02植物的矿质营养
《植物的矿质营养》教案
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植物生理学第二章 植物的矿质营养新选.
第二章植物的矿质营养一、名词解释1. 矿质营养2. 必需元素3. 大量元素4. 微量元素5. 水培法6. 叶片营养7. 可再利用元素8. 易化扩散9. 通道蛋白10. 载体蛋白11. 转运蛋白12. 植物营养最大效率期13. 反向运输器14. 同向运输器15. 单向运输器二、填空题1．植物细胞中钙主要分布在中。
2．土壤溶液的pH对于植物根系吸收盐分有显著影响。
一般来说，pH增大易于吸收；pH 降低易于吸收。
3．生产上所谓肥料三要素是指、和三种营养元素。
4．参与光合作用水光解反应的矿质元素是、和。
5．在植物体内促进糖运输的矿质元素是、和。
6．离子跨膜转移是由膜两侧的梯度和梯度共同决定的。
7．促进植物授粉、受精作用的矿质元素是。
8．驱动离子跨膜主动转运的能量形式是和。
9．植物必需元素的确定是通过法才得以解决的。
10．华北地区果树的小叶病是因为缺元素的缘故。
11．缺氮的生理病症首先出现在叶上。
12．缺钙的生理病症首先出现在叶上。
13．根部吸收的矿质元素主要通过向上运输的。
14．一般作物的营养最大效率期是时期。
15．植物地上部分对矿质元素吸收的主要器官是。
16．植物体内可再利用的元素中以和最典型；不可再利用的元素中以最典型。
17．追肥的形态指标有和等；追肥的生理指标有和。
18．油菜“花而不实”症是土壤当中缺乏营养元素引起的。
19. 引起大白菜干心病、菠菜黑心病矿质元素是。
20. 被称为植物生命元素的是。
21. 一般作物生育的最适pH是。
22．诊断作物缺乏矿质元素的方法有、和。
23．影响根部吸收矿质元素的因素有、、和。
三、选择题1．在下列元素中不属于矿质元素的是（）。
A．铁 B.钙 C.氮 D.磷2．植物缺铁时会产生缺绿症，表现为（）。
A．叶脉仍绿 B.叶脉失绿C．全叶失绿 D.全叶不缺绿3．影响植物根细胞主动吸收无机离子最重要的因素是（）。
A．土壤溶液pH值 B.土壤氧气分压 C.土壤盐含量 D.土壤微生物4．植物细胞主动吸收矿质元素的主要特点是（）。
植物的矿质营养 2
矿质元素的功能： 1 植物体组成成分 2 调节植物生理功能
把植物对矿物质（包括氮）的吸 收、转运和同化称为矿质营养。
第一节 植物必需的矿质元素
1、是细胞色素、非血红素铁蛋白的成 分
2、影响叶绿体的构造形成 病症:
幼叶叶片叶脉间缺绿 ,黄叶病点击
（11）锌
生理作用： 1、酶的组成成分之一 2、参与生长素的合成 3、参与叶绿素的合成。
病症： 节间短、莲丛状，叶小变形、缺绿。 玉米“花白叶病”，果树“小叶病”点击
（12）铜
生理作用： 1、许多氧化酶的组成成分 2、是质体蓝素（PC）的组成成分，
3.膜的结构
（1）单位膜模型：由磷脂双分子层和镶 嵌的蛋白质组成，磷脂分子的亲水性头部 位于膜的表面，疏水性尾部在膜的内部。 部分蛋白质与多糖相连。
（2）流动镶嵌模型：膜脂和膜蛋白是可 以运动的。
二、离子的跨膜运输
根据离子跨膜运输过程是否需要提供能量分为： 被动运输：离子（或溶质）跨过生物膜不需要代 谢供给能量，顺电化学梯度进行向下进行运输的 方式。 主动运输：离子（或溶质）跨过生物膜需要代谢 供给能量，逆电化学梯度向上进行运输的方式。
一 生物膜
植物细胞是一个由膜系统组成的 单位：质膜，液泡膜，细胞器膜等。 膜是植物生理活动的中心所在 。
1.膜的特性
选择透性——允许某些物质通过而不允 许另一些物质通过。
水＞脂类＞其它
2. 膜 的 化 学 成 分 ： 基 本 成 分 是 蛋 白 质 30% ～ 40% 、 脂 质 40% ～ 60% 和 糖 类 10%～20% 。
第二章 植物的矿质营养
硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿， 植株矮小。
(7) 铁 ①叶绿素合成所必需；细胞色素和非血红素铁
蛋白的组成成分。 ②Fd的组分。因此，参与光合作用。
缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿 色；严重时整个新叶变为黄白色。
