专题绿色植物新陈代谢

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专题四:植物的新陈代谢

•复习范围

本专题包括:必修本第三章第三〜五、七节及选修本第二章第一节

1•光合作用(光合作用的发现、叶绿体中的色素、光合作用的过程及意义)

2• G和G植物(G和C4植物的概念、C3和C4植物叶片结构的特点)

3.细胞呼吸(有氧呼吸、无氧呼吸、呼吸作用的意义)

4 .植物对水分的吸收和利用(渗透作用的原理、植物细胞的吸水和失水、水分的运输、利用和散失、合理

灌溉)

5.植物的矿质营养(植物必需的矿质元素、根对矿质元素的吸收、矿质元素的运输和利用、合理施肥)•知识再思

O知识图解

意义

为生命活动提供能量

为生物体合成物质提供原料

O 重点讲解

1吸胀吸水与渗透吸水

吸胀吸水是由于细胞内含有蛋白质等亲水性物质,

这些物质易与水结合。由于纤维素、

淀粉、蛋白质的亲水性逐渐增加,因此含蛋白较多的大豆种子的吸胀能力比含淀粉较多的 小麦种子强。细胞内亲水性物质的含量限制了吸胀吸水能力。

渗透是指水(或其它溶剂分子) 透过半透膜,从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散过程。 渗透发生的条件:一具半透膜、二半透膜两侧溶液具有浓度差。渗透发生的实质:半透膜 两侧单位体积溶液中水分子数目不等,在单位时间内,由低浓度溶液透过半透膜进入高浓 度溶液的水分子数目多于反方向透过的水分子数目。

3 •植物对水分吸收与矿质吸收是两个相对独立的过程

水分吸收

矿质吸收 吸收方式: 以渗透吸水为主(依靠亲水性物质)

主动运输 吸收动力 蒸腾作用 呼吸作用 吸收形式 水分子

离子

吸收量 由细胞液与外界溶液的相对浓度决定

由膜上载体种类、数量决定

吸收部位 主要是根尖,特别是成熟区表皮细胞;植物叶也可能吸收水和矿质

运输动力 蒸腾作用

两者关系

两者既有本质区别(原理、方式不冋) ,又有 疋联系(矿质离子必需

在水中才能被吸收)

•质壁分离与复原

原理:成熟的植物细胞能发生渗透作用

实验材料:活的成熟的植物细胞,如植物表皮细胞。

种类与水培法鉴定

绿色植物的无机物代谢

呼吸作用

水分的吸收和利用

必需矿质元素 矿质营养

水分吸收(主要是渗透吸水)

动力:蒸腾作用

由导管向上运输

应用:①观察物质透过细胞壁和原生质层的难易程度;②判断细胞的死活;③估测细 胞液浓度;④解释一次施肥(尤其化肥)过多引起“烧”苗的原因。

4•无土栽培

原理:溶液培养法(植物生长仅需要从土壤中吸收水分和矿质) 。

完全营养液:成份全(含有全部必需矿质元素) 、比例适宜(植物需要的不同矿质量

不同)、浓度较低(避免影响根对水分的吸收)

、pH 适宜、溶液中矿质离子能大量共存。

培养过程:通气供氧、及时补充水分、适时补充矿质。 应用:鉴定必需矿质元素、果蔬花卉栽培。

5.影响水分吸收的主要因素

外因:外界溶液浓度;温度(影响细胞膜、细胞质的流动性)

内因:根细胞液浓度(如旱生植物细胞液浓度较高,陆生植物细胞液浓度高于水生植 物;植物地上部分细胞液浓度高于地下部分;衰老组织细胞液浓度高于幼嫩组织)

6 •植物散失水分的主要方式、根吸收水分的主要动力一一蒸腾作用

蒸腾 作用

主要部分

生理意义

生态意义 影响因素 叶(气孔)

促进水分吸收和运输; 促进矿质运输;降低植 物有利于气体交换;

增加植物周围 空气

湿度,调 节气候

光照强度、空气湿 度、

温度、风力等

7.影响矿质吸收的因素

外因:土壤通气状况(图 4-1 )、土壤溶液中矿质离子浓度(图 要影响根细胞呼吸强度和细胞膜流动性)

