专题 微生物的代谢和植物的新陈代谢及其调节

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1、专题六微生物的代谢和植物的新陈代谢及其调节【知识联系框架】【重点知识联系与剖析】一、植物的新陈代谢1．植物的水分代谢植物吸收水分的方式有两种：吸胀作用和渗透作用。吸胀作用是没有液泡的植物细胞吸收水分的方式，如生长点的细胞、干种子细胞等，原理是细胞中有大量亲水性物质，这些亲水性能够从外界吸收大量的水分，活细胞、死细胞都能通过吸胀作用吸收水分。渗透作用是具有液泡的成熟的植物细胞吸收水分的方式，原理是：原生质层具有选择透过性，原生质层内外的溶液存在着浓度差，水分子就可以从溶液浓度低的一侧通过原生质层扩散到溶液浓度高的一侧。溶液

2、渗透压的高低与溶液中溶质分子的物质的量的多少有关，溶液中溶质分子物质的量越多，渗透压越高，反之则越低。在比较两种溶液渗透压高低时以两种溶液中的溶质分子的物质的量为标准进行比较。如果溶质分子相同，也可以质量分数比较。能够通过渗透作用吸水的细胞一定是一个活细胞。一个成熟的植物细胞是一个渗透系统。验证通过渗透作用吸水或失水的最佳实例是质壁分离和质壁分离复原的实验。一次施肥过多引起“烧苗”，是由于土壤溶液的浓度突然增高，导致植物的根细胞吸水发生困难或不能吸水所至。盐碱地里大多数农作物不能正常生长的原因之一也是土壤溶液浓度过高造成

3、的。淹制的鱼、肉等不易变质，是由于高浓度的盐溶液使细胞等微生物失水死亡之故。蒸腾作用是植物散失水分的主要方式。蒸腾作用是指植物叶肉细胞中的水分以水蒸气的形式通过叶的气孔散失到大气中的过程。气孔不仅是水蒸气扩散出去的门户，也是叶片内部与外界进行气体交换的门户。气孔关闭不仅降低了植物的蒸腾作用，同时也阻碍了大气中的CO2进入植物细胞，从而影响到植物的光合作用。蒸腾作用的生理意义主要有3个方面：一是植物吸收水分和运输水分的主要动力；二促进植物运输溶解在水中的矿质元素，这里强调的是溶解在水中并随水分在导管中的运输，如果是矿质元素

4、从一种细胞运输到另一个细胞的运输，则是由呼吸作用提供能量的；三能够降低叶片的温度。移栽的植物必须去掉一部分枝叶才容易成活，其原因是：移栽时，植物的根系受到损伤，吸收水分的能力大大降低。这时如果不降低蒸腾作用，植物因失水过多而死亡。所以必须去掉一部分枝叶，以降低蒸腾作用，减少植物体内水分的散失。2．植物的矿质代谢植物吸收矿质元素的过程分为两个阶段先交换吸附后主动运输。交换吸附是在细胞外进行的，主动运输使离子从细胞外运输到细胞内。呼吸作用与矿质元素离子的吸收有着密切的联系，呼吸作用为交换吸附提供H+和HCO3-，为主动运输提

5、供能量。长期水淹影响植物的正常生长和发育，原因主要有两点：一是根细胞无氧呼吸产生酒精对细胞有毒害作用；二是无氧呼吸提供的能量少，导致植物吸收矿质元素离子的数量减少而不能满足植物生长发育的需要。植物对矿质元素离子的吸收具有选择性是与根细胞膜上载体的数量多少有关，与土壤溶液中离子的浓度不成比例。植物细胞吸收矿质元素离子的速度与溶液中离子的浓度和呼吸作用强度之间的关系用图6-1所示的曲线表示，对此的解释都是载体饱和了。图6-1矿质元素离子在植物体的存在状态有3种：一是以离子的形式存在，不形成任何形式的化合物，如K+；二是形成易

6、溶的、不稳定的化合物，如N、P、Mg等，因为蛋白质、核酸、叶绿素等都是不稳定的，在正常的细胞中，合成和分解达到一种动态的平衡；三是形成难溶的、稳定的化合物，如Fe、Ca等，在植物细胞中形成一些有机酸的钙盐和铁盐均不溶于水，也不易分解。以前两种形成存在的矿质离子在植物体内是可以重复利用的，后一种形式存在的矿质离子是不可以重复利用的，即在植物体内只能利用一次。缺素对植物的影响是：缺少可重复利用的元素，一般先受伤的是老的部位，幼嫩的部位在短时间内还正常生长；缺少不可重复利用的元素，一般先受伤的是幼嫩的部位，老的部位还能保持正常

7、。通过灰分成分来判断植物对某种矿质离子的利用状况，一般来说，老叶灰分中含较多而嫩叶灰分中较少的元素，常是不可重复利用的元素，因为在衰老脱落前这些元素没有转移出去。可重复利用的元素，在老叶和嫩叶中的含量一般相差不大。3．植物的光合作用和呼吸作用植物的光合作用和呼吸作用过程及其外界因素对光合作用的影响，详见专题五。4．植物体内营养物质的运输植物体内营养物质的运输分为长途运输和短途运输两类。长途运输也称纵向运输，水和无机盐的纵向运输是要在根、茎、叶中的导管中进行的，运输的主要动力是蒸腾作用，不消耗ATP。有机物的纵向运输是在植

8、物的筛管中进行的，主要动力是由呼吸作用提供的，即在运输过程中要消耗ATP。短途运输也称横向运输，是在植物的薄壁细胞之间的运输。水分的横向运输主要是通过渗透作用实现的，矿质元素离子的横向运输主要是通过主动运输完成。有机物的横向运输也是在植物的薄壁细胞之间进行，运输方式也是主动运输。有机物运输的主要形式：蛋白质是以氨基酸