第12讲植物对水分的吸收和利用

第12讲植物对水分的吸收和利用走进高考第一关：教材关合作梳理知识体系1.渗透作用的原理渗透作用的原理渗透作用实验装置现象：漏斗管内的液面②________解释：蔗糖分子不能通过半透膜，水分子能通过半透膜。单位体积清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多，所以单位时间内，水分子由烧杯进入漏斗的数量③________由漏斗进入烧杯的数量渗透作用的概念：水分子（或其他溶剂分子）透过④________的扩散发生渗透作用的两个条件：一是具有⑤________；二是⑥________成熟的植物细胞构成了渗透系统细胞壁（⑦________）细胞膜（⑧________）细胞质液泡膜（⑨________）原生质层（可看作是一层⑩________）细胞液：含有许多溶于水的物质，具有一定的浓度2.植物细胞的吸水和失水吸胀吸水细胞特点：植物细胞没有形成11________原理：细胞的亲水性物质12________吸收水分举例：13________、顶芽生长点细胞等渗透吸水细胞特点：成熟的植物细胞，细胞内有14________原理吸水：细胞液浓度15________外界溶液浓度失水：细胞液浓度16________外界溶液浓度验证：质壁分离和复原实验举列：紫色洋葱鳞片叶细胞3.水分的运输、利用和散失4.合理灌溉合理灌溉原理：不同植物的需水量不同，同一植物在不同的23________需水量也不同概念：根据植物的24________意义：使植物体茁壮生长，并且用最少的水获取25________自我校对：①半透膜②逐渐上升③多于④半透膜⑤半透膜⑥半透膜两侧溶液有浓度差⑦具有全透性⑧选择透过性⑨选择透过性⑩半透膜11大液泡12纤维素、淀粉、蛋白质13根尖分生区细胞14大液泡15大于16小于17水分的吸收18水分的运输19水分的利用20蒸腾作用21促进植物对水分的吸收22促进水分和矿质离子的运输23生长发育时期24需水规律适时、适量灌溉25最大的效益解读高考第二关：考点关考点1植物的吸水部位与吸水方式1（1）吸收水分的器官：主要器官是根，叶等器官也可以吸收水分。（2）吸收水分的部位：主要是根尖成熟区的表皮细胞。（3）根尖的结构（见下图）。2（1）吸胀吸水吸胀吸水是植物细胞在形成大液泡之前的主要吸水方式，这时细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分。细胞的吸胀作用大小，与细胞中的亲水性物质亲水性大小有关。蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次减弱，因此，大豆种子（蛋白质含量高）比玉米种子（含蛋白质少）的吸胀作用大。干燥的种子吸胀作用的力量很大，人们用大豆等种子填入岩石缝隙中，灌水以后，大豆的吸胀力可使岩石崩裂。农民将核桃放入湿润的牛粪中，种子吸水将硬壳胀破，也是同样道理。（2）渗透吸水渗透吸水是具有大液泡的植物细胞吸收水分的一种方式。渗透作用的发生需要有两个条件：一是半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。成熟的植物根细胞具有大液泡，液泡里的细胞液具有一定的浓度，原生质层相当于选择透过性膜，原生质层两侧的溶液具有一定浓度差，当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，植物细胞就通过渗透作用吸收水分；反之细胞则失去水分。这一点可通过植物细胞的质壁分离和复原实验来进行验证。由于植物的体细胞大都是成熟的细胞，所以植物的吸水以渗透吸水为主。例析1-1下图为某植物根示意图，右图是左图中的P、Q、R的放大示意图。回答：哪个细胞表面积最大？哪一个细胞最老？哪一个细胞生长速率最快？哪一对细胞是刚刚由一个细胞分裂而成的？以上依次是（）A7；1；7；4和7B2或3；1；2或3；5和6C7；1；7；2和3D1；1；2或3；5和6解析：分析图可知：P为成熟区，Q为伸长区，R为生长点。成熟区的细胞特点是表皮向外突出形成根毛，增大了与土壤溶液的接触面积，因此表面积最大，且细胞不再分裂与生长，因此也最老。伸长区的细胞特点是生长速度最快，体积不断增大。生长点的细胞特点是具有很强的分裂能力，不断分裂增加细胞的数目，细胞5与细胞6是由同一个细胞分裂而成的。由上述推断可知，本题的正确选项为D。答案：D点评：本题主要体现的《考试大纲》中的要求是：能通过对图的分析与综合，正确获取信息，并做出正确判断的能力。涉及的知识点有细胞的生长、细胞的分裂，以及初中的相关知识：植物根尖的结构。例析1-2许多植物在遭受干旱和盐碱等非致死性逆境袭击时，细胞内可溶性糖和氨基酸的含量有明显提高，这是对逆境的适应性反应。对上述现象的合理推断是()A.能提高细胞渗透吸水的能力B.能提高细胞吸胀吸水的能力C.是淀粉和蛋白质的合成酶活性增强的结果D.是淀粉和蛋白质的水解酶活性减弱的结果解析：在干旱和盐碱逆境中，植物的适应性反应是提高吸水能力，可溶性糖、氨基酸增多，提高细胞液浓度，从而提高渗透吸水能力。答案：A互动探究1-1下列植物干种子中，吸水能力最强的是（）ABCD解析：干种子的吸水方式为吸胀吸水，吸胀吸水的原理主要靠细胞内的亲水性物质蛋白质、淀粉、纤维素吸收水分，而这三者的亲水性依次递减。黄豆种子中蛋白质含量最高，所以吸水能力最强。答案：B互动探究1-2下列各项中，依靠渗透作用吸水的是（）ABCD解析：依靠渗透作用吸水的细胞应是成熟的植物细胞（有大液泡），其选项中A、C不符合要求，口腔上皮细胞不是植物细胞。只有根毛区的细胞具有大液泡，能进行渗透吸水。答案：B考点2渗透系统组成分析与应用1特点（1）半透膜：可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸（2）半透膜两侧的溶液具有浓度差2（1）若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。（2）在达到渗透平衡后，若存在液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。液柱的升高所形成的静水压，就是漏斗中溶液的渗透压，溶液越浓，渗透压就越高。3（1）比较不同溶液浓度大小2①具有半透膜：②具有浓度差：特别提醒：①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。