植物对水分的吸收、利用和矿物质营养
植物生理-矿质元素-陈四妙
重要化合物组成部分，如磷脂；物质代谢和能量转
化中起重要作用，如ADP、ATP等能量物质的成分
萝 卜
缺P
缺
磷
缺磷症状：生长受抑，植株瘦小，成熟延迟；叶
片暗绿色或紫红色
酶的活化剂，促进蛋白质的合成，促进糖类的合
水
成与运输，调节水分代谢
稻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
缺PK
缺 钾
缺钾症状：茎杆柔弱 ，叶色变黄而逐渐坏死，病
症首先出现在下部老叶
课后练习
1）植物缺Mg和缺Fe表现症状有何不同？ 2）为什么在叶菜类植物的栽培中常多施用氮肥，而 栽培马铃薯则较多的施用钾肥？ 3）请设计一组实验，证明N、P、Ca、Fe、Zn是植 物必需的矿质元素
3、改善光照条件，提高光合效率
施肥增产的主要原因是肥料能改善光合性能
4、改革施肥方式，促进作物吸收
肥料施于作物根系附近5～10cm深的土层，深层施肥，挥发少， 铵态氮的硝化作用慢，流失少，供肥稳而久。根外施肥是一种经济 用肥的方法
根据植物的需肥规律，适时地、适量 地施肥，以便使植物体茁壮生长，并 且获得少肥高效的结果
不同作物、不同品种、不同生育期对肥料要求不同，要针对作物的具体 特点，进行合理施肥
二、合理施肥指标
1.形态指标 （1）长相
氮肥多，生长快，叶片大，叶色浓，株形松散；氮不足，生长慢， 叶短而直，叶色变淡，株形紧凑
（2）叶色
叶色是反映作物体内的营养状况（尤其是氮素水平）和代谢类型 （叶色深，氮代谢为主；叶色浅，碳代谢为主）的指标
2.根系对离子吸收具有选择性 植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和阴离子吸收的比例不同
1）生理酸性盐 （选择性吸收同一种盐类中的阳离子多于阴离子）、2）生 理碱性盐、3）生理中性盐
植物生理学复习资料
植物生理学复习资料植物生理学复习资料第一章植物的水分生理一、名词解释1、水势：指在同温度同压强下每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势的差值。
单位Pa。
2、渗透势Ψs：由于细胞液中溶质的存在引起细胞水势降低的数值，为负值。
3、压力势Ψp：由于细胞壁的压力的存在引起细胞水势变化的数值。
4、衬质势Ψm：有图细胞胶体物质的亲水性和毛细管作用对自由水的束缚而引起水势降低的值，为负值。
5、蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式通过植物体表面散失到外界坏境的过程称为蒸腾作用。
6、蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度而使水分沿导管上升的力量称蒸腾拉力。
作用力>>根压。
7、永久萎蔫系数：当植物刚好发生永久萎蔫时土壤尚存留的含水量。
（占土壤干重的百分数）。
二、简答、填空、判断等（一）2、水在植物生命中的作用（1）水是原生质的主要组分（2）一切代谢物质的吸收运输都必须在水中才能进行（3）水可以保持植物的固有姿态（4）水作为原料参与代谢：水是光合作用、呼吸作用、有机物合成与分解的底物（5）水可以调节植物的体温、调节植物的生存环境3、水势：指在同温度同压强下每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势的差值。
单位Pa。
（1）在任何情况下。
水分流动的方向总是由水势高的地方流向水势低的地方。
（2）典型细胞水势（Ψw）包含三部分：Ψw = Ψs（渗透势）+ Ψp（压力势）+ Ψm(衬质势）成熟细胞则Ψw = Ψs（渗透势）+ Ψp（压力势）（3）当细胞处于质壁分离时：水势= 渗透势；细胞吸水饱和时：水势 = 0.4、植物细胞吸水的方式（1）渗透式吸水（具液泡细胞）（2）吸胀式吸水（无液泡的细胞及干种子、依赖衬质势（3）代谢性吸水（直接耗能）发生频率（1）>（2）>（3）（二）植物根系对水分的吸收1、根系是植物吸水的主要器官，，其中根毛区为主要的吸水区域。
