新陈代谢

第四节植物对水分的吸收和利用知识见证<课堂新导学>学习目标：识记植物细胞吸水和失水的原理；知道合理灌溉在生产和生活实践中的运用；识记水分在植物体内的运输、利用和散失。

知识构建：植物水分的主要来源：利用（A）从土壤中吸收植物吸水的器官和部位植物吸水最活跃的部位：根尖（B）区表皮细胞细胞特点：未成熟的植物细胞，未形成（C）吸胀作用吸水原理：利用（D）、淀粉、纤维素等亲水性物质吸水植实例：干燥的种子等物细胞特点：成熟的植物细胞，形成中央液泡吸实验前：漏斗管内液面高度相等水演示实验实验后：漏斗内液面上升的说明：烧杯内水分子向漏斗内扩散方概念：水分子（或其它溶剂分子）透过（E）的扩散作用式渗透作用渗透作用中水分流动的方向：低浓度→高浓度渗透作用的条件具有一层半透膜半透膜两侧具有（F）处于外界溶液的成熟植细胞壁：具全透性物细胞是一个渗透系统（G）层（细胞膜、液泡膜、细胞质）:半透膜细胞液与外界溶液具有浓度差质壁分离实验说明细胞液和外界溶液通过原生质层发生了渗透作用失水：外界溶液浓度>细胞液浓度，表现为质壁分离植物细胞的吸水：外界溶液浓度<细胞液浓度，表现为质壁分离复原吸水和失水表皮细胞→表皮内层层细胞→导管土壤中水分进入根的途径：水分层层细胞间隙→导管运输途径：水分→根→根、茎、叶内的（H）→叶肉细胞等处水分的利用、运输和散失利用：1%—5%保留，参与光合作用和呼吸作用等各生命活动散失：95%—99%通过（I）散失依据不同植物的需水量不同同一种植物在不同时期需水量不同合理灌溉概念：根据植物的（J），适时、适量的灌溉意义：保证植物茁壮成长，节约淡水资源（答案：A 根 B 成熟 C 中央液泡 D 蛋白质 E 半透膜 F 浓度差 G 原生质 H 导管I 蒸腾作用 J 需水规律）知识延伸（思维大拓展）重难点释疑：1、如何理解半透膜与选择透过性膜半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜（例如鸡蛋的卵壳膜，肠衣以及动物的膀胱等）。

它往往是只能让小分子物质透过，而大分子物质则不能透过，不具有选择性，不是生物膜。

选择透过性膜则是由于膜上具有一些运载物质的载体，不仅水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜（例如细胞膜、液泡膜以及原生质层等）。

因为不同的膜上具有载体的数量不同，即使同一细胞膜上含有的运载不同物质载体的数量也不同，因而表现为不同的植物对同种离子的吸收量不同，同种植物对不同物质载体的数量也不同。

因而表现为不同的植物对同种离子的吸收量不同，同种植物对不同离子的吸收量不同，都证明细胞膜对物质透过具有高度选择性。

当细胞死亡后，膜的选择透过性便消失，从而说明了选择透过性是具有生物活性的。

可以说，选择透过性膜是功能完善的一类半透膜。

2、怎样辨别原生质、原生质层、原生质体原生质是细胞内的生命物质，可分化为细胞膜，细胞质和细胞核等部份，它的主要成分蛋白质、核酸、脂类，细胞壁不属于原生质。

一个动物细胞可以看成是一团原生质，而植物细胞则包括原生质和细胞壁。

成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，可以看成一层半透膜，它不包括细胞核和液泡内的细胞液，而且仅存在于成熟的植物细胞内。

原生质体是指去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构，可以认为原生质体包括原生质层和细胞液两部分。

3、怎样理解渗透作用产生的条件如图所示，在一个⑤长颈漏斗口处封上一层半透膜②，往漏斗注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外的液面高度相等。

