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2019-2020年高考生物总复习 专家把脉高考与考场零失误考点8植物的水分代谢水分吸收的原理 渗透作用的证明植物对水分的运输、利用和散失 数据、图表等抽象题型的信息转换水分代谢知识在农业生产中的应用 蒸腾作用的相关证明经典易错题会诊命题角度一水分吸收的原理1 有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中，如下图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系，正确的是 考场错解C 专家把脉没有认真审题，习惯性地将透析袋体积与时间的关系选为答案，而没有进一步推理并按要求选择其蔗糖溶液浓度与时间的关系曲线。本题考查渗透作用的原理和识图能力。透析袋内盛的是蔗糖溶液，与烧杯中的蒸馏水之间存在一定的浓度差，则从烧杯向透析袋内渗透的水比从透析袋向烧杯内渗透的水多，使蔗糖溶液的浓度逐渐减小并趋于稳定。 对症下药B2 U形管中装有两种不同的溶液R及S，两者被一半透膜(X)隔开(如图所示)。与S相比，R为低渗溶液(即浓度较低)。图a中黑色的深浅即代表浓度的高低。当U形管内达到平衡时，U形管两侧溶液高度及浓度分别是怎样的(参看图b) A右侧较高，两溶液浓度相等 B右侧较高，且右侧浓度较高 C左侧较高，且左侧浓度较低 D两侧高度相等，且浓度相同 考场错解A 专家把脉认为最终达到平衡时，半透膜两侧溶液浓度应相等。忽略了半透膜右侧液面较高所导致的压强高所带来的影响。 图a中丰透膜X两侧存在浓度差，左侧水分通过半透膜X发生渗透作用，向右侧移动，右侧液面上升，当U形管内达到平衡时，即半透膜两侧作用于水分子的能量相等，R溶液渗透能+右侧液柱压强能=S溶液的渗透能+左侧溶液压强能，平衡时，右侧液柱高于左侧液柱，所以S溶液大于R溶液浓度。 对症下药B专家会诊(1)理解渗透吸水的原理重点要掌握发生渗透的前提条件，即有两种溶液体系M1、M2，中间有半透膜隔开(构成渗透系统)，就能发生渗透作用。成熟植物细胞连同外界溶液正好符合两种溶液体系(细胞液和土壤溶液)和一层半透膜(原生质层)，故可通过渗透作用吸水和失水。但不管是吸水还是失水，水分总是由相对含量多的地方通过半透膜流向相对含量低的地方，即由低浓度溶液流向高浓度溶液。 (2)注意比较半透膜与选择透过性膜的异同 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(如动物的膀胱、肠衣等)。能否通过半透膜往往取决于分子的大小。而选择透过性膜是指细胞膜等生物膜，由于膜上具有载体等结构，不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同，构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性。当细胞死亡时，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。因此半透膜与选择透过性膜是两类概念不同的膜。 它们的相同点是：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子物质通过：它们的不同点是：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过半透膜，而对选择透过性膜来说，即便是小分子，只要不是细胞所要选择吸收的，也不能通过。 (3)注意比较吸胀吸水与渗透吸水 吸胀吸水是指细胞在形成液泡之前的主要吸水方式，原理是吸胀作用，当大分子的淀粉粒和蛋白质等呈凝胶状态时，这些大分子之间有大大小小的缝隙。水分子会迅速地以扩散作用或毛细管作用等形式进入凝胶内部，具有极性的水分子与亲水凝胶结合起来，使其膨胀，这种现象叫吸胀作用。原生质凝胶的吸胀作用的大小与该物质的亲水性大小有关，蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性依次递减。因此大豆种子(含蛋白质多)比玉米种子(含蛋白质相对少)的吸胀作用要大，干燥的种子吸胀作用的力量相当大，人们用大豆等种子填入岩石裂缝中，灌水以后，大豆的吸胀力可使岩石崩裂。植物细胞形成液泡以后主要靠渗透作用吸水。这两种吸收方式及变化是考点之一，如小麦根尖四部分结构：根冠(具液泡)、分生区(液泡尚未形成)、伸长区(液泡由小变大，由多变少)和成熟区(具液泡、根毛，吸收面积大)，其主要吸水方式依次为：渗透吸水、吸胀吸水，以吸胀为主、以渗透为主。应当注意：具有液泡的细胞主要靠渗透吸水，其次靠吸胀吸水。1 以下哪种情况会发生渗透作用 干种子萌发时的吸水萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺根毛细胞吸水 水由气孔进入外界环境插在花瓶中的玫瑰花枝从瓶中吸水 洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离 兔的血液红细胞放在盐水中发生皱缩 A B C D1D解析：为成熟的植物细胞在低浓度溶液中吸水过程，红细胞在盐水中失水皱缩，水分都通过了生物膜，发生了渗透作用。干种子靠吸胀吸水；水分通过气孔(从细胞间隙中)到空气中是不透膜的；枝条吸水是由导管直接完成的，无透膜过程。