(8)硼 是细胞壁的成分，与甘露醇、甘露聚糖、 多聚甘露糖醛酸等形成复合物。
一、植物体内的元素
105℃ 植物材料
水分 （10%—95%） 挥发
600 ℃ 干物质
有机物（90%—95%）
（5%—90%）
灰分 （5%—10%）
残留
植物体内的元素包括：
1.矿质元素（mineral element），灰分 元素 （ash element）
2.非矿质元素
1）矿质元素：将植物烘干并充分燃烧后， 余下一些不能挥发的残烬称为灰分，而以 氧化物形式存在于灰分中的元素称为灰分 元素。灰分元素直接或间接来自于土壤矿 质，故亦被称为矿质元素。
研究热点：生物固氮、植物中氨基酸的合成
学习内容
1 植物必需的矿质元素及其生理作 用 2 植物细胞对矿质元素的吸收 3 植物体对矿质元素的吸收 4 矿物质在植物体内运输 5 合理施肥的生理基础
第一节 植物必需的矿质元素
植物对矿物质的吸收、转运和 同化称为矿质营养（mineral nutrition）。
植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少,叶 片小而薄，株型紧凑，叶片发黄易发生早衰, 且由下部叶片开始逐渐向上。
小麦缺氮
苹果缺氮
(2) 磷
①磷是细胞质（磷脂）和细胞核（核酸）的组成成分。
②磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如ATP、 FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代谢中占有 极其重要的地位。
《植物的矿质营养》教案
植物的矿质营养教案引言植物的矿质营养是植物生长和发育不可或缺的重要因素。
本教案旨在帮助学生了解植物对矿质元素的需求以及矿质元素在植物体内的吸收、运输和利用过程。
教学目标1.理解植物对矿质元素的需求和作用。
2.掌握常见矿质元素的分类和特点。
3.理解矿质元素在植物体内的吸收、运输和利用过程。
教学内容第一部分：植物对矿质元素的需求和作用1.矿质元素的定义和分类。
2.常见矿质元素的作用及其在植物体内的分布情况。
3.矿质元素缺乏和过量对植物生长的影响。
第二部分：矿质元素的吸收和运输1.根系对矿质元素的吸收方式。
2.植物对矿质元素的选择性吸收。
3.矿质元素在植物体内的运输途径和机制。
第三部分：矿质元素的利用过程1.矿质元素的转运和分配。
2.矿质元素在植物体内的利用方式和作用机制。
3.与矿质元素相关的代谢途径和反应。
教学过程第一课时1.利用生活中的例子引入矿质元素的概念和重要性。
2.学生自主阅读教材中关于矿质元素的知识点，并做笔记。
3.小组讨论并总结矿质元素的分类及其作用。
第二课时1.教师引导学生学习植物根系对矿质元素的吸收方式。
2.利用实验展示矿质元素的选择性吸收现象。
3.学生看视频资料了解植物根系的吸收机制。
第三课时1.教师用图表讲解矿质元素在植物体内的运输途径和机制。
2.学生分组完成实验，观察矿质元素在植物体内的运输过程。
3.小组讨论并总结矿质元素的运输机制。
第四课时1.教师引导学生了解矿质元素的转运和分配过程。
2.学生分析矿质元素在不同部位的分布情况，探讨其分配规律。
3.学生小组展示矿质元素利用过程的研究成果。
教学评估作业请学生撰写一篇500字的小议论文，谈谈植物的矿质营养在农业生产中的重要性。
平时表现1.学生的参与度和合作精神。
2.学生在实验和讨论中的表现。
3.学生对教材知识的理解程度。
教学资源1.教科书：《植物矿质营养》。
2.视频资料：植物根系吸收矿质元素的机制。
3.实验器材：小铲子、培养皿、装有各种矿质元素的培养液。
2.植物的矿质营养
12.钼 钼是以钼酸盐( MoO42-、HMoO4-)的形式进入植物体内。钼离子(Mo4+~Mo6+ )是硝酸 还原酶的金属成分，起着电子传递作用。钼又是固氮酶中钼铁蛋白的组成成分，在 固氮过程中起作用。所以，钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼对花生、大豆 等豆科植物的增产作用显著。缺钼时，老叶叶脉间缺绿，坏死。而在花椰菜缺钼时， 形成鞭尾状叶，叶皱卷甚至死亡，不开花或花早落。 13.氯 氯离子(CI-)在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。根和叶的 细胞分裂需要氯。缺氯时植株叶小，叶尖干枯、黄化，最终坏死;根生长慢，根尖粗。 14.镍 镍在植物体内主要以Ni2+的形式存在。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿 素水解成CO2和NH4+。镍也是氢化酶的成分之一，它在生物固氮中产生氢气起作用。 缺镍时，叶尖积累较多的脲，出现坏死现象。
