高三生物047.doc

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期数： 0512 SWG3 047
学科：生物 年级：高三 编稿老师：郭彩凤
审稿老师：高毅

预　习 篇
[同步教学信息]

植物对水分的吸收和利用

【教材阅读提示】（重要内容提示）
1．植物细胞吸水和失水的原理（B识记）
2．水分在植物体内的运输/利用和散失 （B识记）
3．合理灌溉在生产和生活实践中的运用 (D应用)
【学习方法导航】
1．本节重点知识有：吸胀吸水原理、渗透吸水的原理、质壁分离及复原的过程和原理、蒸腾作用的意义；
2．本节难点是渗透吸水原理的理解和掌握要有一定的物理、化学的知识作基础，以及渗透吸水原理知识在日常生活和工农业生产中的实际应用；
3．解本节有的题目要注意化学溶液浓度的知识、物理压强知识的渗透与综合。关于酶的实验，在探索酶的特性以及影响酶活性的条件时应注意实验的可行性和科学性，可行性关键在于材料的选择，科学性注意对照实验的设计。在实验过程中注意观察实验现象，分析现象产生的原因，理解酶的特性以及温度或pH值对酶活性的影响。
【高考趋向】
渗透作用原理、渗透作用实验，植物细胞质壁分离和复原的条件，是以往乃至以后考试的重要出题点。
【基础知识构建】
（一） 水的吸收：
1． 吸水部位：
绿色植物吸水的主要器官是根，而根的根毛区的表皮细胞是吸收水分最活跃的部位。
2．吸水方式：
植物细胞在形成液泡之前主要靠吸胀吸水，形成液泡之后则主要靠渗透作用吸水。这两种情况的比较如下表：
吸水器官
吸水方式
细胞特点
吸 水 原 理
举例
（主要是根毛区细胞）
根
吸胀作用
（水分子是极性分子，可通过氢键与亲水物质结合，使其膨胀）
植物细胞内没有大的液泡
靠细胞内的亲水性物质。如纤维素、淀粉和蛋白质等（三种亲水物质的亲水性依次是：蛋白质＞淀粉＞纤维素，含蛋白质较多的豆类种子比含淀粉较多的种子，如水稻等的吸胀作用大。）
干种子(没有液泡)；根尖、茎尖分生区，茎形成层等(没有大泡)
渗透作用
（低浓度溶液中的水通过半透膜进入较高浓度溶液中的现象）
植物细胞内有大的液泡
① 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；
② 当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；
根尖成熟区细胞，叶肉细胞等成熟的植物细胞。
注意：
（1）干燥的大豆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；将大豆从动物的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。
（2）在细胞生长的不同时期，植物吸水的方式有所侧重，但两种吸水方式同时具备。
　　 根毛区（成熟区）—吸收水分和无机盐的主要部位(具液泡，具根毛，吸收面积大)
3．根尖的结构及功能 伸长区—细胞伸长，使根尖生长(液泡由小变大，由多变少)
分生区（生长点）—细胞分裂(液泡尚未形成)
根 冠—保护分生区细胞
4．渗透作用的实验
（1）渗透作用的实验结果分析：水分子可以自由地通过半透膜，蔗糖分子不能通过半透膜。
（由于蔗糖分子的直径大于半透膜上的空洞，因此不能通过半透膜；而由清水一方向蔗糖水一方运动的水分子多于逆向运动的水分子，因此长茎漏斗中水位上升。）
（2）能完成渗透作用的装置必须具备两个条件：半透膜和膜内外存在浓度差。
5．一个成熟的植物细胞具备完成渗透作用的结构：
① 细胞壁是全透性的
② 有由细胞膜、液泡膜和二者之间的原生质组成的“选择透过性膜”；
③ “膜”内的细胞液与“膜”外的环境溶液之间存在着浓度差；
细胞壁 全透性
原生质层 选择透过性
细胞液 具有一定的浓度
外界

