植物對水分的吸收和利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．識記植物細(xì)胞吸水和

植物對水分的吸收和利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1識記植物細(xì)胞吸水和失水的原理。2識記水分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸、利用和散失。3知道合理灌溉在生產(chǎn)和生活實(shí)踐中的應(yīng)用。 【學(xué)習(xí)障礙】1理解障礙(1)如何理解原生質(zhì)與原生質(zhì)層、擴(kuò)散與滲透、半透膜與選擇透過性膜等概念？(2)如何理解滲透作用的原理以及植物細(xì)胞吸水和失水的條件？2解題障礙(1)用滲透作用等概念分析解釋某些現(xiàn)象。(2)用植物吸水和失水的原理解決生產(chǎn)實(shí)際問題。 【學(xué)習(xí)策略】1理解障礙的突破(1)用“并列比較法”理解半透膜與選擇透過性膜、原生質(zhì)與原生質(zhì)層、擴(kuò)散與滲透的區(qū)別。半透膜與選擇透過性膜的區(qū)別異中求同：二者都是限制性的透過膜。同中求異：半透膜是指某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜(如動(dòng)物的膀胱膜、腸衣、雞蛋的卵殼膜、花生種皮等)。而選擇透過性膜主要是由于膜上具有一些運(yùn)載物質(zhì)的載體，因?yàn)椴煌?xì)胞膜上含有載體的種類和數(shù)量不同，即使同一細(xì)胞膜上含有的運(yùn)載不同物質(zhì)載體的數(shù)量也不同，因而表現(xiàn)出細(xì)胞膜對物質(zhì)透過的高度選擇性。當(dāng)細(xì)胞死亡時(shí)，膜便失去選擇透過性成為全透性。因此，半透性與選擇透過性是兩個(gè)明顯不同的概念。原生質(zhì)與原生質(zhì)層的區(qū)別異中求同：二者都是構(gòu)成細(xì)胞的有生命的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)。同中求異：原生質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)，可分化為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等部分，細(xì)胞壁不屬于原生質(zhì)。一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞可以看成是一團(tuán)原生質(zhì)。成熟的植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)稱為原生質(zhì)層，可以看作是一層選擇透過性膜，它不包括細(xì)胞液這部分。自由擴(kuò)散與滲透的區(qū)別異中求同：二者都是物質(zhì)經(jīng)過膜擴(kuò)散的方式。物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散，如O2由細(xì)胞外通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程，在細(xì)胞內(nèi)O2仍可進(jìn)一步擴(kuò)散，與過膜與否無關(guān)。同中求異：自由擴(kuò)散是小分子物質(zhì)過膜的一種方式。滲透是水等溶劑分子從低濃度溶液一方通過半透膜(或選擇透過性膜)進(jìn)入高濃度溶液一方的過程，是擴(kuò)散的一種特殊方式，進(jìn)行擴(kuò)散的物質(zhì)僅限于“溶劑分子”，還必須通過半透膜(或選擇透過性膜或原生質(zhì)層)。(2)用“實(shí)驗(yàn)分析法”理解滲透作用的原理以及植物細(xì)胞吸水和失水的條件。通過人工滲透作用的實(shí)驗(yàn)裝置可以看出：滲透作用發(fā)生的兩個(gè)條件，一是具有半透膜；二是半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差。通過實(shí)驗(yàn)我們不難發(fā)現(xiàn)一個(gè)成熟的植物細(xì)胞具備發(fā)生滲透作用的條件，由此可以說一個(gè)成熟的植物細(xì)胞就是一個(gè)活的滲透系統(tǒng)。植物細(xì)胞的吸水和失水遵循滲透作用的原理。半透膜只允許水或其他溶劑分子通過，而溶質(zhì)分子難以通過；滲透是水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴(kuò)散，因此半透膜兩邊的濃度差是滲透作用的前提，它決定了水分子的滲透方向和數(shù)量。滲透作用為什么能使水分子從低濃度向高濃度轉(zhuǎn)移呢?一般講的濃度是溶質(zhì)的濃度，而滲透的物質(zhì)是溶劑分子。