广西专用高考生物一轮复习课时考点复习和对位训练 考能专项突破第四单元 第21课时植物的矿质营养.docx
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广西专用高考生物一轮复习课时考点复习和对位训练考能专项突破第四单元第21课时植物的矿质营养
第21课时 植物的矿质营养
一、植物必需矿质元素
1.概念理解
(1)不包括C、H、O三种元素。
(2)主要由根系从土壤中吸收。
(3)必需:
缺乏时影响生长发育并产生相应症状,补充后症状消失。
2.种类(14种)
(1)大量矿质元素(6种):
N、P、K、Mg、Ca、S。
(2)微量矿质元素(8种):
Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。
3.研究方法:
溶液培养法,不能用土壤,因为土壤中组成元素不确定。
练一练 设计实验探究元素X是否属于必需矿质元素,某同学的构思大致如下:
本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照,以及乙组中实验前(无X元素)与实验后(有X元素)之间的自身对照,其中属于对照组的分别是( )
A.甲组、实验前B.甲组、实验后
C.乙组、实验前D.乙组、实验后
答案 A
解析 本题考查不同对照类型中实验组和对照组的判定。
作为空白对照,通常将处于正常情况下的对象组(甲组)称为对照组。
自身对照的关键是看实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象组状况为对照组,实验处理后的对象组变化为实验组。
二、根对矿质元素的吸收、运输和利用
1.矿质元素的吸收
(1)主要器官根,主要部位根尖成熟区,吸收方式主动运输。
(2)吸收特点选择性,吸收种类和数量取决于膜上载体蛋白质的种类和数量。
(3)影响因素——影响呼吸作用的O2_、温度等。
(4)吸水方式为自由扩散,吸收矿质元素方式为主动运输;矿质元素能影响土壤溶液或细胞内液的浓度,故可以影响吸水和失水,但二者是两个相对独立的过程。
2.运输
(1)途径:
沿导管随水运输。
(2)动力:
蒸腾作用。
3.利用
(1)利用形式
(2)功能:
组成生物体,调
节生命活动。
想一想 ①落叶中哪些元素含量高?
②土壤中分别缺少K、Mg、Fe时老叶、嫩叶哪个受危害大?
③影响矿质元素吸收、运输的主要生理过程?
提示 ①Fe、Ca;②老叶、老叶、嫩叶;③呼吸作用,蒸腾作用。
三、合理施肥
1.概念:
根据植物的需肥规律,适时地、适量地施肥,以便使植物体茁壮生长,并获得少肥高效的结果。
2.原因
(1)不同植物对各种必需矿质元素的需要量是不同的。
(2)同一植物的不同生长发育时期,对P、K等各种必需矿质元素的需要量也不同。
考点60 矿质元素吸收的方式、特点及影响因素
1.吸收方式:
主动运输,与呼吸作用有关
证明:
细胞呼吸对矿质元素吸收的影响的实验思路
2.吸收特点:
选择性,与载体蛋白质的种类和数量有关
证明:
不同植物对离子的选择性吸收的
实验思路
3.影响因素
(1)内因——遗传因素
不同生物DNA不同
载体蛋白质
选择性吸收
(2)外因
→
→ATP→
影响,离子吸收速率土壤pH
1.载体蛋白质(载体)
图1
根细胞膜上载体的种类和数量是由遗传物质决定的,不同植物的根,其细胞膜上载体的种类是不同的,即使是运载同种离子的载体其数量也不尽相同。
由于载体的运输具有高度的专一性,所以植物吸收的离子的种类与数量和溶液中离子种类与数量不成比例,植物根细胞膜上某种载体多,吸收该载体运输的离子就多,否则就少。
也就是说,在外界条件适宜的条件下,植物对某种离子的吸收量与对应载体的数量成正比,其关系可用图1表
示。
2.土壤的通气状况
土壤通气状况能直接影响根吸收矿质元素。
在一定范围内,氧气供应越充足,呼吸作用越强,产生的ATP越充足,根吸收矿质元素就越多,反之则减弱。