二、植物必需矿质元素的确定
Arnon和Stout ( 1939 )提出植物的必需元素必须符合下列3条标准: ①完成植物整个。生长周期不可缺少的; ②在植物体内的功能是不能被其他元素代替的，植物缺乏该元素时 会植表现专一的症状， 并且只有补充这种元素症状才会消失; ③这种元素对植物体内所起的作用是直接的，而不是通过改变土壤 理化性质、微生物生长条件等原因所产生的间接作用。 上3条标准目前看来是基本正确的，因此普遍为人们所接受。
10.锌 锌离子(Zn2+ )是乙醇脱氢酶、谷氨酸脱氢酶和碳酸酐酶等的组成成分 之一。缺锌植物失去合成色氨酸的能力，而色氨酸是吲哚乙酸的前身， 因此缺锌植物的吲哚乙酸含量低。锌是叶绿素生物合成的必需元素。 锌不足时，植株茎部节间短，莲座状，叶小且变形，叶缺绿。吉林和 云南等省玉米“花白叶病”，华北地区果树“小叶病”等都是缺锌的缘故。 11.铜 铜是某些氧化酶(例如抗坏血酸氧化酶、酪氨酸酶等)的组成成分，可以 影响氧化还原过程。铜又存在于叶绿体的质体蓝素中，后者是光合作 用电子传递体系的一员。缺铜时，叶黑绿，其中有坏死点，先从嫩叶 叶尖起，后沿叶缘扩展到叶基部，叶也会卷皱或畸形。缺铜过甚时， 叶脱落。
第2章植物的矿质营养(精)
第2章植物的矿质营养答案一、名词解释1. 灰分元素：除C、H、O、N等元素分别以CO2、H2O、N和S的氧化物等形式挥发外，植物体所含的不能挥发的残余物质称为灰分，占干物质的5-10%。
灰分中存在的元素称为灰分元素，又称为矿质元素。
2. 溶液培养法：用纯化的化合物配制成水溶液来培养植物以确定植物必需的矿质元素种类和数量，也称水培方法。
3. 大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之一的元素，称为大量元素。
植物必需的大量元素是：钾、钙、镁、硫、磷、氮、碳、氢、氧等九种元素。
4. 微量元素：植物体内含量甚微，约占植物体干重的、600.001—0.00001%的元素，植物必需的微量元素是铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯等七种元素，植物对这些元素的需要量极微，稍多既发生毒害，故称为微量元素。
5. 协助扩散：一些非脂溶性或低脂溶性物质能依赖镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质分子的功能活动来实现跨膜转运，称为易化扩散或协助扩散。
6. 离子泵：是细胞膜上逆电化学势梯度，利用代谢能量转运离子的跨膜载体蛋白。
7. 生理酸性盐：对于（NH4）2SO4一类盐，植物吸收NH4＋较SO4－多而快，这种选择吸收导致溶液变酸，故称这种盐类为生理酸性盐。
8. 生理碱性盐：对于NaNO3一类盐，植物吸收NO3－较Na＋快而多，选择吸收的结果使溶液变碱，因而称为生理碱性盐。
9. 生理中性盐：对于NH4NO3一类的盐，植物吸收其阴离子NO3－与阳离子NH4＋的量很相近，不改变周围介质的pH值，因而，称之为生理中性盐。
10. 单盐毒害：植物被培养在某种单一的盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡。
这种现象叫单盐毒害。
11. 离子对抗：在发生单盐毒害的溶液中加入少量不同化合价的金属离子，就可解除单盐毒害，这种现象称为离子对抗。
12. 平衡溶液：在含有适当比例的多种盐溶液中，各种离子的毒害作用被消除，植物可以正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液。
第二章植物的矿质营养
矿质代谢过程：
吸收、转运、同化
1
第一节 植物必需的矿质元素
一 、植物体内的元素 （一）元素组成
植物 105℃ 材料 烘干