2、根系吸水方式及其动力：根系吸水有主动吸水（根压）和被动吸水（蒸腾拉力）两种形式。
植物的水分与营养吸收
植物的水分与营养吸收植物是依靠根系从土壤中吸收水分和营养物质来维持生长和发育的。
水分和营养的吸收对于植物的生长过程至关重要。
本文将探讨植物的水分吸收机制、营养吸收路线以及调节机制。
一、植物的水分吸收机制植物的水分吸收主要依赖于根系的吸收作用。
根系通常通过两种方式吸收水分：活性吸收和过渡吸收。
1. 活性吸收：活性吸收是指植物主动吸收水分的过程。
主要发生在根尖部位，根尖部有一层细胞特化为齿状，形成根毛。
根毛的数量众多，能够增加根系与土壤之间的接触面积。
植物通过根毛吸收土壤中的水分，进而传导到植物的各个部位。
2. 过渡吸收：过渡吸收是指植物通过根皮层的细胞间隙吸收水分的过程。
当土壤中水分含量较高时，植物的根毛无法全部吸收，过剩的水分会通过根皮层的细胞间隙被吸收。
这种吸收方式比活性吸收效率低，但可以在土壤水分较充足时提供额外的水分吸收能力。
二、植物的营养吸收路线植物的营养吸收主要通过根系进行。
根系通过活性转运和被动扩散两种方式吸收营养物质。
1. 活性转运：活性转运是指植物根系通过特殊的转运蛋白主动吸收特定的营养物质。
这些转运蛋白能够识别和选择性地吸收一些离子，如氮、磷、钾等。
活性转运是高效的吸收方式，可以确保植物吸收到所需的营养物质。
2. 被动扩散：被动扩散是指植物根系通过浓度梯度驱动吸收营养物质。
当土壤中的营养物质浓度高于根系内的浓度时，营养物质会通过细胞膜的孔道和间隙被吸收进入植物体内。
被动扩散是一种依赖浓度差异的吸收方式，对于少量和中性溶质的吸收效率较高。
三、植物水分与营养吸收的调节机制植物的水分和营养吸收量受到多种因素的调节，包括土壤水分状况、营养物质浓度、根系的生理状态等。
1. 土壤水分状况：土壤水分状况直接影响植物的水分吸收。
当土壤水分含量较高时，植物的根毛能够更好地吸收水分；而当土壤水分缺乏时，植物会减少水分的蒸腾作用，以减少水分损失。
2. 营养物质浓度：植物对营养物质的吸收受到其浓度的影响。
植物的营养吸收和利用过程
植物的营养吸收和利用过程植物作为自养生物，通过光合作用将阳光能转化为化学能，从而合成有机物质。
然而，光合作用只是植物营养过程的一部分，植物还需要通过根系吸收和利用土壤中的无机物质和水分。
本文将探讨植物的营养吸收和利用过程，以及其中的一些关键因素。
植物的根系是植物吸收和利用营养物质的主要器官。
根系的结构和功能使其能够与土壤紧密接触，从而吸收水分和营养物质。
根系的主要部分包括根尖、根毛和根茎。
根尖是根系的最前端，负责穿透土壤并寻找水分和营养物质。
根毛是根系上细长的毛状突起，增加了根系的表面积，从而增加了水分和营养物质的吸收能力。
根茎则起到贮存和传导物质的作用。
植物通过根系吸收土壤中的水分和营养物质。
水分是植物生长和代谢的重要组成部分，它通过根毛吸收并经由根茎传导到植物的其他部分。
吸收水分的过程受到一些因素的影响，包括土壤含水量、根毛的数量和分布、根系的生长状态等。
当土壤含水量较高时，水分的扩散速度较快，植物吸收水分的能力也较强。
根毛的数量和分布对水分吸收也有重要影响，较多的根毛能够增加根系的吸水面积，提高水分吸收效率。
植物的根系生长状态也会影响水分吸收能力，较长的根系能够更深地穿透土壤，吸收更多的水分。
除了水分，植物还需要吸收土壤中的营养物质，如氮、磷、钾等。
这些营养物质是植物生长和发育所必需的，它们参与了植物的代谢过程和合成有机物质的过程。
植物吸收营养物质的过程是通过根系的离子交换和主动吸收来实现的。
根毛表面的离子交换器能够与土壤中的离子进行交换，从而将营养物质吸附到根系表面。
植物根系内的细胞则通过主动转运的方式将营养物质从根系吸收到植物体内。
植物对不同营养物质的吸收有不同的特点。
例如，氮是植物生长所需的主要营养元素之一，它参与了蛋白质和核酸的合成过程。
