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第四章 生物的新陈代谢
第一节 酶
【知识概要】
一、酶的概念
1．酶是生物催化剂
酶是由生物体活细胞所产生的一类具有生物催化作用的有机物。生物体内的新陈代谢过程包含着许多复杂而有规律的物质变化和能量变化，其中的许多化学反应都是在酶的催化作用下进行的。
2．酶的化学本质是蛋白质
酶具有一般蛋白质的理化性质。从酶的化学组成来看，有简单蛋白和复合蛋白两类。属于简单蛋白的酶，只含有蛋白质；属于复合蛋白的酶分子中，除了蛋白质外，还有非蛋白质的小分子物质，前者称酶蛋白，后者称辅助因子，可分为辅酶和辅基两类。近些年来发现，绝大多数酶是蛋白质，有的酶是RNA。
二、酶催化作用的特点
酶与一般催化剂一样，能降低化学反应所需的活化能，使反应速度加快，反应完成时，酶本身的化学性质并不发生变化。
酶与一般非生物催化剂不同的特点是：1．高效性；2．专一性；3．需要适宜的条件。
三、酶催化作用的机理
现在认为，酶进行催化作用时，首先要和底物结合，形成一中间络合物，它很容易转变为产物和酶；该过程可表示为：S（底物）＋E（酶）→SE（中间络合物）E（酶）＋P（反应产物）。酶分子中直接与底物结合并与酶催化作用直接有关的部位称为“活性（力）中心’。一般认为，酶的活性中心有两个功能部位：结合部位和催化部位。
四、影响酶催化作用的因素
影响酶催化作用的因素有底物浓度、温度、pH、酶浓度、激活剂和抑制剂等。
【解题指导】
例1 下列关于酶的叙述，正确的一项是
A 酶提供使反应开始所必需的活化能
B 酶活性与温度和pH无关
C 若酶的三维结构被瓦解，则其正常活动就会部分或全部丧失
D 一个酶分子只起一次作用，然后就被毁坏了
析 酶是生物催化剂，能降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增加，反应速率加快，而酶本身的化学性质不发生变化，能反复起催化作用。因此 A、D选项是错误的。酶的作用受温度、pH、酶浓度、底物浓度，抑制剂、激活剂等多种因素的影响。例如各种酶在一定条件下有其最适温度和最适pH值等。因此B选项也是错误的。酶的化学本质是蛋白质，一旦它的三维结构被破坏，将会使酶变性失活。所以，答案选C。
例2 有一种酶催化反应P＋Q→R。右图中实线表示在没有酶时此反应的进程。在t1时，将催化此反应的酶加于反应混合物中。图中表示此反应进行过程的曲线是 。（［P］、［Q］、［R］分别代表P、Q、R的浓度）。
A 曲线A B 曲线B C 曲线C D 曲线D
析 本题关键是要理解酶促反应中，酶的作用在于促进反应进行，缩短反应完成的时间（或达到平衡的时间）。酶促反应的结果与非酶促反应的结果是一致的，即是相同的。因此答案选C。
【巩固练习】
1．下列能正确说明酶特性的是
A 所有的酶都是蛋白质
B 酶的活性随着温度升高而不断提高
C 每一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应
D 酶是活细胞产生的，只能在生物体内发挥催化作用
2 在一个合成连锁反应中：XA BCY，如果E4号酶失效。在这种情况下，要使细菌能够正常生长，我们至少要向培养基中加入的物质是

A X B A C X和C D Y
3．酶的竞争性抑制剂具有
A 与酶分子相似的结构
B 与底物分子相似的结构
C 与编码酶的基因结构相似
D 将底物与酶相连的能力
4．假如在人体和高等动物体内，pH由5上升到10的过程中，蛋白酶的催化速率将
A 先升后降 B 不断上升 C 不断下降 D 先降后升
5．人在发烧时食欲较差，其病理是
A 胃不能及时排空
B 摄入的食物未能被消化
C 消化酶活性受影响
D 完全抑制了消化酶的分泌
6．请指出下列各种酶的作用（把编号填在相应的括号内）。
① 麦芽糖酶 ② 胰蛋白酶 ③ 脱氢酶 ④ 蔗糖酶 ⑤ 脂肪酶 ⑥ 胃蛋白酶 ⑦ 脱羧酶 ⑧ 过氧化氢酶
A 脂肪分解为脂肪酸和甘油（ ）。
B 蔗糖分解为葡萄糖和果糖（ ）。