2 以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是 A在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小 B滴加30的蔗糖溶液比10蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短 C发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性 D用高浓度的NaCI溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离2D解析：质壁分离所用的时间取决于膜两侧交换水的速率，而水的交换速率又取决于膜两侧溶液的浓度差，所以30蔗糖溶液比10的蔗糖溶液质壁分离所用的时间要短；用高浓度的食盐溶液能发生质壁分离现象，但由于细胞失水过多会导致死亡，不会再发生质壁分离复原现象。命题角度二渗透作用的证明1 下表资料显示四组马铃薯条分别浸入I四种不同溶液中1 h后质量转变的百分率，根据表中资料可得到的结论是 溶液 质量转变百分率 I +5 -5 -3 O A溶液I的浓度最高 B溶液的浓度较溶液高 C溶液的浓度最低 D_溶液是蒸馏水 考场错解AD 专家把脉 审题错误，认为统计结果是溶液的质量转变百分率，所以误选A，错误的理解马铃薯条在蒸馏水中质量不变，而实际上马铃薯条在蒸馏水中质量会增加。 在溶液I中质量增加，说明溶液I的浓度小于细胞液浓度，马铃薯条细胞吸水；溶液、中质量减少，说明马铃薯条细胞失水，溶液、的浓度均大于细胞液浓度，且溶液的浓度是大于溶液的；溶液中质量没有变化，说明溶液的浓度等于细胞液浓度，马铃薯条细胞溶液并非蒸馏水，因而溶液不可能是蒸馏水。 对症下药B2 一植物细胞放入KN03溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是 A此细胞是活细胞 B原生质层具有选择透过性 C发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原 D原生质层两侧溶液存在浓度差，KN03溶液浓度低于细胞液浓度考场错解AC对症下药 对质壁分离的原理不清，成熟的植物细胞之所以相当于一个渗透装置，就在于它的原生质层相当于半透膜，只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞才发生渗透失水，出现质壁分离现象，当外界溶液为KNO3时，由于细胞会选择性地吸收K+和N03-，导致外界溶液浓度下降，当外界溶液低于细胞液浓度时，就可能会发生质壁分离复原现象。 对症下药 D专家会诊首先要理解成熟的植物细胞因原生质层具有半透膜功能可以与外界溶液共同构成一个完整渗透系统；其次根据细胞内外溶液浓度大小来判断细胞是吸水还是失水，如果失水就可发生质壁分离；第三要分析溶质分子能否透过膜，如果能透膜进入细胞则在质壁分离之后亦可自动复原，如尿素、KCI、KNO3等作为外界溶液时。考场思维训练1 下列各项叙述中，不能利用质壁分离及复原实验来实现的是 A原生质层与细胞壁伸缩性大小比较 B成熟植物细胞死活的鉴别 C细胞中亲水物质含量的测定 D细胞液浓度大小的测定1C解析：质壁分离及复原过程是细胞渗透失水和吸水的过程，而非吸胀吸水。2 把蚕豆叶表皮浸在7的尿素溶液中，开始表皮细胞发生了质壁分离，然后又自动复原，发生自动复原的原因是 A原生质层受破坏 B尿素分子进入细胞 C细胞壁被破坏 D尿素溶液浓度低于细胞液的浓度2B解析：尿素分子可透过半透膜。命题角度三植物对水分的运输、利用和散失1 关于植物蒸腾作用的叙述，正确的是 A没有蒸腾作用，根系就不能吸收水分 B没有蒸腾作用，根系就不能吸收矿质元素 C蒸腾作用散失水分引起根系吸水，是消耗ATP的过程 D蒸腾作用有利于水分在导管内的运输考场错解A专家把脉对植物的吸水识记不清，成熟的植物细胞主要靠渗透作用吸水，主要决定于细胞液与外界溶液的浓度差，是一个不需要细胞代谢能量的过程；对矿质元素的吸收则需要载体协助、消耗ATP的过程，矿质元素在植物体内是溶解在水中随水分在导管内运输的。对症下药D2 下图为测定植物某生理作用的简易装置，整个装置密闭且充满水，仅细管中留有一个气泡，从标尺中可读出气泡移动的数值，这一数值反映的是 A蒸腾作用的失水量 B光合作用的耗水量 C渗透作用的吸水量 D细胞呼吸的用水量考场错解A专家把脉不能正确把握植物的吸水量和蒸腾散失量之间的关系，错误的理解二者几乎相等，而实际上蒸腾作用散失的水分最多占植物吸水量的99/100，其余的则参与其他生理作用，如植物的光合作用、呼吸作用等。 对症下药C专家会诊1水分运输：由导管运输。动力，蒸腾拉力。2水分利用：15保留在植物体内，参与光合作用和其他代谢过程。 3水分的散失：约9599通过蒸腾作用从叶表面的气孔散失到大气中。 4蒸腾作用的意义：植物吸收水分和促使水分在体内运输的主要动力，蒸腾作用的强弱与温度密切相关，当气温较高时，蒸腾作用旺盛，植物吸收水分加快，当气温降低时，蒸腾作用减弱，植物吸收水分速度减慢；可以促进溶解在水中的矿质养料在植物体内运输；降低植物体特别是叶片的温度，避免阳光的灼伤。考场思维训练1 将两株同样健壮的植物进行如下图所示的处理，假设两株植物溶液以上部分大小完全相同，实验过程中则会出现 A两植株蒸腾速率和离子吸收速率都相同 B两植株蒸腾速率和离子吸收速率都不同 C两植株蒸腾速率相同，而离子吸收速率不同 D两植株蒸腾速率不同，离子的吸收速率相同1C解析：蒸腾作用是水分通过叶的气孑L以蒸气的形式散失，而植物吸收矿质元素离子主要是由植物的根吸收的，且具有选择性。