植物对氮的吸收主要通过根系主动吸收亚硝酸盐和铵盐来实现。
磷是植物生长所需的另一个重要营养元素，它参与了ATP和DNA的合成过程。
植物对磷的吸收主要通过根系的离子交换和主动吸收来实现。
植物对水分的吸收和利用与矿质营养
二、植物对水分的吸收和利用与矿质营养巩固基础1.植物对水分的吸收和利用2。
矿质营养}⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧+)(.:..::::::14:.......:........:不重复利用如形成稳定的化合物重复利用如形成不稳定的化合物如离子状态利用随水分运输而运输运输过程运输和利用矿质元素的主动运输吸收原理离子吸收形式离子在土壤中存在的形式矿质元素的吸收种种类植物必需的矿质元素的微量元素大量元素植物必需元素养营质矿Fe Ca Mg P N K Ni Cl Mo Cu Zn B Mn Fe Mg C K S P N O H C a把握要点考点一吸胀吸水和渗透吸水吸胀吸水是指细胞在形成液泡之前的主要吸水方式，其原理是吸胀作用。
当大分子的淀粉粒和蛋白质等处于凝胶状态时，这些大分子之间有大大小小的缝隙.水分子会迅速地以扩散作用或毛细管作用等形式进入凝胶内部，具有极性的水分子与亲水凝胶结合起来,使其膨胀，这种现象叫吸胀作用。
原生质凝胶吸胀作用的大小与该物质的亲水性大小有关,蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减.因此大豆种子(含蛋白质多）比玉米种子(含蛋白质相对少)的吸胀作用要大.干燥的种子吸胀作用的力量相当大，人们用大豆等种子填入岩石裂缝中，灌水以后，大豆的吸胀力可使岩石崩裂；将大豆从枕骨大孔装入颅腔内,加水后利用大豆的吸胀作用可将头骨分开。
植物细胞形成液泡以后主要靠渗透作用吸水，这是因为成熟的植物细胞是一个渗透系统：①细胞膜和液泡膜（原生质层)是选择透过性膜；②细胞液和外界的土壤溶液有浓度差，细胞液就通过细胞膜和液泡膜与土壤溶液构成渗透系统，因而成熟的植物细胞主要靠渗透吸水。
这两种吸水方式及其变化是考点之一.链接·聚焦种子在萌发过程中,吸收水分的过程有何变化？提示：种子在萌发初期吸收水分的方式为吸胀吸水，当长出幼根，形成液泡后，主要靠渗透吸水。
现代植物生理学名词解释
绪论植物生理学：研究植物生命活动规律及其与环境相互关系的科学。
物质转化：植物对外界物质的同化及利用。
能量转化：植物对光能的吸收，转化，储存，释放和利用的过程。
信息传递：在植物生命活动过程中，在整体水平上，从信息感受部位将信息传递到发生反应部位的过程。
信号转导：在单个细胞水平上信号与受体结合后，通过信号传递，放大与整合，产生生理反应的过程。
形态建成：植物在物质转化和能量转化的基础上发生的植物体大小，形态结构方面的变化，完全依赖于植物体内各种分生组织的活动。
细胞生理原核细胞：无典型细胞核的细胞，核质外面缺少核膜，细胞质中没有复杂的细胞器和内膜系统。
真核细胞：具有明显的细胞核，核质外有核膜包裹，细胞之中有复杂的内膜系统和细胞器。
生物膜：细胞中主要由脂类和蛋白质组成的，具有一定结构和生理功能的膜状组分，即细胞内所有膜的总称，包括质膜，核膜，各种细胞器被膜及其他内膜。
内质网：存在于真核细胞，由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。
胞间连丝：穿越细胞壁，连接相邻细胞原生质体的管状通道。
共质体：胞间连丝把原生质体连成一体。
质外体：细胞壁，质膜与细胞壁间的间隙以及细胞间隙等互相连接成的一个连续的整体。
原生质体：去掉细胞壁的植物细胞，由细胞质，细胞核和液泡组成。
细胞质：由细胞质膜，胞基质及细胞器等组成。
胞基质：在真核细胞中除去可分辨的细胞器以外的胶状物质，细胞浆。
细胞器：细胞质中具有一定形态和特定生理功能的细微结构。
内膜系统：在结构，功能乃至发生上相关的由膜围绕的细胞器或细胞结构。
细胞骨架：真核细胞中的蛋白纤维网架体系，广义的指细胞核/细胞质/细胞膜骨架和细胞壁。