溶液
水
水
渗透系统
总结如下图：

6．成熟的植物细胞能完成渗透吸水和失水的实验：洋葱表皮细胞的质壁分离实验。
将洋葱的表皮细胞浸入在0.3g/mL的蔗糖溶液中，由于蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞液中的水分就会向外渗出，液泡逐渐变小。由于细胞壁是全透性的，原生质的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，使得细胞壁与原生质层分离。在细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液。再将发生质壁分离的细胞放在清水或浓度比细胞液低的蔗糖溶液中，水分就会不断地向细胞内渗入，液泡逐渐变大，原生质层就和细胞壁逐渐愈合，质壁分离复原。可根据成熟的植物细胞能否发生质壁分离现象判定细胞的活性，活细胞才可发生质壁分离。
质壁分离的概念：成熟植物细胞的原生质层与细胞壁分离的现象。（动物细胞不会有该现象发生，但动物细胞会在清水中被涨破。）
7．所用处理溶液的选择和浓度的确定
＊溶液的选择：
① 对细胞不毒害作用
② 浓度比细胞液浓度高，但不可过大也不可过小。
③ 蔗糖分子不能通过细胞膜，水分子可以自由通过细胞膜。条件唯一，现象明显。
④ 若选用KNO3溶液作为处理溶液，现象不明显。因为K+和NO3-都是细胞可吸收的离子。质壁分离的细胞会自动复原。因此不选这样的溶液。
＊蔗糖溶液的浓度的确定：
根据实验测定，若用0.05g/mL的蔗糖溶液，不会发生质壁分离。若用0.1g/mL的蔗糖溶液处理，几乎不会发生质壁分离。若用0.2g/mL的蔗糖溶液处理，可以看到质壁分离现象，但所需的时间较长。用0.3g/mL的蔗糖溶液处理可在一节课内完成，现象明显，因此选择该浓度的蔗糖溶液处理为佳，如用0.5g/mL的蔗糖溶液，虽然细胞质壁分离迅速，但细胞由于失水过快而死亡，不能发生复原现象，所以该浓度不能选用。
*本实验主要用来证明成熟的植物细胞是一个渗透系统。
另外还可用来判断细胞的死活、测定细胞液浓度(渗透压)
参照以上内容可自行设计实验，测定细胞液的浓度。
如测定洋葱表皮细胞液的浓度方法是：先配制0.1g/mL、0.2g/mL、0.3g/mL等浓度梯度的蔗糖溶液，把洋葱表皮细胞分别放入三种溶液中，观察看其是否发生质壁分离，如三者都发生质壁分离，说明其浓度小于0.1g/mL，然后再配制从0.01g/mL、0.02g/mL直到0.9g/mL的蔗糖溶液，再把洋葱表皮细胞分别放入该系列浓度中，在两个刚刚发生质壁分离与不发生质壁分离的浓度之间就是该细胞液的浓度（浓度误差不超过0.01g/mL）
注意：①质壁分离和复原现象可以用来判断细胞是死还是活的，只有活细胞才能有质壁分离和复原现象。
②根据植物细胞渗透吸水的原理，在生产中要注意合理灌溉，一次施肥不能过多，以免造成“烧苗”，不利于植物的正常生长。
蒸腾散失(95%～99%)
（二）．水分的运输、利用和散失
1．水分的运输
空 气

参与光合作用和呼吸作用等生命活动
途径：（通过导管）根 茎 叶

水分的利用(1%～5%)

动力：主要是来自叶的蒸腾作用
由于叶的蒸腾作用使气孔下的叶肉细胞水分降低，它将从旁边的细胞吸水，这样旁边的细胞水分也降低，依次从临近的细胞吸水（就是说细胞间的水分运输动力是两个相邻细胞间的浓度差），直到从导管吸水。这一系列过程的完成都来自蒸腾作用产生的拉力。蒸腾作用的强度越大，细胞失水越多，产生的蒸腾拉力也越大。因此水分吸收和运输的拉力都来自蒸腾作用。
2．水分的利用
1%～5%的水留在植物体内满足植物生命活动的需要。
而这一点与树种、地理位置无关。
（水的作用：①原生质的主要成分；②新陈代谢过程的反应物；③物质吸收和运输的溶剂；④保持植物体的固有形态；⑤维持植物体的正常体温。）
3．水分散失—蒸腾作用的意义(95%～99%)
① 水分吸收和运输的动力；
② 促进矿质养料在体内的运输（蒸腾作用不能促进矿质养料的吸收，因为矿质养料的吸收是一个主动运输的过程。）
③ 有效降低植物体的温度，保护植物体进行正常的生命活动；
在移栽植物幼苗时，要遮挡阳光、去掉一部分叶片、根系上留有一些泥土，都是为了尽
量减少水分的散失，保证植物对水的需要。
（三）合理灌溉：农作物一生都需要不断地吸收水分。不同的植物需水量不同，同种植物在不同的生长发育期，需水量不同，所以要根据植物的需水规律适时、适量地灌溉，并且用最少的水获取最大的效益。
【应用举例】
例1。下列现象属于渗透作用的是 [    ]
A．水分子通过细胞壁
B．葡萄糖分子通过细胞膜
C．K+通过原生质层
D．水分子通过原生质层
解析：渗透作用是指水分子(或其它溶剂分子)通过半透膜的扩散。在供选答案中，水是溶剂分子，原生质层可以当作半透膜看待。
答案：D
例2．一个成熟的植物细胞，它的渗透系统的构成是    [    ]
A．外界溶液、原生质层、细胞液
B．外界溶液、细胞膜、细胞液、液泡膜
C．外界溶液、细胞壁、细胞膜、细胞质
D．外界溶液、细胞膜、液泡膜、液泡
解析：一个成熟植物细胞的渗透系统是由：具有一定浓度的细胞液、原生质层、外界溶液构成。
答案：A
例3．水分能从树木根部到达树冠的主要动力是     [    ]
A．渗透作用
B．光合作用
C．扩散作用
D．蒸腾作用
解析：植物根尖的成熟区生有很多根毛，是吸水的主要部位。成熟区的细胞开始分化，根内部的一些细胞的细胞质和细胞核逐渐消失，这些细胞上下连接，中间失去横壁，形成了中空的长管，叫做导管，导管好比抽水机的管道，而植物叶片的气孔好比抽水机，在水分通过蒸腾作用散失的同时，不停地从土壤中抽水，因而水分从树木根部到达树冠的主要动力是蒸腾作用。
答案：D
例4．如图表示某植物相邻的3个细胞，其细胞液浓度依次为甲＞乙＞丙，正确表示它们之间水分子渗透方向的是     [    ]