C 过氧化氢分解为水和氧（ ）。
D 从有机酸等夺去氢（ ）。
E 把蛋白质分解为多肽（ ）。
7．为了认识酶作用的特性，以20％过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表所示。通过分析实验结果，能够得出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表中得不到实验依据的一项是

方法
观察结果
1
常温下自然分解
氧气泡少而小
2
常温下加入Fe3＋
氧气泡稍多而小
3
常温下加入鲜肝提取液
氧气泡极多而大
4
加入煮沸后冷却的鲜肝提取液
氧气泡少而小
A 从催化反应条件看，酶有温和性
B 从催化活性看，酶变性后就失活
C 从催化底物范围看，酶有专一性
D 从催化反应效率看，酶有高效性
第二节 植物的营养器官
【知识概要】
一、根
根据发生的部位，根分成主根、侧根和不定根三种。植物地下部分所有根的总和叫做根系，分为直根系和须根系两种。
从根的顶端到着生根毛的部分叫做根尖，它是根生长、分化、吸收最活跃的部位。从根尖的顶端起，依次分成根冠、分生区（生长点）、伸长区和成熟区（根毛区）四部分。
根的初生结构由外向内分成表皮、皮层和维管柱（中柱）。皮层的最内层细胞叫做内皮层，这层细胞的径向壁和横壁上形成栓质化的带状加厚结构，叫做凯氏带，它具有加强控制根的物质转移的作用。维管柱由中柱鞘、初生木质部和初生韧皮部三部分组成。双子叶植物的根可以进行次生生长，由形成层细胞进行细胞分裂，向内形成次生木质部，向外形成次生韧皮部。
根的生理功能是吸收、支持、合成和贮藏，有些植物的根还有营养繁殖的作用。
二、茎
茎的形态特征是有节和节间，有芽，落叶后节上有叶痕。茎因生长习性的不同，可以分为直立茎、攀援茎、缠绕茎和匍匐茎四类。
茎的主干由种子的胚芽发育而成，侧枝由主干上的芽发育而成。因此，芽是一个枝条的雏型，将植物的叶芽纵切，从上到下依次为生长点、叶原基、幼叶、腋芽原基。
双子叶植物茎的初生结构分为表皮、皮层和维管柱。维管柱由维管束、髓和髓射线三部分组成。维管束是初生韧皮部、形成层和初生木质部组成的束状结构。双子叶植物茎的维管束常排列成筒状。茎的次生结构是由形成层的活动而加粗的部分。由于形成层的活动受四季气候影响而在多年生木质部横切面上出现年轮。
一般单子叶植物的茎只有初生结构，由表皮、维管束和薄壁组织组成。表皮下有机械组织，起支持作用，其细胞常含叶绿体。维管束是分散的，有的植物茎中空成髓腔。
茎的生理功能主要是运输水分、无机盐类和有机营养物质，同时又能支持技、叶、花和果实展向空中。此外还有贮藏和营养繁殖的作用。
三、叶
植物的叶一般由叶片、叶柄和托叶三部分组成。叶片内分布着叶脉，叶脉有网状脉和平行脉之分。叶柄有支持和输导作用。
叶片的结构通常分三部分：表皮、叶肉和叶脉。表在分为上表皮和下表皮。表皮细胞之间有许多气孔，由两个保卫细胞围成，保卫细胞控制着气孔的开闭。气孔是叶蒸腾水分和气体进出的通道。叶肉由含许多叶绿体的薄壁细胞组成，分为栅栏和海绵组织，大中型叶脉由维管束和机械组织构成，木质部在上，韧皮部在下。叶脉越细，结构越简单。
四、根、茎、叶的变态
根的变态包括贮藏根（有肉质直根、块根）、气生根（有支柱根、呼吸根、攀援根等）、寄生根（吸器）；茎的变态包括地下茎的变态（有块茎、鳞茎、球茎、根状茎等）、地上茎的变态（有茎卷须、枝刺、叶状枝、肉质茎等）；叶的变态，有苞叶、叶卷须、鳞叶、叶刺、捕虫叶等。
【解题指导】
例1 玉米茎的由细长粗和杨树茎的由细长粗，有什么本质上的区别？
析 玉米属于单子叶植物，单子叶植物维管束中，韧皮部和木质部之间没有形成层，茎的长粗是依靠细胞的生长，这种增粗是有限的。杨树属于双子叶植物，茎的形成层可以不断分裂，产生次生维管组织，所以多年生双子叶植物的茎能逐年增粗，这不仅由于细胞的生长，更主要是依靠细胞的分裂。
例2 绿色植物在白天光合作用旺盛时，多数气孔常开放着；随着光合作用的减弱，越来越多的气孔逐渐关闭。影响气孔开闭的主要内因是保卫细胞内部的