微管：存在于细胞质中的由微管蛋白组装成的长管状细胞器结构。
微丝：真核细胞中由肌动蛋白组成，直径为7nm的骨架纤维，肌动蛋白纤维。
中间纤维：一类由丝状角蛋白亚基组成的中空管状蛋白质丝。
核糖体：由蛋白质和rRNA组成的微小颗粒，蛋白质生物合成的场所。
植物的水分生理植物对水分的吸收、运输、利用和散失
运输、利用和散失
质壁分离及质壁分离的复原：
● 证明原生质层是半透膜；
● 判断细胞的死活；
● 测定细胞液的ψs（初始质壁分离）。★
原生质膜 半透膜
外液 ψw1
液泡 ψw2
植物的水分生理植物对水分的吸收、 运输、利用和散失
➢一 般 植 物 根 压 ： 0.1--0.2Mpa ， 木 本 植 物 根 压 ： 0.6-0.7Mpa。
➢ 伤流现象和吐水现象是证实根压存在的两种生理现象。
植物的水分生理植物对水分的吸收、 运输、利用和散失
➢ 伤流(bleeding)：从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象。 ➢ 从伤口流出的汁液叫伤流液（bleeding sap）。 ➢ 伤流液的数量和成分，可作为根系活动能力强弱的生理指标。 ★
根毛区 (根尖向上约10mm的范围) ★
根毛区的吸水能力最强的原因： ➢ 根毛区有许多根毛，增大了吸收面积（5－10倍）。 ➢ 根毛细胞壁外层由果胶质覆盖，粘性强，亲水性好有利于和土壤胶体
颗粒的粘着和吸水。 ➢ 根毛区的输导组织发达，对水移动阻力小，水分转移速度快。
根系吸水的机理
❖ 主动吸水 动力――根压
植物细胞是一个渗透系统（质壁分离及质壁分离的复原）
＊高水势外液中（低渗溶液） 细胞吸水 体积增大 图 ＊等水势外液中（等渗溶液） 细胞水分交换动态平衡 体积不变 ＊低水势外液中（高渗溶液） 细胞失水 体积变小（咸菜、果脯等制作）
➢水孔蛋白（AQPs）：一种存在于生物膜上的、分子量为28,000 、具有通透水分功能的内在蛋白。也称之为水通道蛋白。 (图)
重点理解《植物对水分的吸收和利用与矿质营养》“五大关系”文档
重点理解《植物对水分和矿质营养的吸收和利用》“五大关系”1. 理解吸胀吸水和渗透吸水的区别吸胀吸水是指细胞在形成液泡之前的主要吸水方式，其原理是吸胀作用。
当大分子的淀粉粒和蛋白质等处于凝胶状态时，这些大分子之间有大大小小的缝隙。
水分子会迅速地以扩散作用或毛细管作用等形式进入凝胶内部，具有极性的水分子与亲水凝胶结合起来，使其膨胀，这种现象叫吸胀作用。
原生质凝胶吸胀作用的大小与该物质的亲水性大小有关，蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减。
因此大豆种子（含蛋白质多）比玉米种子（含蛋白质相对少）的吸胀作用要大。
干燥的种子吸胀作用的力量相当大，人们用大豆等种子填入岩石裂缝中，灌水以后，大豆的吸胀力可使岩石崩裂；将大豆从枕骨大孔装入颅腔内，加水后利用大豆的吸胀作用可将头骨分开。
植物细胞形成液泡以后主要靠渗透作用吸水，这是因为成熟的植物细胞是一个渗透系统：①细胞膜和液泡膜（原生质层）是选择透过性膜；②细胞液和外界的土壤溶液有浓度差，细胞液就通过细胞膜和液泡膜与土壤溶液构成渗透系统，因而成熟的植物细胞主要靠渗透吸水。
这两种吸水方式及其变化是考点之一。
提示：种子在萌发初期吸收水分的方式为吸胀吸水，当长出幼根，形成液泡后，主要靠渗透吸水2.理解扩散与渗透的区别物质从高浓度到低浓度的运动叫扩散。
如气体从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，溶质分子在溶剂中的运动（如蔗糖放入清水后的运动）等。
例如：下图甲、乙两个容器内都盛有清水，若把蔗糖（溶质分子）从甲图的A侧放入，过一段时间后，整个溶液成为一定浓度的蔗糖水溶液，这就是蔗糖在水中的扩散作用。
乙装置中，在C处加一半透膜，再从A 处放入蔗糖，则由于半透膜不允许蔗糖分子通过，使A—C侧溶液的浓度高，C—B侧溶液的浓度低，产生渗透压，由于水分子可以自由通过半透膜，水分子从C—B侧向A—C侧扩散得多，故一段时间后，A—C侧的液面上升（丙图），C—B侧的液面下降。