当吸收量达到最高值时,再增加氧气浓度,根对矿质元素的吸收保持最大值而不再增加,原因是载体有限。
如下雨后水涝地积水不能及时
图2
排出,呼吸作用减弱,矿质离子的吸收亦相应减慢,其关系可用图2表示。
各段的意义分析如下:
A点:
氧分压为零,此时由无氧呼吸提供能量。
AB段:
在一定氧分压范围内,随O2增多,有氧呼吸加强,提供能量增多,吸收速率加快,在此段内,限制因素主要是氧分压。
BC段:
表示当氧分压增大到一定值时,根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快,这是由于根吸收离子不仅与细胞呼吸有关,还与根细胞膜上载体的数量有关。
此段内,限制因素主要是载体的数量。
1.植物吸收矿质元素受内外因素的影响,下列叙述错误的是( )
A.植物对矿质元素的吸收随温度的增加而增加
B.土壤板结时,植物对矿质元素的吸收量降低
C.植物对矿质元素的吸收与外界溶液浓度不成正比
D.植物吸收矿质元素的种类和数量与根细胞膜上载体的种类和数量有关
答案 A
解析 温度影响酶的活性,在一定温度范围内,随着温度的增加,酶的活性增加,植物吸收矿质元素的速率增加,超过某一温度后,酶的活性随着温度的增加而降低,从而使植物对矿质元素的吸收速率下降。
2.下图中能正确表示水稻呼吸强度与K+吸收量关系的是
( )
答案 C
解析 植物吸收钾离子是主动运输的过程,需要呼吸作用为其提供能量,所以植物对钾离子的吸收量随呼吸作用强度的增加而增加,当增加到一定程度,根细胞膜上运载钾离子的载体达到饱和,植物对钾离子的吸收将保持一个平衡值。
考点61 根对水分的吸收与根对矿质元素离子的吸收之间的关系
1.番茄和水稻吸收无机盐离子的比较
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2+、Mg2+和Si4+的培养液中培养,结果及分析如下:
(1)不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异,同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异,说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。
(2)水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2+、Mg2+大,造成培养液中Ca2+、Mg2+浓度上升;番茄吸收水的相对速度比吸收Si4+大,造成培养液中Si4+浓度上升。
2.两者的区别
比较
项目
水分的吸收
矿质元素离子的吸收
吸收状态
分子态
离子态
吸收方式
自由扩散
主动运输
选择性
无
有
耗能
不需要
需要
条件
①必须具有渗透系统
②以蒸腾作用为主要动力
①需要呼吸作用
②与细胞膜上载体的种类和数量多少有关
方向
水分从溶液浓度低的一侧向高的一侧渗透
矿质离子从土壤中吸收进入植物体内
与之相关的生理作用
蒸腾作用
呼吸作用
吸收原理
渗透作用
主动运输
影响因素
①细胞液与外界溶液的浓度差
②蒸腾作用强度
①土壤含氧量
②土壤温度
③土壤pH
④植物自身的遗传特性
3.两者的联系
(1)矿质元素必须溶解在水中呈离子状态,才能被细胞吸收,并随水分的运输到达植物的各个部位。
(2)吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度,从而影响根对水分的吸收。
(3)矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输,蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进了矿质离子的
运输。
故它们的运输途径相同,都是从根毛―→导管―→胞间连丝―→各细胞。
1.植物吸收水分和吸收矿质元素离子是两个相对独立的过程,而不能说成是“相互独立”过程。
