的主要原因吗？ 3．在同一块田里连年种同一种作物会出现产量下降现 象，试解释原因。
高中生物必修一 4.1物质跨膜运输的实例
设计实验：
③实验材料：
洋葱鳞片叶外表皮
有中央大液泡，且 细胞液有紫色，便 于观察
发生质壁分离的材料要求：成熟的植物活细胞
①有中央大液泡； ②有细胞壁； ③活细胞。
清水、 质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液
1.溶液对细胞无毒害 2.溶液浓度不能过高也不能过低。 浓度过高植物会失水过多而死亡， 浓度过低质壁分离太慢，甚至不能发生质壁分离
特点
半透膜
不具选择性、不具活
较小分子能通过，较大 分子不能透过
性，是多孔性薄膜 （如：动物膀胱、玻 璃纸、肠衣、鸡蛋的
卵壳膜等）
选择透 过性膜
要选择吸收的离子、小 分子可通过，而其他离 具有选择性和活性， 子、小分子和大分子不 是生物膜 能通过
选择透过性膜具有选择性的原因:
不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同，从而使
把体积与质量浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透
膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开（
如图），一段时间后液面情况是
B
A．甲高于乙 B．先甲高于乙，后乙高于甲 C．乙高于甲 D．先甲低于乙，后乙低于甲
将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小 时之后的结果如下图所示，依照红细胞外形的变化判
1.若用纱布或滤纸代替玻璃纸，液面还会升高吗？ 不会，因为水和蔗糖都能通过 2.若内外都是清水或都是同样的蔗糖溶液，液面还 会升高吗？
不会，因为水进出漏斗的速率相等。
条件
具有半透膜 膜两侧的溶液具有浓度差
1 概念
渗透作用
水分子（或其他溶剂分子）透过半透 膜的扩散，称为渗透作用
2 水分渗 水 水 (相对含量多) 水 (相对含量少)
A．若A细胞处于质壁分离生理状态，则图①处的液体浓 度大于细胞液浓度
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D.放在盐水中的萝卜变软
2、a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓 度> b细胞液浓度> c细胞液浓度,如图所示，能 正确表示水分在三者之间关系的是（ ）
a
a
b
A
c a
b
B a
c
b
c
b
c
C
D
3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄， 俗称“烧苗”。其原因是（ ）
A、根细胞从土壤中吸收的养分过多
成熟的植物细胞
原生质层
(选择性透过膜)
细胞内有细胞液 外界溶液
探究：植物细胞的吸水和失水
提出问题 （原生质层是一层半透膜吗？）
作出假设 （原生质层相当于一层半透膜） 设计实验
设计 将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液 方案 中，观察其大小的变化；再将细胞浸润 在清水中，观察其大小的变化。 预期 在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变 结果 小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中 央液泡会变大，细胞膨胀。
• 作出假设：
原生质层相当于一层半透膜 理由是：植物细胞膜和液泡膜都是 生物膜,它们具有与红细胞的细胞膜 基本相同的化学组成和结构。 原生质层是细胞层次的结构，要观 察它，我们必须借助显微镜； 那么我们应该选用什么样的实验材 料才能使实验成功呢？
• 设计实验：
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶 液中，观察大小的变化；再浸润在清水中， 观察其大小的变化。
原生质层脱离 细胞壁 原生质层恢复 原来位置
基本 不变
基本 不变
清水
水的进出方向—顺相对含量的梯度进出植物细胞
植物细胞质壁分离现象
外界溶液浓度
细胞液的浓度，细胞失水
植物细胞质壁分离复原现象
外界溶液浓度
细胞液的浓度，细胞吸水
• 实验结论：原生质层相当于一层半透膜 渗透系统装置
半透膜
长颈漏斗中有蔗糖液 烧杯中有清水
•
渗透作用原理的运用
（1）判断植物细胞的生活状况 （2）判断植物细胞的细胞液浓度
（3）农业生产中的水肥管理
（4）生活中杀菌、防腐、腌制食品
三、物质跨膜运输的其他实例
细胞的吸水和失水是水分子顺相对含 量的梯度跨膜运输的！
阅读P63页的资料分析，并回答讨论题！
结论：生物膜有选择透过性
三.