2 下列关于植物对水分吸收和利用的叙述正确的是 A植物细胞分化成熟的过程中吸水的主要方式不变 B不同生存环境下的植物，根毛细胞细胞液浓度一般不同 C所有植物都必须依靠根尖吸水，并通过气孑L失水 D蒸腾作用的强弱与光照、大气湿度等有关，但不受土壤条件影响2B解析：植物细胞在分化成熟的过程中，吸水方式逐渐由吸胀吸水为主转变为渗透吸水为主；沙漠地区生活的植物其根细胞液的浓度要比湖泊岸边生活的植物的根细胞液浓度大；植物的叶片也能吸水。探究开放题解答综合问题一数据、图表等抽象题型的信息转换1如下图取4株大小相同，来源相同，且有等量叶片的嫩枝，按图所示的方法处理：实验开始时，先将各装置的重量调到80 g，其后每隔4 h记录各装置的重量。坐标图表示实验结果如右图所示。下列叙述中错误的是 A曲线I代表C和D装置 B曲线代表B装置 C曲线代表A装置 D该装置说明叶的上表面气孑L比下表面多 解题思路从图中所示的处理方法来看，A是对照组；B只将叶片下表面涂以凡士林，则下表面气孔不能蒸腾失水，失水量要少于A组；C组叶片上下表面都涂以凡士林；D组除去叶片后在切口处也涂以凡士林，则C、D两组根本就不能蒸腾失水。这样A组失水量最多，符合右图中曲线；B组失水较少，符合曲线；C、D两组应与I曲线吻合。这样相互比较结合答案可确定A、B、C选项没有叙述错误，本实验只能说明叶片上下表面都有气孔，而不能说明其气孔数量的多少。 解答D2下图E、F、G为3个用半透膜制成的小袋，内盛有溶液甲或乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管。E和F体积相同，G体积较大，三者置于盛有溶液丙的大容器内，起初3个小玻璃管内的液面高度相同。已知三种溶液的水势高低顺序为溶液甲溶液乙溶液丙。请回答：(1)一小时后，管e和管f的液面升降变化是 A下降下降 B下降上升 C上升上升 D上升下降(2)下列曲线中能显示管f和管g内液面可能变化的是 解题思路 (1)根据渗透作用原理可知：水分子通过半透膜总是由溶液浓度低的一边向溶液浓度高的一边扩散。溶液甲和溶液乙的浓度都比溶液丙的浓度低，因此溶液甲和溶液乙中的水分子分别通过半透膜E、F、G都向溶液丙中扩散，其结果能导致管e、f、g的液面都下降。因此(1)的正确答案是A。(2)虽然管f和管g的液面都下降，但下降幅度却不同。原因是：尽管F和G内是同种溶液，但由于G的体积大于F的体积，所以G半透膜的表面积大于F半透膜的表面积，因此，G中水分子通过半透膜向溶液丙中的扩散速度比F中的快，导致了g中液面下降幅度比f中的大。故曲线 B所显示的这一变化是正确的。 解答(1)A(2)B规律总结图表、数据类题目重点考查综合解题能力，解题时需注意把握以下两点： (1)找出该题所要考查的知识背景。 (2)试图找出该题提示信息与相关知识背景之间的联系也就是该题的突破口。综合问题二水分代谢知识在农业生产中的应用1我国民间用盐渍法保存食物的原理是 ANaCl可分解细菌产生的毒素 B NaCl可抑制细菌产生毒素 CC-被细菌吸收，可杀死细菌 DNaCl使细菌失水死亡 解题思路新鲜食物腐坏的原因是细菌分解其有机物。盐渍法的作用是增大食物周围环境溶液浓度，使细菌渗透失水而死亡。盐渍和糖渍食品都是这个原理。 解答D2 测)春天移栽树苗时，常保留较少的叶片；大田生产时施肥过多常出现烧苗现象，请简要分析并解释。 解题思路移栽树苗裁减叶片是因为植物的根系吸水能力较差，尽可能的降低蒸腾作用来提高成活率；施肥过多是因为土壤溶液浓度大于根细胞液的浓度，导致失水过多出现萎蔫。 解答移栽树苗裁减叶片是为了降低植物的蒸腾作用；施肥过多导致植物的根发生渗透失水，出现烧苗现象甚至导致死亡。规律总结上述题目重点考查水分代谢在生产生活中的应用，答题时应注意盐渍法(糖渍法)保存食物及烧苗现象是考查渗透作用；而移栽植物裁减叶片是为了降低蒸腾作用。应注意把所学知识与生活实际名联系。综合问题三蒸腾作用的相关证明1以下实验研究水分在植物体内的移动情况，把洋紫苏的茎放在盛有红色染液的烧杯中，3小时后，把枝条洗净，并在距枝条底部的不同位置切出切片，含有染液的部分显示有水分经过。实验装置和结果如下图所示。 (1)水分上升的主要动力来自 ，茎部横切面显红色的结构是 。 (2)在不同外界条件下，水分向上运输的速率会有所不同，试改变两种条件，使水分移动速率加快 。 (3)给你提供数枝洋紫苏，试利用类似上述的实验，研究叶的表面积与水运输速率的关系。实验步骤： 第一步： 。 第二步：把洋紫苏的茎放在盛有红色染液的烧杯中。 第三步：2小时后，洗净枝条，并在距离枝条底部不同位置切出切片。 实验预期： 。 实验结论： 。 对实验结论的解释： 。 解题思路 (1)本实验通过将横切枝条放在红色染液中，染液可直接进入木质部导管，随蒸腾作用失水而产生拉力，染液不断上升，然后横切枝条可检测到染液到达的位置，亦可判断蒸腾作用的强弱。(2)蒸腾作用的强弱与三个因素有关：是叶面积大小，叶面积越大，气孔数目越多，蒸腾作用越强；是温度，温度越高，蒸腾作用越强；风速越大，水分散失越快。(3)要研究叶面积与水运输速率的关系，实际上是蒸腾速率，只需将枝条的叶片数目改变即可得出相应的结果。 解答(1)蒸腾作用 导管 (2)增强光照/提高温度/加大风速(3)实验步骤，第一步：取两枝生长状况相同的洋紫苏，一枝留6片叶，一枝留3片叶。