A 氧气的浓度 B 淀粉的浓度 C 水解酶的浓度 D 酸碱度（pH）
析 叶的保卫细胞和表皮细胞相连的一侧细胞壁较薄，其余各面的细胞壁较厚。当保卫细胞充水膨大时，向外侧弯曲，气孔张开；当保卫细胞失水时，膨压降低，保卫细胞回缩，气孔则关闭。在光照下，只要气温不过高，保卫细胞的光合作用加强，消耗细胞中的CO2，使pH由5左右升至7左右，这个酸碱度利于细胞中不溶性淀粉水解为葡萄糖，使细胞内溶液浓度增大，水势下降，保卫细胞就吸水膨胀，气孔开放。可见，气孔的开闭与细胞内pH变化有关。答案选D。
【巩固练习】
8．植物根的下列结构可能由中柱鞘发育而成的是
① 内皮层 ② 侧根 ③ 原形成层 ④ 初生木质部 ⑤木栓形成层 ⑥ 维管形成层
A ①③⑤ B ②⑤⑥ C ②④⑥ D ①③⑥
9．决定玉米茎的直径大小的分生组织是
A 初生分生组织
B 次生分生组织
C 初生分生组织和次生分生组织
D 先是初生分生组织，然后是次生分生组织
10．同一种的两棵树，直径分别为10cm和4cm，但树皮一样厚，这是因为
① 次生韧皮部比次生木质部少得多
② 死的韧皮部细胞被压挤在一起
③ 形成了落皮层，外面的树皮脱落了
A ①和② B ①和③ C ②和③ D ①②和③
11．一些树的年龄可以通过年轮来鉴定，年轮代表
A 木栓层的年生长
B 原生韧皮部和木质部的年生长
C 次生木质部的年生长
D 次生韧皮部的年生长
12．在筛管中运输的有机物主要是
A 淀粉 B 蔗糖 C 脂肪酸 D 葡萄糖
13．种子植物维管形成层属于分生组织，其细胞特点是
A 全部是等直径细胞，能进行各方向的细胞分裂
B 细胞全部是纺锤形，能进行各方向的细胞分裂
C 部分细胞为纺锤形，能进行各方向的细胞分裂
D 部分细胞为纺锤形，只能进行平周分裂
14．植物的根与茎在内部结构上的不同点是
① 根表皮为吸收组织（具根毛） ② 茎表皮是保护组织 ③ 根具内皮层 ④ 茎具内皮层 ⑤ 根的木质部与韧皮部相间排列、茎则内外排列 ⑤ 根的木质部与韧皮部内外排列，茎则相间排列
A ①②④⑤ B ①②③⑤ C ①②③⑥ D ①②④⑥
15．在被子植物体中，具有功能的死细胞是
A 筛管、导管 B 筛管、纤维
C 导管、纤维 D 纤维、厚角组织细胞
16．植物体内有多种导管，孔纹导管一般存在于
A 原生木质部 B 后生木质部
C 次生木质部 D B和C两部分
17．绿色植物叶的保卫细胞与表皮细胞在生理功能上的主要区别是
A 含有叶绿体 B 能进行光合作用
C 能进行呼吸作用 D 能吸水、失水
18．下列关于植物营养器官的叙述，正确的是
A 根尖分生区的细胞含有一大液泡，能不断进行细胞分裂
B 叶肉中栅栏组织的细胞含叶绿体比海绵组织的多
C 茎的内皮层有木质化的细胞壁，水分不能通过
D 韧皮部的筛管呈管状，侧壁具有壁孔，可使物质作横向运输
19．下列组织中能形成结实的长条结构（如麦类的茎）的是
A 表皮组织 B 厚角组织 C 厚壁组织 D 薄壁组织
20．秋天，叶的色素中最易受低温伤害而被破坏的是
A 叶绿素 B 叶黄素 C 花香素 D 胡萝卜素
21．指出下列植物器官属于变态茎的是
① 荸荠 ② 芋头 ③ 甘薯 ④ 马铃薯 ⑤ 洋葱 ⑥ 胡萝卜 ⑦ 水仙 ⑧ 藕
A ①②⑤⑦ B ③④⑤⑥ C ①②④⑧ D ③④⑦⑧
22．对一株一年生植物进行长度分析。方法是在不同时间测定几个参数，右图以时间为横轴（X轴），以所得结果按不同比例为纵轴（Y轴）作图所得曲线。图中A、B、C三条曲线分别代表
① 茎长度的增长
② 整株植物鲜重的增长
③ 整株植物干重的变化
A ①②③ B ②①③ C ③①② D ②③①
23．选择正确答案的代号，填入括号中：
代号：① 根冠 ② 原形成层 ③ 基本分生组织 ④ 初生木质部 ⑤ 光合作用⑥ 繁殖 ⑦ 薄壁组织 ⑧ 根毛 ⑨ 蒸腾作用 ⑩ 原表皮层 通气组织
植物组织或器官名称
起源
功能
厚角组织
基本分生组织
支持作用
绿色组织
A（ ）
B（ ）
初生木质部
C（ ）
输导组织
木栓形成层
D（ ）
产生木栓
E（ ）
F（ ）
水分吸收
中柱鞘