②两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。③溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移动。深化拓展：对比辨析（1）半透膜、选择透过性膜区别：①半透膜是无生命的物理性膜，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，物质能否通过取决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。（2）原生质层、原生质体①原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。例析2（2010·启东模拟）一U形管中装有两种不同的溶液R和S，并为一半透性膜（X）隔开。与S相比，R溶液浓度较低。右图中阴影的深浅即代表浓度高低。当U形管内达到平衡时，溶液表现与浓度的关系是（答题时参看下图）（）ABCD解析：由于R浓度低于S，因此开始时水由RS扩散，使S液面升高。随扩散的进行，R的渗透压增大，S的渗透压减小，液面差使S侧相对于R侧又产生了一个静水压，其中S侧的渗透压是使R侧水向S渗透的动力，而R侧的渗透压及S侧产生的静水压则是阻止水由RS扩散的阻力，当S渗=R渗+静水压时，两溶液才达到渗透平衡，但此时，S侧不仅液面高且浓度也较高。答案：B互动探究2如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是()ABCD解析：实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，所以单位时间内通过半透膜渗透进长颈漏斗中的水分子数比渗透出来的多，漏斗内液面上升。而加入酶后，将蔗糖分解为单糖，单糖分子渗透过半透膜进入玻璃槽中，使玻璃槽内液体浓度升高，一段时间后，水分子从长颈漏斗内渗出的较多，漏斗内液面下降。答案：A考点3植物细胞的吸水和失水的实验探究1提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果，得出结论表达和交流进一步探究2成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。34原因内因：原生质层具有半透性细胞渗透失水细胞壁伸缩性小原生质层伸缩性大外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度表现宏观上：植物由坚挺萎蔫微观上：质壁分离液泡（大小）细胞液颜色（浅深）原生质层与细胞壁分离5成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。6（1）选择有大液泡且最好液泡带有颜色的细胞作实验材料。（2）滴加蔗糖溶液和清水时，必须在实验桌上进行，不能在显微镜的载物台上进行。（3）本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液（此浓度下既明显出现质壁分离，又不致杀死细胞）。浓度过高，质壁分离速度虽快，但不久细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。此外，8%的食盐溶液，5%的硝酸钾溶液等也可使用。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。深化拓展：细胞吸水和失水原理的应用（1）对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于植物对水分的吸收。（2）盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至造成失水。（3）糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。（4）医用的生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。例析3用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化，下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是（）ABCD解析：本题是对“细胞质壁分离实验”的考查。解答本题时，首先应明确细胞质壁分离实验的操作步骤及实验现象，再逐项分析得出答案。选项内容指向·逐项分析A观察细胞质壁分离实验时，植物细胞应处于生活状态，若将装片放在酒精灯上加热后，细胞会死亡，无法观察到实验现象B由于细胞壁的保护作用，植物细胞浸浴到清水中也不会由于吸水过多而胀破C要使细胞发生质壁分离，外界溶液浓度应大于细胞液浓度，但也不可过高，否则会使细胞失水过多而死亡，在适宜浓度范围下，KNO3可以主动运输进入细胞而使细胞自动复原D细胞发生质壁分离不能复原时，说明细胞已经过度失水而死亡，细胞不再具有正常生理功能答案：B点评：观察质壁分离和复原实验验证的问题①可以证明一个成熟的植物细胞构成一个渗透系统，质壁分离和复原是细胞渗透失水或吸水的标志；②可以证明渗透作用发生的条件；③可以证明细胞是活的；④还可以大致测出细胞液的浓度；⑤证明原生质层的伸缩性大于细胞壁。互动探究3-1“人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊，囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”，分别用A、B、C表示，它们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30%。其中A、B的外面套一金属网笼，C的外面没有套金属网笼，如下图：把三个“人造细胞”同时放在蔗糖溶液的浓度为15%的玻璃槽中，经过一段时间后，三个“细胞”的变化分别是（）AA变大，B稍微变小，C不变BA变小，B稍微变大，C不变CA变小，B稍微变大，C变大DA变大，B稍微变小，C变大解析：本题考查渗透作用及分析、判断能力。图A细胞外溶液浓度大于细胞内溶液浓度，细胞要失水变小；图B和图C细胞外溶液浓度都小于细胞内溶液浓度，细胞要吸水变大，但因为B的外面套有金属网笼