实验预期：相同时间内，6片叶的洋紫苏茎中染液上升的高度约为3片叶的2倍。实验结论：植物运输水的速率与叶面积成正比。解释：叶面积越大，气孔越多，蒸腾作用越强。2 正在做瓜期的西瓜吸收的水分主要用于 A光合作用 B呼吸作用 C蒸腾作用 D C3的还原 解题思路此题考查水分的利用和散失。容易出现思维定势，误解为做瓜期的西瓜光合作用很强，所以选A项。而实际上光合作用再强，其消耗的水分最多只占植物吸收水分的5，所以该题选C项。 解答C规律总结蒸腾作用散失的水分和植物吸收的水分之间的关系是一个易考点，答题时需把握蒸腾作用散失的水占植物吸收水的绝大部分，其余少部分则参与植物的各项生理作用如光合作用、呼吸作用等。考点高分解题综合训练1如图为两个大小相同的萝卜，分别在上面挖一个大小相同的洞，并在洞内各插入一支口径与洞口相同的玻璃管，甲玻璃管内注入3 mL清水，乙玻璃管内注入3 mL浓盐水，一段时间后，两玻璃管中液面变动情况是 A甲中升高，乙中降低 B甲中降低，乙中升高 C甲、乙中均下降 D_甲、乙中均上升1B解析：萝卜细胞在清水中通过渗透作用吸收水分，玻璃管中液面下降；萝卜细胞在浓盐水中，通过渗透作用失水，玻璃管中液面升高。2 将一株成熟植物体的全部叶片剪去一半，下列哪一过程不会立即受到影响 A蒸腾作用 B水分的吸收和运输 C光合作用 D矿质元素的吸收2D解析：植株叶片是植物光合作用、蒸腾作用的主要器官。蒸腾作用促进植物对水分的吸收和水分在植物体内的运输，整株植物的叶片剪去一半，蒸腾作用减小，因此对水分吸收和运输减弱；同时光合面积减少一半，光合作用减弱。植物对矿质元素离子的吸收是主动运输过程，不受蒸腾作用影响。3 向猪膀胱注入一半30的蔗糖溶液，扎紧入口，然后将其浸入5的蔗糖溶液中，每隔半小时称一次重量，下列坐标图中，能正确表示测定结果的是3B解析：猪膀胱是半透膜，整个装置构成了一个渗透系统，由于膀胱内蔗糖溶液浓度大于外界蔗糖溶液浓度，所以水分子由5蔗糖溶液向膀胱内扩散使重量增加，当扩散到膀胱内外溶液浓度相等时，水分子由膀胱外向内扩散的水分子数与由膀胱内向外扩散的水分子数相等，膀胱内溶液重量处于稳定状态，故选B。4 将紫色洋葱表皮细胞置于30的蔗糖溶液中，光镜下所观察到的现象是 液泡逐渐变小，颜色由浅变深液泡逐渐变小，颜色由深变浅原生质层与细胞壁逐渐分离形成球形小团细胞膜、液泡膜结构明显 原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液 A B C D4A解析：因外界蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，洋葱表皮细胞将不断失水，使得液泡变小，而细胞液中色素不能随水透过原生质层，因此颜色加深。由于液泡和原生质层的不断收缩，可见现象出现，光镜下既看不清膜结构也辨不清蔗糖的成分。5下图表示在有风和无风的两种条件下，蒸腾速率和气孔大小之间的关系，在图中哪一点蒸腾作用速率与气孔大小无关 AA点 BB点 CC点 DD点5C解析：在有风条件下，随口径增大蒸腾速率不断增大，B、A两点可说明；在无风条件下的C点前后，气孔口径不管大小如何，蒸腾速率达到最大值。6 某人得了疟疾，疟疾是由疟原虫引起的一种血液传染病，疟原虫寄生在人的红细胞中，为了确诊是否是由疟原虫引起的疟疾病，就要让红细胞破裂，观察红细胞是否真的含有疟原虫。你认为下列哪一种方法最适于让细胞破裂 A用超声波击破红细胞 B将细胞置于蒸馏水中 C将红细胞置于1的NaCl溶液中 D用激光照射红细胞6B解析：要观察红细胞中有无疟原虫，只有让红细胞破裂，最简单的方法就是让其吸水胀破。7 现有一种由人工制成的膜，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。(1)请用上述试剂和用品设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜，请用示意图表示(加图注)。 (2)实验结果预测及分析 ； ； ； 。7(1)下图所示。(2)实验结果预测及分析：一段时间后，袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过解析：本题给出的“人工膜”，其性质是“未知的”，要求依据给定的条件去鉴定分析。在渗透装置中，当膜两侧的溶液具有浓度差时，由于单位体积低浓度溶液中的水分子比单位体积高浓度溶液中的水分子多，水分子可以通过半透膜从低浓度溶液一方向高浓度一方扩散。从上述知识背景不难看出，探究淀粉溶液中的淀粉和稀碘中的碘能否透过“人工膜”，需要设计一个渗透装置，从试题所提供的试剂和用品看，设计一个渗透装置的条件是充分的。正确的装置可以是不同的，但必须用“人工膜”将淀粉和稀碘溶液分隔开，且需确保两种溶液不会通过膜以外的缝隙相混，否则不能得出正确的结论。对实验结果的预测及分析必须严密。一是必须以预测的实验现象为依据，分析淀粉和碘能否透过膜的结论；二是对各种可能出现的实验现象都必须作出预测和分析，否则，同样可能得不出正确结论。考点小资料水分代谢知识在农业生产实践及生活中的应用 (1)对农作物合理灌溉，既是满足作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液浓度，促进水分的吸收。 (2)盐碱地中植物因缺水而不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这些是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，这样，根就不易吸水甚至失水而造成“烧苗”现象。 (3)夏季中午叶的气孔关闭，是为了减少水分的过分蒸腾。 (4)农民在移栽白菜等植物时往往去掉一些大叶片，是因为刚栽的白菜的根不能很快从土壤中吸水，去掉几片大叶片可以减少水分散失，以避免造成刚栽的白菜体内失水过多死亡，从而提高成活率。 (5)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不变质的原因是在食品的外部形成很高浓度的溶液，使微生物(如细菌)不能在上面生存、繁殖。(6)用浓度较高的糖或盐溶液腌制食品，细胞大量失水死亡，细胞膜失去选择透过性，糖或Na-大量进入死细胞，使腌制食品具甜味或成味。植物必需的矿质元素 植物对矿质元素的吸收矿质元素的吸收与呼吸作用的关系 植物对矿质元素的利用矿质代谢与其他生理过程的综合考查矿质代谢知识在农业生产中的应用经典易错题会诊命题角度一植物必需的矿质元素1 长状态相同的两组番茄幼苗，置于表中所列A、B两种培养液中，在相同的适宜条件下培养，甲组用A培养液，乙组用B培养液。 (1)若干天后发现，两组番茄苗下部叶片颜色不同，甲组呈 ，乙组呈 。 (2)为了证明发生此现象的原因，分别取两组不同颜色的等量叶片提取、分离叶绿体色素。层析结果表明，两组叶片的类胡萝卜素颜色相同，但是乙组叶绿素的颜色比甲组的 ，其原因是 。 (3)该实验所采用的方法可用来研究 。 考场错解略 专家把脉不能根据表中所提供营养成分结合植物必需矿质元素及其作用进行正确分析而错答。从表中不难看出，A培养液中含有N、P、K、S、Ca、Mg等大量元素及Fe、Cl等微量元素，B培养液与A培养液相比较仅缺 Mg。所以A培养液为完全培养液，B培养液为缺Mg培养液，这样培养的番茄甲组因有Mg供应，叶绿素能正常合成，叶片呈绿色；而乙组因无Mg供应，新生叶片的叶绿素只能由下部的老叶片中转移才能合成，故下部叶片呈黄色。用完全培养液和缺少某种元素的培养液进行水培对照实验，是检验该元素是否为植物必需的矿物质元素的最常用方法。 对症下药(1)绿色黄色 (2)浅缺Mg导致下部叶片叶绿素分解，Mg被运至上部叶片中，造成下部叶片叶绿素含量减少 (3)某种元素是否为植株必需的矿质元素2 下面列出的为“确定元素X是否为植物所必需的矿质元素”的实验方案，其中最科学合理的设计是 以土壤为基质盆栽，浇缺少元素x的“完全营养液”； 以沙土为基质盆栽，浇缺少元素X的“完全营养液”； 不用基质，只用缺少元素x的“完全营养液”； 以土壤为基质分盆栽，浇蒸馏水； 以沙土为基质盆栽，浇完全营养液； 不用基质，只用完全营养液； 不用基质，只用含X的蒸馏水； 不用基质，只用蒸馏水。 A以为实验组，为对照组 B以为实验组，为对照组 C以为实验组，为对照组 D以为实验组，为对照组 考场错解ABD 专家把脉不明白溶液培养法的原理，要鉴定元素 X是否是植物生长所必需的，实验组应为只缺少X的完全培养液，对照组为空白对照，即含有全部必需矿质元素的完全培养液。土壤和沙土中含有植物生长所需的全部必需矿质元素，因此不能作为实验组；而不用基质，只用含X的蒸馏水做实验组，则会使植物因缺乏其他必需矿质元素而不能正常生长，导致干扰实验结果，所以也不对。答题时要注意运用对照实验思想，科学有效地控制单一变量，确保实验结果的出现只是由所控制的单一变量引起的。实验组是受到单一变量处理的，对照组利用空白对照即可。 对症下药C专家会诊解此类题要注意以下几点： 1明确题意；了解命题意图。 2识记并理解矿质元素概念，植物必需的矿质元素有哪些。 3一般判断某元素是否为某植物必需的矿质元素所用方法为溶液培养法，即将生长状况正常且相同的该植物幼苗均分为两组分别培养在完全培养液和缺某元素的培养液中，一段时间后，在缺素培养液中培养的幼苗如果生长发育异常即表现出缺素症状，就向培养液中补充该元素继续培养，如果恢复正常(与对照组相似)说明该元素为该植物必需的矿质元素。考场思维训练一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间试验。除施肥不同外，其他田间处理措施相同。实验结果如下表：地块施肥情况小麦收获量田尿素55.56乙磷酸二氢钾65.26丙磷酸二氢铵56.88丁硫酸铵55.44戊不施肥55.11从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是 AK B N CP DS1A解析：甲、丙、丁组与戊组(不施肥)对照，产量相差无几，说明该农田不缺N、P、S，只有乙组产量增加显著，说明该农田缺K。命题角度二植物对矿质元素的吸收1 下图表示植物根细胞在一定时间内吸收K一与某些条件之间的关系，纵坐标表示吸收速率，横坐标表示某种条件，假若其他条件均为理想状态，能正确表示横坐标依次是载体数量、氧气浓度和呼吸作用强度的一组是 A B C D 考场错解D 专家把脉图文转换能力差，曲线的起点氧分压为零，根细胞可通过无氧呼吸供能，所以根对矿质元素的吸收速率并不为零。首先要分析四条曲线，找出K一吸收与载体、氧气和呼吸作用的关系曲线各是哪条。因为K一的吸收需要能量和栽体，曲线为一条水平线，显然不符合题意；曲线是当横坐标为O时，纵坐标也为O，当横坐标达到一定程度后，纵坐标为固定值，这条显然是与载体有关；从曲线可以看出，当横坐标为O时，纵坐标不是 O，说明与氧气有关，当氧气为O时植物体可以利用无氧呼吸和光合作用产生的ATP供能去吸收K-；曲线可以看出，随着呼吸作用强度的增强，吸收的K-也在不断增加。 