专题绿色植物新陈代谢

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因素对光合作用的影响▲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—310.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*°2C5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P浓度一甸光8羊-W释4解图慨现z/lx T异灿心世戸2(<一的O酎，图C1午线T,中曲室坏季物温帝夏4田物C大尖植厂高AI带a提木温▲◊◊矿质营养、PgNNMKK类宓肖松O;响的递O素影膜传用元会本量作需乏剁能合必缺叶和光成，与变响合谢纠转影素代P的亠娄绿物间卅合；产或是化输间接等水运中直n<和用会M与变作质沢参转合矿FF等的光利巴K、P、N水是缺比庞2石并作O,兄凌C虽愉间H箒数是制解慢多而限水缓,,，粉出响料闭淀输影原关fr物的的孔片产合用气叶合光作致起光对合导引,水光水水多溉灌g-i一理合◊叶龄影等量含素p点：光照强度为0时，植物呼吸作用产生的C02量m点（光补偿点）：植物光合作用消耗CO2量与呼吸作用产生的CO2量相等时的光照强度n点（光饱和点）：光合作用强度达到稳定时所需要的最小光照强度a实际光合作用量b：净光合作用量（实际光合作用一呼吸作用量）注:叶面指数为单位面积土地上叶总面积图4—65 •同位素示踪分析光合作用和呼吸作用中元素转移途径6 •光合作用日变化（图 4—10表示北半球温带，夏季某一晴天一昼夜中某种C 3陆生植物光合作用强度日变化情况）4. C 3植物与C 4植物比较C 3植物C 4植物叶片结构叶绿体存在CO 2固定产物光合作用特点举例叶肉细胞 C 3小麦等常见植物叶肉细胞、维管束鞘细胞（没有基粒）C 4、C 3能利用低浓度CO 2；光合酶能耐受较高温度玉米、高粱、苋菜等原产热带植物8 12 16 *注：A 点（CO 补偿点）;C 3植物CO 补偿点高（约50ppm ）; C 4植物 CQ 补偿点低。

叶肉叶绿体纟隹管束 」L 植物周围空气中氧气含量&光合作用与呼吸作用速率测定光合作用速率是光合作用强度的测定指标。

它指在单位时间内，植物叶片合成有机物的速率。

由于有机物测定困难，通常测定光合作用过程中单位时间内植物吸收的 CO 量（或 Q 释放量）来表示光合速率，由于光下植物在进行光合作用的同时进行呼吸作用产生CQ（或消耗Q ）,而这些CQ 末释放出植物体就被光合作用利用 （或光合作用产生的 Q 部分直 接被呼吸作用利用），因而，光下测定的CQ 消耗速率（或Q 产生速率）为光合作用可见（表 观）速率，真正光合作用速率 =表观光合速率+呼吸速率。

9.呼吸商：呼吸商指植物组织在一定时间内放出的 C02与吸收的02的数量（体积或 mol ）之比。

呼吸商数值与呼吸底物（糖类、脂肪、蛋白质等分子中含氧量不同） 、氧气供 应量（如种皮不透气）等有关。

10. 呼吸作用原理在实践中的应用①中耕松土；②风干、低温、低氧气浓度等贮存种子或水果蔬菜；③低温、真空等使 食品保鲜；④适时去除作物衰老的、变黄的器官（含枝、叶） 。

O 技巧方法1.复习本专题应以生理代谢过程为线索，并注意适当拓展和综合。

本专题的基本过 程有光合作用过程中物质和能量转换过程、水分和矿质吸收过程、呼吸作用（有氧呼吸和无氧呼吸）过程、蒸腾作用过程等，需要适当拓展的内容有： 影响各种生理过程的因素 （内 因和外因）及在作物栽培中的应用、影响这些生理过程的外界因素的探究方法等。

此外， 还应注意本专题内知识之间的关联，如矿质吸收与呼吸作用、水分吸收的关联，光合作用 与呼吸作用、水分和矿质供应、蒸腾作用散失水分等的关联等。

2 .本专题涉及的能力考查除常规知识迁移能力、曲线及图表信息转换能力、语言表述能力等的考查外，由于本专题涉及到几个经典实验，如光合作用发现、渗透与质壁分离 实验、必需矿质元素鉴定，还有无土栽培等课外活动等。

因此，复习中应加强对这些实验 设计思路的分析和实验方法的学习，并进行模仿，以提高自己的实验分析、完成补充实验 设计或独立实验设计的能力。

从近年高考看，依据光合作用、呼吸作用、水分与矿质吸收 等知识拓展实验分析及设计题较易出现，因此应注意加强复习，如光合作用、呼吸作用强 度测定，温度、光照、CQ 等因素对光合作用或呼吸作用的影响探究，植物对水分及矿质吸收和运输途径及动力研究影响等。