从表中可以看出,“相对独立”表示二者之间有相关性,而“相互独立”二者之间不存在相关性。
2.一般说来,蒸腾作用与根对矿质元素的吸收无关,但却与其运输有关。
3.根是吸收水分和矿质元素的主要器官,幼嫩叶片也能吸收一定量的水分和矿质元素。
3.用完全营养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗,假设两植物的吸水速率相同,一段时间后,测定营养液中各种离子与试验开始时各种离子浓度之比,结果如图所示:
该试验结果不能说明( )
A.植物根对水分的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
B.植物对
离子的吸收有选择性
C.植物对离子的吸收与溶液中离子的浓度有关
D.水稻吸收Si的载体多
答案 C
解析 根据题中信息“两植物吸水速率相等”和柱状图可知,植物吸收矿质元素引起营养液中离子浓度发生了变化,说明吸收水分和吸收矿质离子是两个相对独立的过程;由柱状图可知,同一植物对不同矿质元素的吸收速率不同,说明植物对离子的吸收具有选择性;而离子吸收多少,与其根细胞膜上离子载体的数目有关,水稻对Si的吸收明显多,说明水稻根细胞膜上吸收Si的载体多;植物对离子的吸收是主动运输过程,与溶液中离子浓度没有直接关系。
4.将3株小麦幼苗分别培养在相同
的培养基中,开始时测得它们吸水和吸收K+情况基本相同,随后对3株幼苗进行处理和检测,其结果如下表:
编号
处理情况
过一段时间后的检测结果
甲
剪去大部分叶
吸收K+量稍微减少,吸水量明显减少
乙
注射呼吸抑制剂
吸水量保持不变,但吸收K+量明显减少
丙
在培养液中增加钾肥
吸收K+量没有增加,吸水量明显减少
对本实验的解释,错误的是( )
A.三组实验可以说明植物吸收矿质元素和吸收水分是两个相对独立的过程
B.甲幼苗吸水量明显减少是由于液浓度大于细胞液浓度
C.乙幼苗吸收K+量明显减少,说明植物吸收矿质元素离子的方式可能是主动运输
D.丙幼苗吸收K+量没有增加是因为根细胞膜上载体蛋白质的数量受到限制
答案 B
考点62 矿质元素的运输、利用及合理施肥
1.运输管道及动力
管道——导管;动力——蒸腾作用。
2.利用
存在形式
可再度利用
不能再度利用
离子
不稳定化合物
稳定化合物
转移情况
很容易转移
能转移
不能转移
转移方向
老器官→新器官
老器官→新器官
——
利用情况
反复
多次
一次
主要分布
大多数分布于生长点和嫩叶等代谢较旺盛的部位
大多数分布于生长点和嫩叶等代谢旺盛的部位
器官越老含量越多
缺乏时先
受损部位
老叶
老叶
嫩叶
实践举例
嫩黄叶
秋后叶片发黄
缺Ca2+白菜枯心
元素举例
K
N、P、Mg
Ca、Fe
1.证明矿质元素的利用特点的实验思路
2.证明矿质元素运输的管道(导管)的实验思路
(1)用带叶枝条插入呈现特定颜色的离子溶液中,一段时间后,将枝条横切,在切面发现木质部带有特定颜色即可证明。
(2)基本相同的两根枝条,一枝条带叶多(蒸腾作用强),另一枝条带叶少(蒸腾作用弱),放入相同浓度且等量的具有特定颜色的离子溶液中,一段时间后,观察扩散的距离即可证明。
5.如图是某高等植物中矿质元素在绿叶的不同生长发育阶段的含量示意图。
依图得出的结
论中不正确的是( )
A.Ca、Fe、S是植物体中只能利用一次的元素
B.N、P、Mg是植物体中可以再次利用的元素
C.N、P、Mg是大量元素,Ca、Fe是微量元素
D.叶片对N、P、Mg比对Ca、Fe、S的需求量大
答案 C
解析 从图中可看出,Ca、Fe、S的含量在成叶和老叶中含量不变,可推知它们是不可重
复利用的矿质元素;而N、P、Mg在老叶中含量下降,可知它们是可重复利用的矿质元
素;图中N、P、Mg的含量均高于Ca、Fe、S,因此可推知叶片对N、P、Mg的需求量
大于Ca、Fe、S;而依图不能判断大量元素和微量元素。