对症下药C2 列有关生物新陈代谢的叙述，正确的是 A完成有氧呼吸所需要的酶由线粒体DNA指导合成 B植物根系吸收矿质元素的速率与土壤溶液中矿质离子的浓度成正比 C用15N标记的蛋白质饲喂小白鼠，一段时间后可在其肝糖元中发现15N D用“C02研究玉米的光合作用过程，最早在C4化合物中检测到14C考场错解AB专家把脉 对矿质元素的吸收方式不熟悉导致失误，根对矿质元素的吸收方式为主动运输，吸收速率取决于载体的数量及能量的供应，与矿质元素离子的浓度无关。有氧呼吸所需要的酶如果在原核生物体内如硝化细菌则全由拟核DNA指导合成，如果在真核生物体内也主要由核DNA指导合成，线粒体DNA-般只能合成自己所需蛋白质的10，因此又被称为半自主性细胞器，肝糖原中没有N元素。玉米为C4植物，其C的转移途径为对症下药 D专家会诊1根对矿质元素的吸收主要由根尖成熟区表皮细胞完成。 2吸收方式是主动运输，需要载体和能量。 3植物对矿质离子的选择性吸收，是遗传决定的。 (1)选择性吸收的表现 (2)选择性吸收的原因：植物细胞对离子的选择吸收与细胞膜上载体的种类和数量有关，而与土壤溶液中离子的数量无关。 (3)由于土壤性质和不同作物种植长期施肥的原因，土壤的酸碱度会发生变化。 植物对水分和矿质元素的吸收原理、方式不同，故是两个相对独立的过程。考场思维训练1 下列因素对植物吸收矿质离子的速率影响最小的是 A根尖的年龄 B根毛的数量 C土壤通气量 D蒸腾作用1D解析：理解根对矿质元素吸收速率的影响因素，注意从内因和外因两个角度分析。根尖的年龄和土壤通气量影响呼吸作用，从而影响能量供应，影响主动运输吸收矿质离子。根毛数量的多少决定了根吸收矿质元素的表面积的大小，也会影响离子吸收的速率。蒸腾作用主要影响水分的吸收，对矿质离子的影响不大。2 如下图所示，已知两装置内溶液中的和的浓度大大低于大麦根细胞内和的浓度，如果通过导管向B瓶内通人O2，向A瓶通人N2，则B瓶内大麦根细胞吸收和的速度不断加快，而A瓶内大麦根细胞吸收和的速度不断减慢。但是，不管哪组大麦根，同一时间内吸收的总是高于，上述实验表明、：(1)两种离子是通过 方式被吸收的。(2)随着A瓶通过N2，瓶内大麦根细胞对和的吸收速度不断减慢的原因是 。(3)根对同一种盐的阴阳离子的吸收速度不一样。这与细胞膜的 有关。(4)小麦根细胞膜上运载 的载体多。2(1)主动运输(2)N2抑制大麦根细胞的细胞呼吸，从而影响主动运输(3)选择透过性 (4) NH4+ 解析：从大麦根细胞内外的NH4+和S042-的浓度看，是逆浓度梯度吸收的，从甲、乙两瓶分别通入02和N2的差异看，与细胞呼吸密切相关，可知这两种离子的吸收方式一定为主动运输。主动运输需要载体协助，由于载体的种类及数量上的差异，就表现出对矿质元素离子吸收的选择性。命题角度三矿质元素的吸收与呼吸作用的关系1 下降会引起植物对矿质元素的吸收减缓，其原因是 A降低了呼吸强度 B降低了部分蛋白质活性 C降低了蒸腾作用强度 D改变了植物对矿质元素的吸收方式 考场错解C 专家把脉对植物吸收矿质元素的动力和运输动力不会区分，吸收动力是呼吸作用，而运输动力才是蒸腾作用。温度下降会导致呼吸酶的活性下降，从而会降低呼吸强度，因此会导致对矿质元素的吸收减缓。对症下药ABD2 宜温度下，采用完全营养液培养黄瓜幼苗，研究营养液中氧含量变化对K一吸收速率的影响。实验结果如下图，分析并回答下列问题。 (1)黄瓜幼苗根系细胞吸收K+的方式是 ，图中ab段为此提供的依据是 ，表明该过程需要 。曲线bc段限制K+吸收速率的内在因素是 。 (2)植物的生长都有一个最适温度。在氧含量等条件稳定、适宜的情况下，研究在1040范围内的温度变化对黄瓜幼苗K+吸收速率的影响，预期K+吸收速率变化的趋势是 。 (3)如用缺少某种矿质元素的营养液培养一段时间后，黄瓜幼苗的茎尖和新生嫩叶首先出现坏裂斑点，则缺乏的元素可能是 。 考场错解略 专家把脉 不能进行思维的正确迁移，即O2含量与呼吸强度及呼吸强度与吸收速率的关系在思维中的迁移转换而错解。(1) K+的吸收方式是主动运输，曲线ab段说明K+的吸收速率随氧含量的增加而增加，隐含地说明K+。的吸收需呼吸供能。bc段K+的吸收速率达到饱和是因为根细胞膜上K+的载体有限。(2)温度影响酶活性从而影响呼吸速率，酶活性有一最适温度，则K+吸收有一最快速率。(5)新生器官或幼嫩组织出现缺素症状，显然是因为缺乏不再利用的矿质元素。 对症下药 (1)主动运输K+的吸收速率随氧含量的增加而增加能量根部细胞膜上运输K+。的载体数量(2)10到最适温度范围内，随温度的升高而升高；超过最适温度，随温度的升高而降低(3)Ca或Fe专家会诊由于根细胞的呼吸作用是根吸收矿质元素的动力，因此，凡是影响根细胞呼吸作用的因素，必然影响根对矿质元素的吸收。如缺氧或低温等情况下均可影响对矿质元素的吸收。考场思维训练下图是胡萝卜在不同含氧情况下从溴化钾溶液中吸收 K+和Br-的坐标曲线，请根据下图回答：(1) K+和Br-进入细胞的方式是 ；(2)细胞对矿质元素的吸收除与 密切相关外，还与 的多少有关；(3)氧从O升至208，K+、Br-增至100，但氧从208增至434时，K+和Br-只分别增加17和16。由此说明 。(1)主动运输(2)有氧呼吸(能量) 载体 (3)氧浓度为208以下时，限制K+和Br-吸收的是能量供给；在氧为208以上时，限制K+。