物质跨膜运输的其他实例
一、动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度<细胞质浓度 外界溶液浓度>细胞质浓度 外界溶液浓度=细胞质浓度
1、红细胞内的血红蛋白等有当于什么膜？ 3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而 涨破吗？ 4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
二、植物细胞的吸水和失水
成熟的植物细胞和外界溶液组成一个渗透系统
二、植物细胞的吸水和失水
• 生活探究：
1、用盐腌萝卜时会有水渗出，同时萝卜的 体积会减少。 2、置于空气中刚刚萎蔫的白菜叶片置于清 水中又变得硬挺。 3、烧苗?
• 提出问题：
1、植物细胞会出现失水的情况吗？ 2、植物细胞在什么情况下会失水？ 3、原生质层是否相当于一层半透膜？
原生质与原生质层
•（从存在位置）原生质是动植物细胞 都具有的，一个动物细胞就是一团原生 质，植物细胞由原生质和细胞壁组成。 后者仅存在于成熟的植物细胞。 •（从组成结构）前者包括C膜C质C核； 后者不包括C核和液泡内的C液两部分
• 前者是物质范畴，后者侧重于结构
渗透与扩散
• 扩散是指物质从密度大的空间向密度小的 空间运动的现象。如：O2 CO2 H2O 甘油等物 质通过半透膜的扩散方式都属于自由扩散。 • 渗透是扩散的一种特殊形式，H2O通过半透 膜的方式既可说是自由扩散又可以说是渗透， 但O2 CO2甘油等物质不能说是渗透。
• 预期实验的结果 ：
由于原生质层相当于一层半透膜，水分 子可以自由通过，而蔗糖分子则不能通过， 因此在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡 会缩小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的 液泡又会变大，细胞膨胀。 • 进行实验(观察)
• 实验结果：
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液
变小 逐渐恢复 原来大小
半透膜与选择透过性膜
• 概念不同：
后者是指C膜等生物膜，具有载体；C死亡后， C膜便失去了选择透过性，变为全透性
• 相同点： 水分子自由通过，都不允许大分子物质通过 • 不同点：
对后者来说，不是细胞所要的选择吸收的， 也不能通过 • 前者是物理学上概念，后者是生理学上概念
练习
1、以下可以发生渗透作用的是____. A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中 C.烈日下菠菜叶子下垂
•一次施肥过多，容易造成植物萎蔫，试说明其原因及 补救措施？ 土壤溶液浓度过高，植物失水而萎蔫。大量浇水 •细胞膜和其他生物膜的选择透过性表现在哪些方面？ 水分子可以自由通过，一些离子和小分子也可以通过， 而其他的离子、小分子则不能通过 •用葫芦嫁接的西瓜味道要差一些，说明其原因？ 嫁接后，西瓜生长所需的矿质元素是由砧木葫芦的 根吸收的，不同的植物吸收的矿质元素不同，因此也 就影响着西瓜的味道。 •用食醋和蔗糖可将鲜大蒜头腌制成糖醋蒜，说明原因 醋酸将细胞杀死，使细胞膜失去选择透过性， 大分子物质便可进入细胞中
进行实验 （按预定方案进行实验） 分析结果 （分析实验结果，得出结论：……） 表达与交流 （总结，写实验报告并适当交流）
1.在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞 壁，结果会有什么不同吗？
如果没有细胞壁，细胞就会像红细胞 一样会持续吸水直到涨破细胞膜。
2.发生质壁分离的原因是什么？
由于原生质层比细胞壁的伸缩性大， 当细胞不断失水时，原生质层就会与细 胞壁逐渐分离开，从而发生质壁分离。
渗透系统装置
•渗透作用
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，
称为渗透作用
半透膜 半透膜：一些物质（一般是水分子物
•条件 膜两侧的溶液具有浓度差 质）能透过，而另一些物质不能透过 的多孔性薄膜。
溶液A浓度大于溶液B，水分子从B A移动 B移动
•原理
溶液A浓度小于溶液B，水分子从A
水分子是顺相对含量梯度跨膜运输
B、根细胞不能从土壤中吸水
C、根系不能将水向上运输
D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
4、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐 的原理是（ ） A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用 B、盐水中的Na＋不利于细菌的生活 C、盐水是中性的，不适于细菌的生活 D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出 而死亡