6.大豆种子萌发露出2片子叶后,生长出第一片新叶,这时子叶仍具有生理功能,把一批长出第一片新叶的大豆随机分为两组,放在同一种营养液中培养,两组幼苗处理方法和结果如下,请判断营养液中缺少下列哪一种矿质元素( )
分组
处理方法
营养液
培养结果
甲组
去掉子叶
100mL
第一片新叶出现缺乏症状
乙组
不去子叶
100mL
第一片新叶未出现缺乏症状
A.硼B.氮C.铁D.钙
答案 B
解析 甲、乙两组对比可知,子叶中元素能转移到第一片新叶中,属于可移动元素。
考点63 矿质元素的确定标准及确认方法
1.确定标准
(1)由于该矿质元素缺乏,植物生长发育发生障碍,不能正常生长发育。
(2)除去该矿质元素,则表现出专一的缺乏症,而且这种缺乏症是可以预防和恢复的。
(3)该矿质元素在植物营养生理上应表现出直接的效果,绝不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变,而产生的间接效果。
2.确认方法——溶液培养法
提醒 ①实验中运用了两次对照,进一步说明植物缺乏症的产生是由所缺元素引起的。
②实验单一变量所探究的是矿质元素的有无。
③不能用土壤,不能用自来水,否则无法确定。
④注意该方法使用过程中要通入空气,且注意定期补充水或培养液,防止缺氧影响矿质元素的吸收和吸水。
7.某地区的一种植物,已知它的叶绿素合成受光、温度、Mg2+的影响,但不了解其叶绿素合成是否与某元素X有关。
请你用下列材料和用品设计实验的方法步骤,探究元素X是否是该植物叶绿素合成的必需元素。
预测可能的实验结果,并得出相应的结论。
材料和用品:
叶绿素合成正常的该种植物若干,普通植物完全营养液(不含X元素),蒸馏水,含X元素的溶液(不含其他元素)。
(1)方法步骤:
①取培养瓶______________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③取________________的该植物培养在上述培养瓶中。
④将上述装置置于相同且适宜的环境中培养。
(2)预测可能出现的实验结果及相应的结论:
第一种结果及结论:
______________________________________________________
________________________________________________________________________。
第二种结果及结论:
______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验中若甲同学和乙同学的实验设计思路与步骤均相同且正确,但结果不一致,请分析其中可能的原因?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)①若干,分成A、B两组 ②在A、B两组培养瓶中均加入等量的完全营养液(不含X元素),再在A组中加入适量的X元素溶液,B组加入等量的蒸馏水 ③数量与生长状况相同
(2)一段时间后,A、B两组植物生长均正常,说明X元素不是该植物叶绿素合成的必需元素 一段时间后,A组正常,B组出现缺绿病症(或叶绿素合成受影响等),说明X元素是该植物叶绿素合成的必需元素
(3)二位同学之一可能:
①观察时间不够长,过早下结论。
②可能实验组与对照组所取植物数量不够、因其他偶然原因(如病虫、生理及生长发育状况等),造成实验误差
解析 应设置单一变量的对照实验且遵循等量原则,对照组与实验组的惟一变量是是否加入含X元素的溶液,以便确认“X”是否为植物叶绿素合成的必需元素。
无土栽培
在无土栽培的过程中,不断向营养液中通入空气的目的是增加营养液中氧气的含量,以保证根细胞呼吸所需要的氧气。
不补充氧气时有氧呼吸受抑制,而不是呼吸作用受抑制,因为此时无氧呼吸很旺盛,但是无氧呼吸产生的酒精容易毒害植物。
无土栽培是近几十年来迅速发展起来的一项栽培技术,其方法是把植物体生长发育过程中所需要的各种矿质元素按照一定的比例配制成营养液,并用这种营养液来栽培植物。