溶質(zhì)的濃度越高(實(shí)驗(yàn)裝置的漏斗內(nèi)的溶質(zhì))，相對地說單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)越少；反之溶液濃度越低(實(shí)驗(yàn)裝置的燒杯內(nèi)的溶液)，相對地說單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)越多。溶劑分子在滲透過程中由單位體積分子數(shù)多的地方向分子數(shù)少的地方擴(kuò)散。因此，就一般所講的濃度而言，滲透作用中的溶劑分子(例如水分子)從低濃度向高濃度滲透。成熟的植物細(xì)胞從結(jié)構(gòu)上看，細(xì)胞壁是全透性的，細(xì)胞膜、液泡膜是選擇透過性膜，加上兩膜之間的細(xì)胞質(zhì)所構(gòu)成的原生質(zhì)層，可以看成是一層選擇透過性膜，而液泡中含有有機(jī)酸、生物堿、糖類、無機(jī)鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，因此細(xì)胞液具有一定的濃度。由此可以看出植物細(xì)胞具備發(fā)生滲透作用的條件，所以植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)。當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，即表現(xiàn)為滲透吸水，這是植物細(xì)胞吸水的主要方式。根據(jù)滲透吸水原理，我們可以用不同濃度的溶液處理植物細(xì)胞，判斷其吸水或是失水，可以通過質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和探索，并以此來進(jìn)一步測定細(xì)胞的滲透壓或細(xì)胞液的濃度，判斷細(xì)胞的生活狀況是死是活等。(3)理論聯(lián)系實(shí)際理解在移栽樹木時(shí)應(yīng)注意的問題。在學(xué)習(xí)完水分的吸收和利用知識后，要應(yīng)用所學(xué)的知識來解決常見的生產(chǎn)實(shí)踐問題。在移栽樹木時(shí)，由于要損傷一些根，影響了對水分的吸收，因此，要采取措施盡量減少水分散失，以保持體內(nèi)水分平衡。這樣在移栽時(shí)要去掉部分枝葉，或在傍晚、陰雨天進(jìn)行，以降低蒸騰作用；此外為了增加水分的吸收，要盡可能帶土移栽；以免損傷更多的幼根，促進(jìn)水分的吸收。2解題障礙(1)用“對號入座法”解有關(guān)滲透現(xiàn)象的題。例1下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是A水分子通過細(xì)胞壁B氨基酸分子通過細(xì)胞膜CK通過原生質(zhì)層D水分子通過原生質(zhì)層解析：用“對號入座法”解。滲透作用是指水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴(kuò)散，在供選答案中，水是溶劑分子，原生質(zhì)層可當(dāng)半透膜看待。K和氨基酸通過膜為主動(dòng)運(yùn)輸，細(xì)胞壁具有全透性，顯然也不是滲透作用。答案：D(2)用“類比分析法”解植物吸水和失水的原理及生產(chǎn)實(shí)際的問題。例2如下圖所示，在U型管中部C處裝有半透膜，在 a側(cè)加入細(xì)胞色素C分子 (分子量為1.3萬道爾頓的蛋白質(zhì))水溶液(紅色)，b側(cè)加入清水，并使a、b兩側(cè)液面高度一致，經(jīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將是Aa、b液面一致，b側(cè)無色Ba、b液面一致，b側(cè)紅色Ca液面低于b，b側(cè)紅色Da液面高于b，b側(cè)無色解析：用“類比分析法”解。此題是以上述簡單的實(shí)驗(yàn)情境模擬現(xiàn)實(shí)，全面考查了滲透作用原理。圖中已知條件有：c處為半透膜，半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差，且a側(cè)濃度>b側(cè)濃度，依據(jù)滲透作用原理，水分子總的滲透方向表現(xiàn)為b側(cè)至a側(cè)，故一段時(shí)間后，結(jié)果將是a側(cè)液面高于b側(cè)液面。另外，根據(jù)半透膜的性質(zhì)，水分子能通過，但大分子的細(xì)胞色素C分子不能通過，故b側(cè)仍為無色。所以，本題答案選D。答案：D點(diǎn)評：(1)對上題可以作這樣變形：a側(cè)細(xì)胞色素C分子溶液濃度為10%，b側(cè)不加入清水而是加入濃度為10的蔗糖溶液，則一段時(shí)間后結(jié)果將是Aa、b液面一致Ba液面低于b液面Ca液面高于b液面D無法確定此題很容易誤選A，或選擇D答案。表面上看a、b兩側(cè)溶液濃度是相等的，但是由于兩側(cè)溶液溶質(zhì)分子大小不同，同質(zhì)量的兩種物質(zhì)的分子數(shù)就不同。水分子的滲透方向取決于半透膜兩側(cè)的溶液濃度，其本質(zhì)是取決于兩側(cè)水分子密度。選A錯(cuò)誤在于機(jī)械地理解了溶液的濃度。