G（ ）
侧根的起源
第三节 植物的光合作用
【知识概要】
一、光合作用的概念及其重要意义
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。光合作用的重要意义是把无机物转变成有机物，转化并储存太阳能，使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定等。总之，光合作用是地球上几乎一切生物的生存、繁荣和发展的根本源泉。
二、光合作用的场所和光合色素
叶片是植物进行光合作用的主要器官，叶绿体是光合作用的重要细胞器。叶绿体的类囊体薄膜上分布有光合色素，在类囊体膜和间质中存在许多种光合作用需要的酶。
叶绿体中的色素有三类：①叶绿素，主要是叶绿素a和叶绿素b。绝大多数叶绿素a分子和全部叶绿素b分子具有收集光能的作用，少数不同状态的叶绿素a分子有将光能转换为电能的作用。②类胡萝卜素，包括胡萝卜素和叶黄素。它们除有收集光能的作用之外，还有防止光照伤害叶绿素的功能。③藻胆素，是藻类进行光合作用的主要色素。
三、光合作用的过程
光合作用的总反应式概括为：
CO2＋H2O（CH2O）＋O2
1．光反应阶段
是由光引起的光化反应，在叶绿体的类囊体上进行，包括两个步骤：①光能的吸收、传递和转换，是通过原初反应完成的。这个过程使光能转换为电能。②电能转换为活跃化学能过程，是通过电子传达和光合磷酸化完成的。结果使电能转变成的活跃化学能贮存于ATP和NADPH2中。
2．暗反应阶段
是由若干酶所催化的化学反应，不需要光，在叶绿体的间质中进行。暗反应是活跃的化学能转变为稳定化学能的过程，通过碳同化来完成。碳同化的途径有卡尔文循环（C3途径）、C4途径和景天科酸代谢（CAM）。卡尔文循环是碳同化的主要形式，大体分三个阶段：①羧化阶段（CO2的固定）。②还原阶段。③更新阶段。根据碳同化的最初光合产物的不同，把高等植物分为C3植物和C4植物两类。
四、外界条件对光合作用的影响
影响光合作用的外界条件主要有光照强度、二氧化碳浓度、温度和水含量等。
【解题指导】
例1 在光合作用中，光化学反应的作用中心分子是
A 各种状态的全部叶绿素a分子
B P700和 P680的叶绿素分子
C 全部叶绿素分子和类胡萝卜素分子
D 与光合作用有关的酶分子
析 光化学反应的作用中心只是P700和P680的叶绿素分子，而其他的叶绿素a和叶绿素b以及类胡萝卜素则能吸收光能，并传递给作用中心分子，它们被称做“天线”色素。与光合作用有关的各种酶分子，只起催化作用，不是光化学反应的中心分子。答案选B。
例2 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。如果将环境中 CO2含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是
A 上升；下降；上升 B 下降；上升；下降
C 下降；上升；上升 D 上升；下降；下降
析 在光合作用过程中，CO2参与暗反应，CO2与C5化合物结合，生成两个C3化合物，当CO2突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而C3化合物的减少，又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。答案选C。
【巩固练习】
24．把高等植物叶绿体色素滤液放在自然光源和三棱镜之间，从棱镜的另一侧观察连续光谱中明显变暗的区域是
A 黄光和蓝紫光区 B 红光和蓝紫光区
C 绿光和红光区 D 黄光和绿光区
25．有关叶绿体中色素的正确叙述是
A 所有的叶绿素a都是作用中心色素
B 植物呈现绿色是因为叶绿素能有效地吸收绿色
C 将叶绿素提取液放在直射光下，可观察到反射光为绿色
D 叶绿体色素都吸收蓝绿光，而在红光区域的吸收峰为叶绿素所特有
26．如果让一株植物在含有*CO2的环境中生长，以下哪种物质最先结合有放射性碳元素？
A PGA（磷酸甘油酸） B 磷酸甘油醛
C NADPH D 1，5–二磷酸核酮糖