水及其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫渗透。
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获少肥高效的结果。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
能力、思维、方法
【例1】 下列哪种细胞被放入高渗溶液中将会出现质壁分离现象( A)
A B C 95%乙醇浸泡过的洋葱鳞片叶上表皮细胞 D
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能力、思维、方法
【解析】 成熟的植物细胞通过渗透作用失水发生质壁分离现象。 一个典型 的渗透装置必需具备两个条件：半透膜、半透膜两侧有浓度差。根 尖生长点细胞、菜豆的胚 芽细胞因缺少大液泡而不发生质壁分离现象。用95%乙醇浸泡导致 植物细胞死亡，膜的选择 透过性功能受到破坏，变成全透性的膜，因此也不能发生质壁分离 现象。只有刚撕下的蚕豆 叶表皮细胞是一个成熟的植物细胞，同时具有生理活性，在高渗溶 液中将发生质壁分离现象 。
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能力、思维、方法
【例3】 下图是研究植物水分代谢的四个实验装置。 图(3)、(4)玻璃管口下封以半透膜
A 30%蔗糖溶液 B 蔗糖溶液
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四个装置中用括
植物对水分的吸收、利 用和矿物质营养
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2020年4月9日星期四
要点、疑点、考点
1 渗透作用的原理
一个典型的渗透装置（或系统）必备条件：一是具有 半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
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要点、疑点、考点
成熟植物细胞是一个渗透系统
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微量元素 Cu、Co、I、Mn 占原生质总量95%的元素是：C、H、O、N、P、S 占生物体干重49%的元素是：C
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要点、疑点、考点
4 矿质元素吸收与利用
H2CO3
交换吸附 H+、HCO3-方向：由低到高
பைடு நூலகம்主动运输 条件：需要载体 是否耗能：耗能
H2O+CO2 呼吸作用
要点、疑点、考点
植物细胞的必需元素 大量元素 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 微量元素 Fe、Mn、Mo、B、Zn、Cu、Cl
矿质元素
除C、H、O以外，植物由
根系从土壤中吸收的元素
细胞中的化学元素
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要点、疑点、考点
大量元素 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 、Na、Fe、Cl
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要点、疑点、考点
选择性吸收 与细胞膜上载体的种类和数量有关
离子态：如K 化合态 不稳定：如N、P、Mg
稳 定：如Ca、Fe
可重复利用 不能重复利用
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要点、疑点、考点