由于細(xì)胞色素C分子遠(yuǎn)大于蔗糖分子，因此，相同體積溶液中的水分子在相同時(shí)間內(nèi)從a側(cè)向b側(cè)通過的水分子數(shù)多于b側(cè)向a側(cè)通過的水分子數(shù)，總之，水分子從密度高的一側(cè)向密度低一側(cè)擴(kuò)散是總的趨勢，故應(yīng)選答案B。(2)對上題又可作這樣變形：a側(cè)不加細(xì)胞色素C分子溶液而加入濃度為10%葡萄糖溶液，b側(cè)仍然加入濃度為10%的蔗糖溶液，(半透膜c允許溶劑和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過)，則開始和一段時(shí)間后液面的情況是A先a液面高于b液面，后a液面高于b液面 B先b液面高于a液面，后b液面高于a液面C先a液面高于b液面，后b液面高于a液面D先b液面高于a液面，后a液面高于b液面此題包括兩種分子的擴(kuò)散，一是水分子的擴(kuò)散，二是葡萄糖分子的擴(kuò)散。由于蔗糖分子大于葡萄糖分子，因此，相同體積溶液中的水分子在相同時(shí)間內(nèi)從b側(cè)向a側(cè)通過的水分子數(shù)多于a側(cè)向b側(cè)通過的水分子數(shù)，實(shí)際上，a側(cè)的葡萄糖分子同時(shí)也向b側(cè)擴(kuò)散，但由于葡萄糖分子比水分子大，其擴(kuò)散速度就稍慢一些，所以先a液面高于b液面，后b液面高于a液面，故應(yīng)選答案C。可見，對滲透作用原理的理解，應(yīng)抓住其兩個(gè)基本條件作必要的延伸和拓展。 【同步達(dá)綱練習(xí)】1能夠稱之為滲透作用的是A鉀通過原生質(zhì)層B氧氣通過細(xì)胞壁C水通過原生質(zhì)層D水分子通過細(xì)胞壁2下圖表示某植物相鄰的3個(gè)細(xì)胞，其細(xì)胞液濃度依次為A>B>C，正確表示它們之間水分子滲透方向的是3下圖中E、F、G為三個(gè)用半透膜制成的小袋，E、F體積相同，G體積較大。開始時(shí)3個(gè)小玻璃管內(nèi)的液面高度相同，且三種溶液的濃度關(guān)系為溶液甲<溶液乙<溶液丙，則：(1)1小時(shí)后，管e和管f的液面升降變化是A管e下降，管f下降B管e下降，管f上升C管e上升，管f上升D管e上升，管f下降(2)下圖中曲線能表示管f和管g內(nèi)液面可能變化的是4用2 molL的乙二醇溶液和2 molL的蔗糖溶液分別浸浴某種植物細(xì)胞，觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象，得到原生質(zhì)體體積的變化情況如下圖所示。請回答：(1)原生質(zhì)體體積在AB段的變化說明：在該段時(shí)間內(nèi)水分從原生質(zhì)體_，細(xì)胞液濃度_。(2)在1 min后，處于2 molL的蔗糖溶液中的細(xì)胞，其細(xì)胞液濃度將_。此時(shí)，在細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間充滿了_。要使其復(fù)原，可將其置于_。(3)在1 min后，處于2 molL的乙二醇溶液中的細(xì)胞，其原生質(zhì)體體積的變化是由于_逐漸進(jìn)入細(xì)胞，引起細(xì)胞液濃度_。參考答案【同步達(dá)綱練習(xí)】1解析：用“對號入座法”來解。答案：C2解析：用“直接判斷法”來解。答案：C3解析：用“圖文轉(zhuǎn)換法”和“類比分析法”來解。首先要讀懂圖中的信息。依據(jù)滲透作用原理，不難得出題答案應(yīng)為A。而題條件是袋F和袋G內(nèi)外溶液濃度差相等，并且都是溶液乙和丙。首先應(yīng)判斷兩者液面上升還是下降，根據(jù)濃度關(guān)系，顯然都是下降，即為A或B曲線。而此題的難點(diǎn)在于兩者下降速率的快慢比較，由于G半透膜面積明顯大于F，因此在單位時(shí)間內(nèi)G失水的總量應(yīng)大于F，再則玻璃管f和g相同，所以g內(nèi)液面下降比f快，應(yīng)選答案B。答案：(1)A (2)B4解析：用“圖文轉(zhuǎn)換法”和“類比分析法”來解。首先要讀懂圖中的信息。此題通過坐標(biāo)曲線描述了原生質(zhì)體體積的變化，顯然這種體積的變化是由于細(xì)胞滲透作用吸水或失水造成的。兩條曲線的區(qū)別說明分離后能否自動(dòng)復(fù)原，因此該題的主要知識障礙應(yīng)是蔗糖分子或乙二醇分子能否通過半透膜(原生質(zhì)層)而進(jìn)入細(xì)胞，從曲線可知乙二醇能進(jìn)入細(xì)胞，而蔗糖分子則不能。答案：(1)外滲 變大 (2)不變 蔗糖溶液 清水中 (3)乙二醇分子 變大點(diǎn)評：我們還可進(jìn)一步思考應(yīng)用滲透作用原理解釋解決實(shí)際問題，如用質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)測定細(xì)胞液的濃度，應(yīng)用滲透作用判斷兩種溶液濃度大小，應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等3