实验开始后，漏斗管内的液面逐渐上升，说明烧杯内的水分子透过半透膜，向漏斗内的蔗糖溶液中扩散。

水分子为什么能透过半透膜进行扩散呢？这与半透膜两侧溶液的浓度差有关系。

由于单位体积内清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多，依据扩散作用，水分子从多的一侧向少的一侧扩散，所以，在单位时间内，水分子由烧杯内（水分子多的一侧）透过半透膜进入漏斗内（水分子少的一侧）的数量，多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量，因此，漏斗管内的液面上升了。

上述实验表明，渗透作用的产生必须同时具备两个条件：一、具有半透膜；二、半透膜两侧溶液具有浓度差。

从整个植物细胞来看，我们可以把原生质层看成是一层半透膜，这层膜把液泡里面的细胞液与外界溶液隔离开来，细胞液中含有许多溶于水的物质，因此具有一定浓度，而外界溶液（例如土壤溶液）同样具有一定浓度，因此当成熟的植物细胞与外界溶液接触时，细胞液就会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用。

热点链接1、如何对植物合理灌溉灌溉的基本要求是利用最少量的水取得最好的效果。

进行合理灌溉，首先要注意选择灌溉时期，具体有以下四种方法：（1.）根据土壤湿度决定灌溉时期，判断准确，但不能充分发挥灌溉效益，因为灌溉的真正对象是植物而不是土壤。

（2.）根据植物水分临界期事先拟定灌溉方案。

但因不同年份的气象条件不同、不同地块植物生长不同而常会有所变动。

（3）根据灌溉形态指标确定灌溉时期。

植物缺水时，幼嫩的茎叶因水分供应不上而发生凋萎，茎颜色转为暗绿或变红，生长速度下降。

这种方法的优点是灌溉形态指标易观察，缺点是需要经过多次实践才能掌握好。

（4）.依据灌溉生理指标确定灌溉时期。

一般地，我们将叶片长势、细胞液浓度、渗透势和气孔开张度作为灌溉的生理指标。

其次，合理灌溉要有一个量化标准。

这可以根据土壤容重、土壤有效水分、萎蔫系数、田间持水量来确定，可以使土壤含水量始终保持在植物能正常生长的范围内。

2、水资源的合理利用和保护地球上的水资源通常是指陆地上的淡水资源。

水资源对人类的生活和生产有重大的影响，如工农业生产用水数量巨大，水力发电是一项重要的绿色能源，城市人口集中，生活用水不仅要求具备一定数量，还要求具备一定的质量。

水是生物圈中最为丰富的无机化合物，但海洋咸水占96.5%，淡水仅占2.5%其余为陆地咸水。

淡水中的大部分又以冰川形式存在于雪山和两极，可供人类利用的仅占淡水总贮存量的0.35%，仅及全球总水量的十万分之七，因此，淡水资源是极其宝贵的。

但长期以来，浪费水的现象极为严重，发生水匮乏的国家和地区越来越多，我国一是其中之一。

据1997年统计，中国已被列为世界最贫水国家之一。

水资源的保护，重点在于保护水源、修建水利工程、大力控制地表水和防止江河湖泊被污染。

水资源保护的根本途径是发展森林植被，使天然降水能积蓄，地表水源不断，地下水能有效利用。

水的合理利用，首先要杜绝水的浪费。

农业上要改革灌溉方式，便大水漫灌为滴灌，提高灌溉效率；工业上要提高水的循环利用率和废水净化利用率。

提倡水的回收处理和再利用，既可节约用水，又可减少污染。

3、神奇的固体水美国曾在撒哈拉沙漠气候条件极端严酷的中心地带，种植了200多万株树苗，成活率达到93％，使寸草不生的沙漠出现了一片绿洲，一时轰动了非洲乃至世界，他们所使用的水就是固体水。