27．在叶绿体受到光照时，pH最低的部位是
A 叶绿体基质 B 类囊体膜之间的空间
C 细胞质 D 内外被膜之间的空间
28．下列叙述中不正确的是
A ADP的磷酸化作用发生在类囊体膜中
B 当质子扩散时，通过ATP合成酶形成ATP
C 当在暗反应时，ATP被消耗
D NADPH和ATP在光系统Ⅱ中形成
29．测定某绿色植物是否发生光合作用，最好测定
A 二氧化碳产生量 B 是否产生氧气
C 体内是否有淀粉存在 D 体内水分是否减少
30．下列关于光合作用暗反应的叙述，不正确的是
A 暗反应是一种酶促反应
B 暗反应是使CO2变成葡萄糖的过程
C 暗反应是一种循环进行的过程
D 暗反应只在暗处进行
31．将一株植物在黑暗环境中放置48小时，然后将一片叶的主脉切断（如右图），在阳光下照射4小时，将此叶片脱色处理后，再用碘液处理，结果a部呈棕褐色，b部呈蓝色。这个实验证明了光合作用需要
A 光 B CO2 C 水 D 叶绿素
32．下列①～⑥作用中，与光合作用的光反应相联系的是

激发的叶绿素叶绿素
A ①③⑥ B ②④⑤ C ②③⑥ D ①④⑥
33．下列有关光合作用的叙述不正确的是
A 水的分解发生在叶绿体类囊体膜上
B 光反应和暗反应中都有许多酶参与
C 温度降到0℃，仍有植物能进行光合作用
D NADP在暗反应中起还原作用，并将能量转移到糖类分子中
34．冬季温室栽培蔬菜，常要避免高温，其目的是
A 降低最适温度 B 提高最适温度
C 降低光补偿点 D 升高光补偿点
35．下列高等植物的碳同化途径不同，属于C4植物的是
A 水稻 B 玉米 C 小麦 D 大豆
36．在C4途径中，CO2被固定后形成的化合物是
A 磷酸甘油酸 B 磷酸甘油醛 C 草酰乙酸 D 磷酸烯酸式丙酮酸
37．一株C3植物和一株C4植物，放在同一钟罩下。钟罩内与外界空气隔绝，并每天照光12h，如此一星期后，C3植物死亡，这是因为
A C4植物在夜间的呼吸需氧较少
B C4植物较能抗旱
C C4植物光能利用率较高
D C4植物的光合作用把C3植物晚上呼吸作用放出的CO2都利用了，因而使C3植物耗尽了
38．下列关于光合作用意义的叙述，不正确的是
A 制造有机物，是人和动物的食物来源
B 合成的有机物里储存的能量是人和动物能量的来源
C 吸收O2，放出CO2，使大气中两种气体的含量基本稳定
D 吸收CO2，放出O2，供生物的呼吸利用
39．著名科学家希尔设计了一个实验，用同位素18O研究绿色植物的光反应过程。他的实验示意图如下图。图中容器内为小球藻悬液，并置于阳光下。请回答：（1）甲图中的A代表 ，它来源于 。
（2）乙图中的B代表 ，它来源于 。
（3）本实验能证实 。
（4）若甲图中供给2molC18O2，能产生 molA。

甲 乙
40．右图为在夏季晴朗的白天某植物叶片光合作用强度的变化曲线图，请分析回答。
（1）曲线AB段表明光合作用强度随光照增强 。
（2）对于C点光合作用强度减弱的解释是：由于中午过高， 过强，叶片的气孔关闭，使光合作用原料之一的．供应大量减少，以致 反应阶段植物体内的五碳化合物不能与之结合，使 的形成大为减少。
（3）DE段光合作用强度下降的原因是 使光合作用的 反应减弱，为暗反应提供的 的生成量减少。
41．下图是在一定的CO2浓度和温度条件下，某阳性植物和阴性植物叶受光强度和光合作用合成量（用CO2的吸收量表示）的关系图，请据图回答。

（l）曲线B所表示的是 植物的受光强度和光合作用合成量的关系。
（2）a、b点表示 。
（3）叶面积为25cm2的阳性植物叶片在光强度为Y时每小时的光合作用合成量为
mg。
（4）将该阳性植物叶片先在光强度为X的条件下放置若干时间，然后放于暗处（光强度为Q时）12h，要使此时叶的干物质量与照射前一样，则需光照 h。
（5）在同等条件下，阳性植物呼吸作用的强度比阴性植物 。
第四节 植物对水分的吸收和利用
【知识概要】
一、植物细胞对水分的吸收