和Br-吸收的是运输这两种离子的载体解析：由图可见当氧为O时，两种离子均不吸收，随着含氧量的增加，吸收的K+和Br-愈来愈多。可见氧决定K+和Br-的吸收与否和吸收多少，而与氧有关的是有氧呼吸，所以K+和Br-进入细胞的方式为主动运输。这种方式消耗呼吸作用所释放的能量，氧浓度由208提高到434。而K+和Br一的吸收增加不多的原因是与主动运输的载体有关。这也说明在氧浓度为208以下时，限制K+和Br吸收的是能量供给；在氧浓度为208以上时，限制K+和Br-吸收的是运输这两种离子的载体。命题角度四植物对矿质元素的利用1 对植物嫩叶所必需的矿质元素Fe和Mg的来源的叙述，正确的是 AFe和Mg既来源于土壤又来源于老叶 BFe和Mg来源于土壤，Mg又可来源于老叶 CFe和Mg只来源于土壤，不能来源于老叶 DFe和Mg来源于老叶，Mg又可来源于土壤 考场错解A 专家把脉对Fe和Mg的利用特点不熟悉，错选矿质元素都必须由植物的根部从土壤中吸收，Fe和Mg的不同之处在于，Fe一旦进入植物体的某一部位后便结合成稳定化合物，不能被再度利用，而Mg进入植物体后形成不稳定化合物，分解后可被植物再度利用，特别是当植物体幼嫩的部分缺乏该元素时，老叶中能移动的元素都转移给幼叶使用。 对症下药B2 生物实验老师从花店买来一盆米兰，几周后发现老叶依然油绿，新生叶有发黄现象，请你诊断一下病因并提出治疗的措施缺水缺阳光缺镁缺铁 浇足水，放在阳光下浇一定浓度的MgS04溶液浇一定浓度的FeCl3溶液 A B C D 考场错解BC 专家把脉认为缺阳光，会导致叶绿素分解而使叶片发黄，缺镁会导致叶绿素合成不足而发黄，而实际上若缺阳光，会引起叶绿素分解而使叶片发黄，但老叶也会发黄；若缺镁，叶绿素不能合成，由于镁可以在植物体内移动，表现为老叶变黄。上述现象与题意不符。铁在植物体内不能移动，不能重复利用，因此缺铁老叶依然油绿，新叶发黄，然后对症治疗，缺什么补什么。 对症下药D专家会诊矿质元素进入植物体后，从作用角度看，主要有两方面：一是参与植物细胞的构成，如Mg是构成叶绿素的成分；二是能调节细胞的代谢活动。从矿物元素离子在植物体内存在的状态看，主要有三种状态：一是在植物体内呈离子状态存在，如K+：二是在植物体内形成了不稳定的化合物，如Mg2+参与构成的叶绿素就是一种不稳定的化合物，它的合成与分解主要取决于外界环境中的光照和温度等因素，老叶及秋后植物叶片中的叶绿素大部分都被分解了，所以叶片呈现出黄色(类胡萝卜素的颜色)：三是在植物体内形成了稳定的化合物，不易分解。前两者由于矿质元素在植物体内呈离子状态或形成不稳定化合物的形式存在，因而当这一类元素缺乏时植物表现出幼叶正常，老叶先受伤害的症状，后者由于在植物体内形成了稳定的化合物，不易分解，所以，当这一类矿质元素缺乏时，植物表现出幼叶先受伤害而老叶正常的现象。考场思维训练1 已知落下的叶子中某矿质元素的含量显著少于叶落前的含量，而另一种微量元素的含量几乎不变。则这两种元素分别是 A氮和钙 B氢和铁 C钾和铁 D磷和镁1_C解析：K、N、P等可被再利用的元素在叶落前已被转移到植物的幼嫩部位；Ca、Fe等不能再利用的元素，在植物体内形成稳定的化合物，在叶落前后含量基本不变。其中Ca属于大量必需元素，Fe属于微量必需元素。2 把菜豆幼苗放在含32P的培养液中培养，一小时后测定表明，幼苗各部分都含32P。然后将该幼苗转移到不含32P的培养液中，数天后32P A不在新的茎叶中 B主要在新的茎叶中 C主要在老的茎叶中 D主要在老的根中2B解析：P在植物体内就是与其他物质形成了不稳定的化合物，当这种化合物分解以后，其中的P可以转移到新的部位，被再度利用。探究开放题解答综合问题一矿质代谢与其他生理过程的综合考查1对小麦由孕穗期进入开花期生理状态的叙述，恰当的是 A 对水分的需要量不变 B对P、K的需要量不变 C同化作用仍然大于异化作用 D营养器官的生长加快，为生殖器官提供更多的营养 解题思路 同一植物在不同生长发育时期对水分和矿质元素的需求量都不同，在营养生长期，营养主要供给营养器官，只有在开花后，营养才主要供给生殖器官。在开花期之前，植物处于营养生长的旺盛期，同化作用大于异化作用。 解答C2将重量相同的小麦幼苗置于装满含有全部矿质元素的培养液甲、乙两支试管中，都用较强的光照射，只是把甲试管置于15、乙试管置于20的条件下，培养若干天，结果乙试管中小麦幼苗重量比甲试管的增加较多，原因是 A甲的幼苗光反应产物少，限制了C02的固定，形成有机物少 B乙的幼苗光反应产物多，有利于C02的固定，形成有机物多 C乙的温度较高，能提高酶的催化效率，促进光合作用，促进矿质元素吸收，形成有机物多 D甲的温度较低，限制了光反应，合成有机物多 解题思路通过题干所述，相同的小麦幼苗培养在相同的完全培养液中，给予相同的光照，所不同的是温度。很显然，20与15相比较，酶的催化效率较高，呼吸强度较高，矿质元素的吸收速率较高，同时光合速率也高，这样合成的有机物相对较多。故乙试管幼苗比甲试管幼苗的重量增加较多。 解答C规律总结此类题应注意把握矿质代谢与下列生理作用之间的关系： (1)矿质代谢与水分代谢是两个相对独立的过程。二者有联系，如矿质元素必须溶于水以离子形式才能被吸收，矿质元素运输的动力是蒸腾作用，矿质元素含量的多少则直接影响根细胞液的渗透压，进而影响植物的吸水能力。 (2)矿质元素的吸收与呼吸作用的关系。由于其吸收方式为主动运输，故需要消耗能量，能量由呼吸作用提供，所以呼吸作用又是矿质元素吸收的动力。 (3)矿质元素与光合作用的关系。适当的提高必需矿质元素的含量会提高光合作用效率。