请分析回答问题:
(1)用无土栽培营养液培养花卉等植物时,往往要给营养液通入空气,这一措施的目的主要是促进根的________作用,以利于根对矿质元素的吸收。
这一生理过程主要发生在植物根细胞的________(填一种细胞器)中。
(2)植物在吸收营养液中的矿质离子一段时间后,检测到营养液中留存的Ca2+较多,而NO
较少,这说明植物根细胞的细胞膜是一种________膜。
(3)如果植物在培养过程中出现了萎蔫现象,其原因很可能是营养液浓度________(填“大于”、“小于”或“等于”)细胞液浓度。
解析 根系吸收矿质元素的方式是主动运输,需要消耗能量,没有氧气,根系只进行无氧呼吸,而无氧呼吸提供的能量是满足不了生命活动需要的,而且无氧呼吸产生的酒精对植物有害,所以需要提供氧气进行有氧呼吸,这一生理过程主要
在线粒
体内进行。
根系吸收某种矿质元素的多少不仅与能量有关,而且与细胞膜上载体蛋白质的多少有关,体现了细胞膜的选择透过性。
植物萎蔫是因为缺水,吸收不到水分,说明细胞液浓度小于外界溶液浓度。
答案
(1)有氧呼吸(呼吸) 线粒体
(2)选择透过性 (3)大于
对无土栽培技术原理、注意事项及植物组织培养技术混淆不清
下列哪项不是制备无土栽培营养液应注意的问题( )
A.其内应溶有大量氧气
B.应具有适宜的pH范围
C.应包括所有的必需矿质元素,对某些植物还可以增加有关元素
D.应是均衡的营养液,即矿质元素之间要有适宜的浓度比例
错因分析 对无土栽培注意事项模糊不清。
解析 制备无土栽培营养液时,应包含植物必需的所有矿质元素且应注意各矿质元素的浓度比例,但O2供应可通过通气管进行,无需配制到营养液中。
答案 A
纠错笔记
类别
比较
无土栽培
植物组织培养
概念
不用土壤而使用营养液培养植物(直接培养幼苗)
在特定培养基中,诱导外植体(离体的植物器官、组织或细胞)经脱分化与再分化至形成植株,即:
离体植物组织
愈伤组织
根、芽―→植物体
原理
植株生长应满足必需的全部矿质元素的供应
植物细胞全能性
注意事项
不能用自来水配制;通气;定期更换补充培养液或加水维持培养液浓度
无菌条件;适宜温度、pH控制;光的控制;脱分化不需光,再分化需光
题组一 矿质元素的吸收及证明
1.下面列出了若干种为探究矿质元素X是否为植物所必需的矿质元素的实验方案,其中最科学的设计是( )
①以土壤为基质盆栽,浇缺少元素X的“完全培养液”
②以沙土为基质盆栽,浇缺少元素X的“完全培养液”
③只用缺少元素X的“完全培养液”,不用基质
④以土壤为基质盆栽,浇蒸馏水
⑤以沙土为基质盆栽,浇完全培养液
⑥不用基质,只用完全培养液
⑦不用基质,只用含元素X的培养液
⑧不用基质,只用蒸馏水
A.以③为实验组,⑥为对照组
B.以④为实验组,①为对照组
C.以②为实验组,⑤为对照组
D.以⑦为实验组,⑧为对照组
答案 A
2.将等量的、微量的NH
、PO
、K+、Ca2+共同置于100mL蒸馏水中,再放入一些新鲜的水稻根尖,一段时间后,测定溶液中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。
实验结果可以说明( )
项目
H2O
NH
K+
Ca2+
PO
减少量
0%
23%
12%
37%
14%
①根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程 ②根对矿质离子的吸收不是等比例进行的 ③根细胞吸收矿质离子的方式是主动运输 ④根吸收矿质离子的过程不受温度的影响
A.只有①②B.只有①③
C.只有①②③D.都正确
答案 A
解析 从表中可以看出:
水没有减少,而矿质离子不同程度的减少,所以吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程,且不同矿质离子的吸收不成比例。
表中不能看出是主动运输方式,以及温度的影响。
3.当大气湿度大时,发育中的果实常会缺钙,主要原因是( )
A.