细胞吸水的主要方式是渗透吸水。细胞的渗透吸水取决于水势。纯水的水势最高，定为零值，则其他溶液的水势就成负值，溶液越浓，水势越低，水势总是从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动。成熟的植物细胞是一个渗透系统，细胞的水势表示为：
水势＝渗透势＋压力势＋衬质势
当细胞处于不同浓度的溶液中时，在细胞内外就会有水势差，从而发生渗透作用。可以用“植物细胞的质壁分离和复原”实验来证明植物细胞的渗透作用。
植物细胞在形成液泡之前依靠吸胀作用吸水。吸胀作用是亲水胶体吸水膨胀的现象。
二、植物根系对水分的吸收
根系吸水有两种动力：（l）根压：即根系的生理活动使液流从根部上升的动力。从土壤到根内通常存在一个由高到低的水势梯度。使水分由土壤溶液进入根的表皮、皮层，进而到达木质部导管。此外水分还可以通过成熟区表皮细胞壁以及根内层层细胞之间的间隙向里渗入，最终也达到导管。（2）蒸腾拉力：这种吸水是依靠蒸腾失水而产生的蒸腾拉力，由枝叶形成的力量使到根部而引起的被动吸水。
影响根系吸水的外界条件有土壤中可用水分、土壤通气状况、土壤温度、土壤溶液浓度等。
三、蒸腾作用
水分以气体状态从植物体表面（主要是叶）散失到体外的现象叫做蒸腾作用。蒸腾作用对植物体有重要生理意义。蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力，蒸腾作用能促进矿质养料在体内的运输，蒸腾作用能降低叶片的温度。
植物成长以后，蒸腾作用主要通过叶面进行。叶面蒸腾分为角质蒸腾和气孔蒸腾，后者是最主要形式。
外界条件影响蒸腾作用的最主要因素是光照，此外还有空气相对湿度、温度、风等。生产实践上，一方面要促使根系生长健壮，增强吸水能力；另一方面要减少蒸腾，这在干旱环境中更为重要。
四、植物体内水分的运输
水分被根系吸收进入木质部的导管和管胞后，沿着木质部向上运输到茎或叶的木质部，而到达植物体的各部。水分子在导管内上有蒸腾拉力，下有根压，中间有水分子本身的内聚力，使水分形成连续的水柱源源而上。
【解题指导】
例1 下表资料显示四组马铃薯条分别浸入Ⅰ—Ⅳ四种不同溶液一小时后质量转变的百分率。根据表中资料可得到的结论是
析 马铃薯条在溶液I中质量增加，发生了吸水过程，说明I的水势大于细胞液的水势。马铃薯条在溶液Ⅳ中质量未改变，说明Ⅳ的水势等于细胞液的水势，溶液Ⅳ不可能是蒸馏水，马铃薯条在溶液Ⅱ、Ⅲ中质量减少，均发生失水，说明Ⅱ、Ⅲ的水势均低于细胞液的水势，薯条在Ⅱ中比在Ⅲ中质量减少得多，说明Ⅱ的水势低于Ⅲ。因此题中B、C、D选项均错误。因此，答案选A。
溶液
质量转变的百分率
I
＋5％
Ⅱ
－5％
Ⅲ
－3％
Ⅳ
0％
A 溶液I的水势最高
B 溶液Ⅱ的水势较溶液Ⅲ的高
C 溶液的Ⅳ水势最低
D 溶液Ⅳ是蒸馏水
例2 水分在植物体内沿导管向上运输的动力是
① 蒸腾拉力 ② 根压 ③ ATP水解释放的能量 ④ 水分子之间的内聚力 ⑤导管壁的内缩力
A ①②③ B ①③⑤ C ②④⑤ D ①②④
析 根吸水的主要部位是成熟区的表皮细胞。根毛细胞的细胞液浓度比土壤溶液的浓度大，因此，水分能从水势较高的土壤溶液流向水势较低的根毛细胞的细胞液中。根部细胞在生活过程中，还能不断从土壤吸收矿质离子，使导管内溶液浓度增大，水势下降，从而使根毛吸收来的水分逐渐通过内皮层渗入导管。这种由于根的生理活动所产生的静压力，叫做根压，一般植物的根压只有l～2个大气压，显然仅靠根压是不能把水输送到十几米乃至几十米高的树冠的。蒸腾作用使叶肉细胞大量失水而水势降低，它能从相邻的细胞吸水，这些细胞又从导管中吸水，根、茎、叶中的导管是相连通的，由于蒸腾作用，使导管中的水溶液形成一个连续不断的上升水柱，使根系不断吸水。导管内水柱能源源不断，还因为水分子之间有很强的内聚力，导管内的水柱不致被巨大的蒸腾拉力拉断。总之，植物导管中的水分由于上面有蒸腾拉力，下面有向上的根压，加上水分子的内聚力，所以能不断上升，保证植物各部对水的需要。答案选D。
【巩固练习】
42．木质部的水势最低的部位是
A 根毛 B 根的维管束 C 茎的导管 D 叶
