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—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