大气湿度大时蒸腾作用弱,影响钙吸收
B.大气湿度大时呼吸作用弱,影响钙吸收
C.大气湿度大时蒸腾作用弱,影响钙运输
D.大气湿度大时蒸腾作用强,影响钙运输
答案 C
解析 矿质元素吸收的动力是呼吸作用,矿质元素运输的动力是蒸腾作用。
大气湿度大时,蒸腾作用减弱。
植物吸收矿质元素和吸水是相对独立的过程,所以并不影响钙的吸收,但是矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞后,要随着水分最终进入植物内的导管,所以蒸腾作用减弱后,会影响钙的运输。
题组二 矿质元素的应用及综合考查
4.取生长状态相同的番茄幼苗,分为甲、乙两组,置于表中所列营养液中,其中甲组用A营养液,乙组用B营养液,在相同的适宜条件下培养。
培养一周后,甲、乙两组番茄表现出的症状为( )
A.甲、乙两组的全部叶片变黄
B.甲组的叶片正常,乙组的全部叶片变黄
C.甲组的叶片正常,乙组的老叶片变黄
D.甲组的叶片正常,乙组的幼叶片变黄
答案 C
解析 由表中数据可知,乙组营养液缺少镁离子,镁离子是组成叶绿素的成分之一,在植物体内形成不稳定的化合物,可被分解再度利用,因此当植物体缺少镁离子时,老叶中叶绿素能分解,把镁离子释放出来,转移到幼叶中,使老叶变黄。
5.请回答下列有关矿质元素吸收的问题。
取四株大小与长势一致的番茄幼苗,分别培养在盛有等量完全培养液的培养瓶中,然后将其中两株番茄幼苗的地上部分同时剪去。
装置如图所示。
(1)实验中,向甲、丙两瓶持续充入空气,测量四只培养瓶内溶液中的K+含量,结果如图所示。
①表示甲瓶溶液中K+含量变化的曲线图是________。
②表示丙瓶溶液中K+含量变化的曲线图是________。
(2)植物吸收矿质元素的主要方式是____________,这一观点可通过________两装置的实验加以验证。
(3)植物的地上部分为根提供________________,这一观点可通过________两装置的实验加以验证。
(4)经过一定时间后,如果甲瓶中的番茄幼苗出现了萎蔫现象,其原因可能是
________________________________________________________________________。
答案
(1)①D ②B
(2)主动运输 甲、乙(或丙、丁)
(3)能源物质 甲、丙(或乙、丁)
(4)因蒸腾作用失水,培养液浓度增高,大于根毛细胞的细胞液浓度,所以根毛细胞不能正常吸水
解析
(1)甲装置各项条件都有利于K+的吸收,为D项曲线;装置丙虽有氧气,能为K+的主动运输提供能量,但无叶片,无法进行光合作用和蒸腾作用,呼吸作用受到限制,从而K+的吸收和运输受到一定的限制,吸收一点便不再吸收了,应为B项曲线。
(2)植物吸收矿质元素的方式为主动运输,这一观点可通过甲、乙(或丙、丁)装置的实验加以验证。
甲、乙装置中只有“有氧、无氧”这一与呼吸作用有关的变量,符合实验设计原则。
(3)根进行呼吸作用分解的有机物是来自地上部分通过光合作用合成的,可通
过甲、丙(或乙、丁)装置加以验证,其实验变量是“有无合成有机物的叶片”。
【组题说明】
考 点
题 号
错题统计
错因分析
矿质元素的确定矿质元素吸收和
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- 广西专用高考生物一轮复习课时考点复习和对位训练 考能专项突破第四单元 第21课时植物的矿质营养 广西 专用 高考 生物 一轮 复习 课时 考点 对位 训练 专项 突破 第四 单元 21 植物 营养
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