水分
95—5％
干物质 600℃
5—95％ 充分燃烧
有机物 90％
灰分 10%
挥发
CHON
残留
灰分——植物体充分燃烧后，有机物中
的C、H、O、N、部分S挥发掉，剩下的 不能挥发的灰白色残渣为灰分。
35
跨膜电化学势差激活离子通道
电化学势差=电势差 + 化学势差
电势差 ：膜两侧离子电荷不同所致 化学势差：膜两侧离子浓度不同所致
特点：
*离子顺着电化学势差从高向低通过孔道扩散， 平衡时膜内外离子电化学势相等，为被动运输。
*开放式离子通道运输速度为107~108个/S *已知离子通道：K+、Cl-、Ca++ 、NO3-
必需元素的作用：
细胞结构物质组分和代谢产物N、P、S 生命活动的调节者，参与酶活动（钾、镁） 起电化学作用，即离子浓度的平衡、电荷中和、
电子传递、氧化还原等（钾、铁、氯） 作为细胞信号转导的第二信使（钙）
氮 （占干重1~2%）
生理功能：是蛋白质、核酸、磷脂、叶绿
素、激素、维生素等的组分，称生命元 素
灰分元素——构成灰分的元素，包括
金属元素及部分 P、S 非金属元素。因 其直接或间接来自土壤矿质，又称矿质 元素。
3
植物矿质元素分类
1、根据含量划分
大量元素(n ×10-2%以上) C、H、O、N、P、K、
Mg﹑Ca﹑S、 Si
微量元素(n ×10-3%－n ×10-5%)
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? 收多收少在于肥
教学目标
★ 了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作 用； ★ 掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影 响因素； ★ 了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特 点； ★ 了解矿物质在植物体内运输特点； ★ 弄清作物合理施肥的生理基础。
第一节 植物必需的矿质元素
• C、叶杂色或缺绿，有时呈红色，有坏死斑点，茎细……………………… 镁
• C、叶杂色或缺绿，在叶脉间或叶尖和叶缘有坏死小斑点，茎细………… 钾
• C、坏死斑点大而普遍出现于叶脉间，最后出现于叶脉，叶厚，茎短…… 锌
• A、嫩叶病征
• B、顶芽死亡，嫩叶变形和坏死
• C、嫩叶初呈钩状，后从叶尖和叶缘向内死亡……………………………… 钙
如Ni(也有的将其视为必需元素)，Na， Si，Co，Se，稀土元素等。
2 必需矿质元素的主要生理生化作用
A）是细胞结构物质的组成成分。如：磷存在于磷脂、 核酸和核蛋白中，后三者都是细胞质和细胞核的组成成 分；另外，钙是细胞壁的重要元素。 B）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。如：钾 是40多种酶的辅助因子，还可促进糖类的合成和运输； 另外，镁是光合作用过程关键酶的激活剂。
• “膜的流动镶嵌模式”假说（Singer.1972）
• 1972年S.Singer和G. Nicolson提出流动镶嵌模型 （fluid mosaic model）:
• 构成生物膜的主要成分是P脂，P脂呈双分子排 列；参与膜组成的蛋白质并不是固定的，有的 处于膜表面紧挨在类脂双分子层中，有的局部 插入类脂双分子层中；类脂有一定的流动性， 流动性取决于脂肪酸的不饱和程度，不饱和程 度愈大，流动性愈强。
• 植物缺乏矿质元素的病征检索表
• 病征
缺 乏元素
• A、老叶病征
• B、病征常遍布整株，基部叶片干焦和死亡
• C、植物浅绿，基部叶片黄色，干燥时呈褐色，茎部而细………………… 氮
• C、植株深绿，常呈红或紫色，基部叶片黄色，干燥时暗绿，茎短而细… 磷
• B、病征常限于局部，基部叶片不干焦但杂色或缺绿，叶缘杯状卷起或卷皱
• C、嫩叶基部浅绿，从叶基起枯死，叶捻曲……………………………… …硼
• B、顶芽仍活但缺绿或萎蔫，无坏死斑点
• C、嫩叶萎蔫，无失绿，茎尖弱……………………………………………… 铜
• C、嫩叶不萎蔫，有失绿
•
D、坏死斑点小，叶脉仍绿………………………………………………… 锰
•
D、无坏死斑点
•
E、叶脉仍绿…………………………………………………………………铁