解析：考查渗透吸水的原理，属应用层次。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞就渗透吸水；反之，细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就通过透渗作用失水。而甲细胞液浓度＞乙细胞液浓度＞丙细胞液浓度。
答案：A
例5．将紫色洋葱表皮细胞置于0.3g/ml的蔗糖溶液中，光镜下所观察到的现象是：①液泡逐渐变小，颜色由浅变深②液泡逐渐变小，颜色由深变浅③原生质层与细胞壁逐渐分离形成球形小团④细胞膜、液泡膜结构明显⑤原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液   [    ]
A．①③
B．①③④
C．②③
D．①③⑤
解析：因外界蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，洋葱表皮细胞将不断失水，使得液泡变小，而细胞液中色素不能随水透过原生质层，因此颜色加深。由于液泡和原生质层的不断收缩，可见③现象出现，光镜下既看不清膜结构又辨不清蔗糖的成分。
答案：A
【强化训练】
同步落实(基础级)
1．一株玉米吸水量约为200kg，而留在体内参与代谢过程的水约有  [    ]
A．20g B．200g C．2000g D．20000g
2．蒸腾作用的强弱直接关系到          
A．矿质元素的运输 B．矿质元素的吸收
C．呼吸作用的进行 D．矿质离子的交换吸附
3．西瓜含水量多、营养丰富，是解暑的佳果。一株生长旺盛正在结果的西瓜植株，由根系吸收的水分主要用于    [    ]
A．光合作用 B．果实的膨大
C．蒸腾作用 D．植株生长
4．把人的口腔上皮细胞放在载玻片上，用10%的NaCl溶液处理后，放在显微镜下会看到   [    ]
A．质壁分离 B．正常状态 C．细胞胀大 D．细胞皱缩
5．人和哺乳动物的红细胞在0.9%的生理盐水中，能基本保持常态的原因是   [    ]
A．水分不进不出 B．膜具有全透性 C．水分进出平衡 D．膜具有流动性
6．放在30%蔗糖溶液中会发生质壁分离的细胞是                    
A．人的口腔上皮细胞 B．洋葱根尖生长点细胞
C．洋葱表皮细胞 D．干种子细胞
7．对质壁分离的正确理解是                            
A．细胞质与细胞壁发生分离 B．细胞膜与细胞壁发生分离
C．原生质与细胞壁发生分离 D．原生质层与细胞壁发生分离
8．新鲜鱼、肉用盐渍不变质，其原因是                                    
A．食盐水中的Cl-有杀菌作用 B．浓盐水中含O2少，细菌无法生存
C．由于渗透作用使细菌失水死亡 D．由于渗透作用使鱼、肉细胞过度失水所致
9．细胞发生质壁分离的过程中，它的吸水力应当是                   
A．由大到小 B．吸水力不变
C．由小到大 D．吸水力为零
10．植物体根部吸收的水分，99%都用于蒸腾作用，只有1%左右参与体内代谢过程，例如
①光合作用中的光反应  ②光合作用中的暗反应  ③植物体内淀粉被分解成葡萄糖的过程  ④植物体内葡萄糖合成淀粉的过程
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
同步落实(提高级)

11．成熟区的表皮细胞能从土壤溶液中吸收水分，除了它的原生质层相当于______膜外，还由于它的细胞液浓度______土壤溶液浓度。
12．给麦田施化肥过多时，麦苗发生萎蔫现象，原因是______。这时应采取的措施是______。
13．把成熟的植物细胞放入30%的蔗糖溶液中，可见到如下图的情景，这种现象被称为______，其原因是___ ___。

14．下图是保持着原始生活状态的细胞亚显微结构示意图，请据图回答：
（1）该细胞正处于______状态。
（2）图中①充满了______。
（3）图中②的功能是______。
（4）图中③是______的孔道。
（5）图中能将水分解的场所是______。其标号为（______）。

答案：
1．C  2．A  3．C  4．D  5．C
6．C  7．D  8．C  9．C  10．A
11．半透  大于
12．土壤溶液浓度过高  植物通过渗透作用而失  水及时浇水
13．质壁分离  细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞液中水分外渗的结果
14．(1)质壁分离 (2)大于细胞液浓度的溶液
(3)与细胞壁的合成有关 (4)核内某些大分子物质的运输
(5)叶绿体  ⑤