如N元素是ATP、NADPH和光合作用相关酶的组成元素：而Mg元素则是组成叶绿素的原料。综合问题二矿质代谢知识在农业生产中的应用1植物根对矿质元素的吸收与根的呼吸作用有关，下列哪种条件更有利于根对矿质元素的吸收 A疏松的土壤 B板结的土壤 C水淹的土壤 D缺氧的土壤 解题思路矿质元素的吸收是主动运输过程，需要呼吸供能，疏松土壤(中耕松土)使土壤通气状况良好，促进细胞呼吸，有利于根对矿质元素的吸收。 解答A2如图表示土壤中“甲”矿质元素浓度与植物生长速率的关系，在土壤中“甲”元素的浓度分别为A、B、C、D中的什么浓度下施含有“甲”元素的肥料最有利于植物生长 解题思路 由图示曲线看出：在oB范围内随甲元素浓度增加，植物生长速率增大，在BD范围内，甲元素浓度增加，植物生长速率保持不变，当甲元素浓度越过 D时，植物生长速率随甲元素浓度增加而降低，在A浓度下施用含甲元素的肥料最有利于植物生长。 解答A规律总结此类题重在考查矿质代谢与农业生产之间的联系，应注意把握施肥时所要注意的两个原则：要适时(要根据植物的生长季节施肥)、适量(过少，则不能满足作物的需求：过多，则首先是浪费资源且易造成烧苗现象，并容易导致土壤板结，带来环境污染)等。考点高分解题综合训练1 植物吸收矿质元素会受到内外因素的影响，下列叙述错误的是 A呼吸抑制剂可降低植物对矿质元素的吸收 B在一定范围内，植物对矿质元素的吸收随温度的增加而增加 C根吸收水分和吸收矿质元素是没有关联的 D光合作用受阻一定时期后，有机物缺乏，影响根吸收矿质元素1C解析：植物吸收矿质元素离子是主动运输过程，主动运输需载体协助、消耗能量，能量由植物细胞吸收提供，温度、02浓度、pH、呼吸抑制剂等因素都能影响植物的细胞呼吸，从而影响根对矿质离子的吸收。植物根吸收水分和吸收矿质元素离子是两各相对独立的过程，二者既存在区别，又有联系，如矿质元素溶于水才能被根吸收，在植物体内随水在导管内运输，根对土壤溶液中离子的吸收影响根对水的 吸收。2 将西红柿苗置于既缺Mg又缺Fe的营养液中培养，经过一段时间后，缺素症状分别出现任 A老叶片和新叶片B新叶片和老叶片 C全部叶片 D不能确定叶片2A解析：Mg为可再利用的元素，可从老叶转移到新叶；Fe为不可再利用的元素，不能从老叶转移到新叶。3 下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K+和NO3-的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量的不同冈素分别是 A载体数量、能量 B能量、载体数量 C载体数量、离子浓度 D能量、离子浓度3B解析：同一曲线的差异与横坐标有关即呼吸强度一氧气一能量；不同曲线之间差异只能是载体数量的差异决定。4 植物叶片从幼到老的整个生命活动过程中 A有机物输出也输入，矿质元素只输入 B有机物只输出，矿质元素只输入 C有机物只输出，矿质元素输入也输出 D有机物与矿质元素都既输入，又输出严4D解析：将个体发育和新陈代谢各生理过程进行综合分析。5 将长势相同的3株蚕豆幼苗分别培养在相同的培养基中，开始测得它们对K+和H2O的吸收基本相同。随后对3株幼苗分别作如下处理：将甲株幼苗剪去部分叶片；给乙株幼苗注射“呼吸阻断剂”；在丙培养基中添加高浓度的KHCO3溶液。则 A对吸水没有影响的是乙，吸水量减少的为丙 B对吸水没有影响的是丙，吸K+量增加的为甲 C严重影响吸K+量的是乙，因为呼吸作用加强 D吸收K+量有所增加的是甲，因蒸腾作用减少5A解析：根据水分代谢和矿质代谢的原理进行综合分析。6 作物叶片中的营养元素浓度与作物产量之间的关系可用下图中的变化曲线表现，以下分析正确的是 A施肥量与作物产量成正比关系 B当土壤板结时，作物营养素含量处于e段 C作物叶片营养素浓度处于x点时，是作物获得高产的最低养分浓度 D作物叶片营养素浓度处于d段时，农田周围环境不会受到营养素的污染6C解析：X点叶片所含营养元素浓度刚好满足最大产量的最低需求。7 为验证“镁是植物生存的必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路，请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么?再写出你的设计思路。 (1)实验一：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照组容器内盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。 (2)实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有沙性土壤的容器中(沙性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，对照组浇以蒸馏水，实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。(3)实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有沙性土壤的容器中(沙性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。(4)下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路。7