43．把体积相同的10％的葡萄糖溶液和10％的蔗糖溶液用半透膜隔开，其分子运动是
A 两方浓度相等，处于动态平衡
B 水分子从蔗糖溶液中向葡萄糖溶液中移动
C 水分子从葡萄糖溶液中向蔗糖溶液中移动
D 葡萄糖分子向蔗糖溶液中移动
44．若向日葵某种细胞间隙的水势为A，细胞液水势为B，细胞质基质水势为C，则当它因缺水而萎蔫时，三者间的水势关系为
A A＞B＞C B A＞C＞B C B＞C＞A D B＞A＞C
45．通过植物细胞质壁分离和复原的实验，仍不能证明的是
A 测定细胞液的浓度大小 B 验证渗透作用：
C 鉴定细胞死活 D 证实渗透吸水是主要方式
46．取正常生活且具有大液泡的甲、乙两个植物细胞，分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的溶质质量分数均比细胞液的高。在显微镜下连续观察甲、动两种细胞的变化是
A 均发生质壁分离，不发生质壁分离复原
B 均发生质壁分离，但随后乙细胞又发生质壁分离复原
C 均发生质壁分离，但随后甲细胞又发生质壁分离复原
D 均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原
47．初始质壁分离是
A 细胞的膨压等于零
B 原生质体完全收缩与细胞壁分离
C 细胞体积最大
D 细胞壁不进一步伸展
48．从马铃薯中用打孔器打出两圆柱体块P和Q。P在蒸馏水中放1h，Q在与马铃薯细胞液等渗的盐溶液中放1h，测定处理的圆柱体与原来的孔
A P不合适，但Q刚好合适
B P不合适，Q也不合适
C P和Q均精确地合适
D P精确地合适，但Q不精确地合适
49．－U形管中装有两种不同的溶液R和S，并为一半透性膜（X）隔开。与S相比，R为低渗溶液，右图中黑色的深浅即代表浓度高低：当U形管内已达到平衡时，溶液表面是一样高还是不一样高？渗透压是相等还是不相等？（渗透压即渗透势，但没有负号，答题时参看下图）
A 右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等
B 右侧较高，且右侧为高渗，即浓度较高
C 左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低
D 两侧高度相等，且为等渗

15分钟后上图的变化
50．与木本植物比较，幼嫩草本植物较难忍受短暂缺水，这是因为
A 它们较细小 B 它们所贮存的后含物较少
C 它们的生长速率较快 D 它们依赖细胞硬胀来支持
51．下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

A 蒸腾失水的数量 B 光合作用消耗的水量
C 植株吸收的水量 D 呼吸作用消耗的水量
52．下图为同样类型植物在不同条件下的叶子。从植物P叶缘上有小水滴出现，植物Q则没有。哪株植物的渗透势较负（渗透压较高）？哪株植物叶细胞的膨压较高？

植物P的叶子 植物Q的叶子
A 植物P渗透势较负，植物P膨压较高
B 植物P渗透势较负，植物Q膨压较高
C 植物Q渗透势较负，植物P膨压较高
D 植物Q渗透势较负，植物Q膨压较高
53．右图为曲线图，表示多种植物细胞在不同浓度的蔗糖溶液中质壁分离的百分率。请据图回答。
（1）在0.lmol/L蔗糖溶液中植物细胞的状态是 ；
（2）曲线图表明这些植物细胞
A 有不同厚度细胞壁
B 有不同浓度的细胞液
C 体积不同
D 细胞膜上载体种类不同
54．在不同情况下，植物对水分的吸收是不同的。请指出当土壤温度从20℃降至5℃时，下列情况下，植物从土壤中吸水较少（A），吸水较多（B），还是水分吸收保持不变（C）（用字母填空）？
（1）土壤失水 ；（2）开始下雨 ；（3）夜晚来临 ；（4）25％的叶片被去掉 ；（5）25％的根被去掉 。
第五节 植物的矿质营养
【知识概要】
一、植物必需的矿质元素及其主要生理作用
植物生长发育必需的元素有C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo和Cl等16种，除C、H、O以外的13种元素主要由根系从土壤中吸收，叫做矿质元素。植物对前9种元素需要量相对较大，属于大量元素；对后7种元素需要量极微，属于微量元素。