、土壤溶液pH (主要影响根细胞膜上载体活性)

内因:细胞膜上载体种类和数量(遗传决定)

&水分代谢、矿质代谢知识在农业生产实践及生活中的应用

① 合理灌溉:既满足作物对水分的生理需要;同时降低了土壤溶液浓度,有利于水分 吸收;还能改善植物周围湿度和湿度等,有利于植物生长。

② 合理施肥:既满足植物的矿质需要,又避免了过度浪费和流失引起的环境污染。 ③ 盐碱地上作物生长不良: 盐碱地土壤溶液浓度偏高、 pH 不适宜等因素影响根吸收水

分和矿质减少。

④ 作物移栽中遮阴(或选择阴天、傍晚时间)

、去除植株上部分大型叶片:减少蒸腾

失水量,以利于保持植物体内的水分,有利于移栽植物的成活。

⑤ 糖渍、盐腌食品:利于外界高浓度盐或糖溶液使微生物生长繁殖受到抑制,可以起 到一定的杀菌、防腐作用;同时,高浓度溶液会使食物细胞失水死亡,细胞膜失去选择透 过性,糖、Na *等进入细胞,使腌制食品具有甜味或咸味。

⑥ 农业生产中施用有机肥(特别农家肥)肥效持久:大多数有机肥施入土壤后,首先

离子吸收速率

AB :能量供应限制 BC :载体数量限制

02分压(%)

4-2 )、土壤温度(主

离子浓度

AB :离子供应量限制 BC :载体数量限制 FG :水供应不足,

影响根细胞代谢

离子吸收速率

必须依靠土壤微生物逐渐分解,释放出矿质离子后才能被植物吸收,因而肥效长;而化学肥料由于能溶于土壤溶液,因而容易随水土流失。

⑦叶面施肥:根是植物吸收水分和矿质的主要器官,同时,细嫩叶片也能吸收一定量的水和矿质,农业生产中,在植物生长的后期,可以通过叶面施肥迅速补充矿质营养、节省肥料。影响叶吸收矿质因素有:叶面积和成熟程度、影响液体蒸发的外界环境如风速、气温、湿度等条件。

9 •光合作用反应式及物质转化

考虑到光合作用过程中物质转化关系,可以将课本中给出的光合作用总公式进行适当改变:(图3 4-3,箭头表示各兀素去路)。冋时,可以确定光合作用场所、条件、产物等。

注:光合作用产物之一的有机物:

(CH2°),可以有葡萄糖、淀粉等糖类或氨

基酸、脂肪等。

•影响光合作用的因素及其在生产实践中的运用

对光合作用的影响▲能力要求◊在生产上的应用

光①光照强度(图4—5)

②光质:不冋波长光对光合作用速率及产物影响不

同。复色光(白光)下,光合速率最快;单色光中以

红光下光合速率最快,蓝紫光次之,绿光最差。

③光照面积(图4—6)

④光照时间

▲阴生和阳生植物比较(图4—7)

◊套作一一延长光合时间

◊合理密植、间作、间苗、修剪一一增加

(有效)光合面积

◊温室大棚种植中不冋时期选用不冋颜色玻璃光质影

响光合速率或产物

温度

光合作用过程需要多种酶(特别暗反应阶段)催化。

而温度直接影响酶的活性,进而影响光合速率。

◊适时播种

◊温室栽培作物

◊C3、C4植物最适温度比较

光能r!

图4—3

10.光合作用中C3与C5的转化(图4—4)

光反应产物

------------- NADPH + ATP C3化合物 4 —

C°2

*°2

C5化合物

①绿色植物,在适宜光下,停止供应C°2, 则叶

绿体内C3含量下降、C5含量上升;最终由于NADPH和

ATP的积累,抑制光反应,°2释放量减少甚至停止。

②停止光照,给予充足的CQ,叶绿体内C3含量

上升、C5含量减少;最终由于C5缺乏暗反应停止。

C°2+ H2O 叶绿体(CH20)+ °2+ 出0

主要由外界吸收

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