众所周知，水在0℃时会开始结冰，可是在常温下也能得到凝固的水，称为固体水。

固体水外观上和冰相似．但它不是借助降低温度而变为固态，而是在水中加入固化剂，使固化剂高分子链和链之间发生交联，构戍三维的笼状结构，水分子变成笼状结构的结构点。

它的物理性质与普通水相比发生了变化。

常温下，固体水不会融化，不流动，无蒸发，不渗漏，可长期保存，且便于运输。

在固体水中含水量可达98％，当固体水与植物根系接触时，能释放出水分，供植物吸收，因此，在植树造林、改良环境等方面有广泛的用途。

固体水在使用时有以下特点：(1)缓释性。

固体水与植物根系接触时后发生生物降解，缓慢释放出水分。

一小袋固体水可提供植物生长三个月甚至更长时间所需要的水，而且可根据不同植物设计不同的供水量，避免了植物时旱时涝，有利于植物的生长。

(2)高效性。

传统的灌溉方式如浇灌、渠灌等会浪费大量水源，水的利用率只有10%～20%，喷灌也只有50％，而固体水只有与植物根系接触时才释放，因其供水方式与植物吸水同步，利用率接近100％，故以极少量的水分可满足植物正常生长。

(3)长效性。

固体水中水分子处于束缚态，因而失去了流动性和挥发性，再加上密封性包装物的保护，使得水分的可藏期长短不受土壤含水量、环境温室和空气湿空等环境因素的影响，也不会像普通水那样发生渗漏损失或蒸发损失，这是固体水能长期有效的保存和释放的基础条件。

固体水可根据植物需要缓慢供水三个月以上。

如果遇到降雨，又可迅速吸收贮存水以备植物利用。

这样反复使用，可持续使用3-8年。

(4)环保性。

实验证明，将固体水加人土壤中，一段时间后，固体水会完全溶解，使用过程中无毒无害，具有良好的生态效益。

固体水主要应用于荒山造林、沙漠治理，也可用于城市绿化、园林绿化和农作物栽培等。

知识应用〈考点新体验〉考题预测1：下列细胞依靠渗透吸水的是（）A、根尖分生区细胞B、干燥种子的细胞C、茎形成层细胞D、根尖成熟区细胞【分析】根尖分生区和茎形成层具有分裂能力，新分裂产生的幼嫩细胞没有液泡或液泡很小，因此主要通过吸胀作用吸水；干燥种子的细胞缺水，也没有大的液泡，故也主要通过吸胀作用吸水；根尖成熟区细胞是成熟的植物细胞，有一个大的中央液泡，所以主要以渗透吸水。

【答案】D【思维导悟】本题考查了“植物细胞吸胀吸收与渗透吸水的区别”这一知识点，解题时首先要抓住吸胀作用吸水与渗透吸水的最根本区别在于是否具有大的中央液泡，有中央液泡的根尖成熟区细胞的原生质层相当于半透膜，而细胞液与根尖外土壤溶液具有浓度差，满足了渗透吸水的条件。

没有中央液泡的植物细胞则主要靠细胞内蛋白质、淀粉、纤维素等亲水性物质吸收水分，因此本题只要能正确分析四种细胞是否具有大的液泡即可找到正确答案。

考题预测2：如图所示，在U形管中C处装有猪膀胱膜，在a侧加入细胞色素e （分子量为1.3万道尔顿的蛋白质）水溶液（红色）；b侧加入清水，并使a、bA、a、b两液浓度高度一致，b侧为无色B、a、b两液浓度高度一致，b侧为红色C、a液面高于b液面，b 侧为无色D、a液面低于b液面，b 侧为红色【分析】图中c处的猪膀胱膜是半透膜，a侧细胞色素e溶液浓度高于b侧清水溶液浓度，水分子可透过半透膜从低浓度向高浓度扩散，而蛋白质分子则不能。

可见a侧内红色不会扩散到b侧，因此b侧溶液无色；b侧水分子向a侧渗透，因此a侧液面就会逐渐上升高于b侧。

【答案】C【思维导悟】本题难度并不大，但较灵活，需仔细分析后灵活解答，此题主要考查渗透作用的原理以及哪些膜属于半透膜等知识点，解题关键是抓住猪膀胱膜是半透膜，而从题意中可知细胞色素e溶液浓度高于清水溶液浓度，因此a、b 两侧溶液就满足了水分向高浓度（a侧）扩散。

同时还应了解细胞色素e是分子量为1.3万道尔顿的蛋白质，可见是体积较大的大分子物质，不能透过半透膜，综合所有因素则可选出正确答案。