矿质元素的生理作用：一是细胞结构物质的组成成分；二是植物生命活动的调节者，参与酶的活动；三是起电化学作用，即离子浓度的平衡。胶体的稳定和电荷中和等。
二、植物体对矿质元素的吸收
根吸收土壤中矿质离子的过程，首先通过交换吸附把离子吸附在根部表皮细胞表面；然后靠扩散作用，通过非质体运输进入皮层内部，同时，也靠呼吸供给的能量做功，通过共质体主动运输进入根细胞内部；最后进入导管。
根吸收矿质元素的主要特点表现在：根吸收矿质元素和吸收水分是相对独立的，根对离子的吸收有选择性。
三、生物固氮
某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程称为生物固氮。固氮微生物依靠固氮酶，消耗能量，把氮还原成氨，供植物利用。其总反应式为
N2＋8e－＋8H＋＋16ATP2NH3＋H2＋16ADP＋16Pi
四、矿质元素在植物体内的运输和利用
吸收到根内的矿质元素，多数同化为有机物，有一些仍呈离子状态。它们进入导管后，随蒸腾作用流经木质部一起上升到地上各部，有些物质可从木质部横向运输到韧皮部。
在植物体内，参与循环的元素大多分布于代谢较旺盛的幼嫩部分，Ca、Fe等不参与循环的矿质元素在越老的器官含量越多。
【解题指导】
例 右图是离体番茄根细胞中K＋的含量和氧分压的关系图解，请分析回答问题。
（l）曲线中AB段说明 ，原因是 。根据以上道理，农业上增进肥效的有效措施之一是 。
（2）曲线中BC段说明 。
（3）在B处 是根细胞内K＋含量继续增多的限制因素。
析 本题考查影响极吸收矿质离子的因素。曲线中AB段说明，随氧分压的增高，呼吸作用旺盛，根细胞吸收K＋的量也相应增多。因为呼吸作用一方面为交换吸附提供H＋和HCO3－，另一方面为K＋被主动运输进入根细胞内提供能量（ATP）。根据此道理，农业增进肥效的有效措施之一是适时中耕松土，改善土壤通气状况，使根细胞的有氧呼吸旺盛。曲线BC段说明，氧分压达到一定值后，根吸收K＋的量不再随氧分压的升高而增加，因为根细胞主动吸收矿质离子时，还需要特异载体的协助。在B处，根细胞膜上运载K＋的载体数量成为根细胞内K＋含量继续增高的限制因素。
【巩固练习】
55．在大气湿度高的情况下，不大可能有钙（Ca）被运入发育中的果实内，这是因为
A 钙只能通过木质部运输，而大气湿度高时，此过程不能进行
B 钙只能通过韧皮部运输，而此时这种过程不能进行
C 蒸腾作用停止，其结果是木质部和韧皮都中的运输都停止
D 气孔关闭，向果实中的运输也停止
56．将洋葱鳞片叶表皮浸入1mol/L的KNO3溶液中，能引起表皮细胞发生质壁分离，但是，已经质壁分离的表皮细胞不久又自动复原，其原因是
A 细胞膜能主动运输水分进入细胞，细胞液浓度减小
B 细胞膜能主动运输K”和Ncy进入细胞，细胞液浓度增大
C KNO3溶液的浓度太小，不能使洋葱细胞产生质壁分离
D 洋葱细胞具有在各种溶液中质壁分离自动复原的能力
57．植物细胞对矿质元素的吸收具有选择性，却能用盐把菜腌咸，其原因是
A 盐分存在于细胞间隙中
B 盐的浓度高，杀死了植物细胞，使原生质层失去选择透过性
C 盐溶液中的离子吸附在细胞表面
D 时间久了，盐分便会进入活细胞
58．分别在植物体三个部位研究了番茄导管汁液的离子相对含量（如右图），在叶脉和茎之间离子相对含量的区别归因于
A 番茄中水分的蒸发
B 木质部中导管的毛细管的作用
C 叶细胞吸收了离子
D 叶细胞吸收了水分
59．在落叶中含量会显著减少的一组矿质元素是
A C、H、O、N
B Mn、P、Fe、Zn
C N、P、Mg、K
D Ca、Fe、K、Mg
60．在根瘤中，固氮菌从宿主得到的是
A 溶解在维管汁液中的氮 B 糖类
C 溶解在维管汁液中的氧 D 硝酸盐
61．固氮生物不包括
A 光合细菌 B 豆科植物 C 固氮杆菌 D 蓝藻
62．给盐碱性土壤施肥时，应选择
A (NH4)2SO4