5 合理灌溉与施肥
合理灌溉
植物一生中都需要不断地吸收水分。不同的植物需水量不 同；同一种植物不同的发育时期，需水量也不相同。合理灌
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要点、疑点、考点
外界溶液浓度＞细胞液浓度 细胞失水
质壁分离复原
如果把以经发生了质壁分离的细胞放入清水或浓度比细胞液低的蔗糖溶 液中，外面的水分就向内渗入，液泡逐渐变大，原生质层和液泡逐渐恢复原 状。这种现象叫～。
外界溶液浓度＜细胞液浓度 细胞吸水
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溉就是指根据植物的需水规律适时地、适量地灌溉，以便植
物体茁壮生长，并且用最少的水获取最大的效益。
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要点、疑点、考点
合理施肥
植物一生中都需要不断地从外界吸收必需的矿质元 素。不同的植物对各种必需矿质元素的需要量不同； 同一种植物不同的生长发育时期，对各种矿质元素的 需要量也不相同。合理施肥就是指根据植物的需肥规
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要点、疑点、考点
蒸腾作用的意义
1.是植物吸收水分和促使水分在体内运输的主要动力。 2.促进溶解在水中的矿质养料在植物体内运输。 3.蒸腾作用中水变为水蒸气时吸收大量热能，从而可以 降低植物体特别是叶片的温度，避免因强烈的阳光照射 而造成灼伤。
3 植物的必需元素
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要点、疑点、考点
2 水分的吸收与利用
质壁分离和质壁分离复原
原生质层与细胞壁分离的现象
原因 当植物细胞处于高渗溶液中（即外界溶液浓度大于细胞液浓度）
时，由于细胞壁的伸缩性较小，而原生质层的伸缩性较大。当细 胞中的水分不断向外渗出时，液泡和原生质层在细胞壁的收缩停 止以后还会继续不断的收缩，结果原生质层就与细胞壁分离开来 ，液泡和原生质层缩成球形小团，原生质层与细胞壁之间充满了 （蔗糖溶液）高渗溶液。
要点、疑点、考点
水分的运输、利用和散失
运输 根吸收的水分，通过根部的导管运输到茎，再由茎运输
到叶，然后还要由植物体（主要是叶）的表面散失到大 气中。
利用 植物体内的水分，主要以水蒸气的形式通过叶的气孔散
失到大气中，这就是蒸腾作用。根吸收的水分有９９%左 右都由于蒸腾作用而散失掉了，只有１%左右保留在植物 体内，参与光合作用和其它的代谢过程。
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能力、思维、方法
【例2】 如图为测定植物蒸腾作用的简易装置，整个装置是密封 且充满水的 ，仅细管中留有一个气泡。根据标尺可计算出气泡移动的位置。进 而计算出水分变化的数量 。这一数量代表( C ) A B C D
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能力、思维、方法
【解析】 植物体吸收的水分主要由蒸腾作用散失，约占植物体吸 水总量的 95%～99%。在光合作用和呼吸作用等生理过程中，水是反应的原料 之一。上图所示的装置中 ，植物体所有吸收的水分都是通过玻璃细管，因此气泡移动表示植 株的吸水总量。题中“测 定植物蒸腾作用的装置”这种说法具有一定的干扰性，如果忽略了 光合作用和呼吸作用等生 理过程对水的消耗，这种说法是可以成立的。
原生质层（细胞膜，液泡
膜及这两层膜之间的细胞质） 可以被看作是一层选择透过性 膜，细胞壁（纤维素构成网状 结构）是全透性的。细胞液含 有很多溶解于水中的物质，因 此它具有一定的浓度。由于原 生质层相当于选择透过性膜， 原生质层两侧的溶液具有浓度 差，因此，当植物细胞与外界 溶液接触时，细胞液也会通过 原生质层与外界溶液发生渗透 作用。