•
E、叶脉失绿…………………………………………………………………硫
第二节 植物细胞对矿质元素的吸收
1.生物膜
1.1、植物细胞的结构
细胞壁
细胞质 原生质体
细胞核 液泡
细胞膜 胞基质
细胞骨架
细胞器
植物细胞之间通过胞间连丝相互联系。
共质体：植物体活细胞的原生质体通 过胞间连丝形成的连续整体。
质外体：原生质以外的胞间层、细胞 壁、胞间隙及导管空腔。 细胞壁（植物凝激素，伸展蛋白）
1 植物体内的元ห้องสมุดไป่ตู้与类别
1.1 矿质元素与非矿质元素
1）矿质元素：将植物烘干并充分燃烧后，余下一 些不能挥发的残烬称为灰分，而以氧化物形式存 在于灰分中的元素称为灰分元素或矿质元素。
2）非矿质元素：燃烧时以气态形式散失到空气中 的元素，如C、H、O、N、S等）。
1.2 必需元素与必需的矿物质元素
1） 必需元素的判别准则
A）缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史； B）除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是
可以预防和恢复的；
C）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间
接的。
借助溶液培养法矿质和砂基培养法，已证明K、Ca、Mg、 S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、 Na及C、H、O共19种元素为多数植物必需。
各种细胞器的膜，主要指核膜、内质网 膜、高尔基体膜及各种细胞质的囊泡膜 等，而叶绿体、线粒体的膜不属于内膜 系统。
(1)、膜的化学成分
• 蛋白质（protein）：60--75% • 脂类(fat)：25--40 % • 糖类： 5 %
(2)、膜的结构
• “单位膜”假说；生物膜结构的基本特点是：膜 一般是由磷脂双分子层（phospholipid bilayer） 和镶嵌的蛋白质组成。磷脂分子的亲水性头部位 于膜的表面，疏水性尾部在膜的内部。类似于夹 心饼干。
B）N为植物体进行能量代谢、物质代谢及各种生理活 动 所 必 需 。 例 如 ， N 是 参 与 物 质 和 能 量 代 谢 的 ADP、 ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+ 等 物 质的组分。
• 4 作物缺素症诊断
• 1）外形观察法 • 2）化学分析法
• 3）加入诊断法
1.2、细胞的化学成分
• 水：75--85% • 蛋白质（protein）：10--20% • 核酸（nucleic acid）:1 % • 脂类(fat)：2 %，有真脂、磷脂和糖脂
1.3、细胞的膜
• 细胞膜又叫生物膜，是指构成细胞的所 有膜的总称。
• 质膜：细胞质外的一层膜 • 内膜：又叫内膜系统，指在质膜内构成
1.3 大量元素与微量元素
A）大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干 重达万分之一以上的元素。包括C、H、O、N、 P、K、Ca、Mg、S、Si等10种元素。
B）微量元素：植物体内含量甚微，稍多即会发生 毒害的元素包括：Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、 Mo、Ni、Na等9种元素。
C.有益元素：某种元素并非植物必需的， 但常在植物体内存在，对植物生长发育 生理功能表现有利作用，并能部分代替 某一必需元素的作用，减缓缺素症的元 素。
C）起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和 电荷中和等。如：铁在呼吸、光合和氮代谢等方面的氧 化还原过程中起着重要作用。
3 作物缺素症状
1）N、P、K的缺素症
2） N元素的主要生理作用？
请看图片：
N元素为何被称为生命元素？
A）N是建造植物体的结构物质和调节物质。如：核酸 （DNA、RNA）、蛋白质（包括酶）、磷脂、叶绿素、 光敏色素、维生素B、IAA、CTK、生物碱等都含有N， 这些物质有些是生物膜、细胞质、细胞核的结构物质， 有些是调节生命活动的生理活性物质。