2016生物基础（高教版）电子教案：绿色植物的新陈代谢02.docVIP

生物基础（高教版）电子教案 第三章 生物的新陈代谢 第三节 绿色植物的新陈代谢 二、矿质代谢 根是植物吸收矿质营养的主要器官。 1、植物必需的矿质元素及其生理作用 目前公认的植物必需元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯。 大量元素(必需元素中需要量比较大的元素)：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁。微量元素(必需元素中需要量比较小的元素)：铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯。 (1)、矿质元素 矿质元素是指除了C、 H、 O以外,主要由根系从土壤中吸收的元素(如N、 P、 K等)。 (2)溶液培养法：在人工配制的营养液中,除去或加入某种矿质元素,然后观察植物在营养液中的生长发育状况。如果除去某一种矿质元素后,植物的生长发育仍然正常,就说明这种元素不是植物必需的矿质元素;如果除去某一种矿质元素后,植物的生长发育不正常了,而补充这种元素,植物的生长发育又恢复正常的状态,就说明这种矿质元素是植物必需的矿质元素。 (3)植物必需的矿质元素有13种,其中N、 P、 K、 S、 Ca、 Mg属于大量元素,Fe、 Mn、 B、 Zn、 Cu、Mo、 Cl属微量元素。这些必需矿质元素在植物体内有着重要的生理作用,有的是细胞结构物质的组成成分,有的从多方面调节植物的生命活动。一旦缺乏某一种必需矿质元素,植物体就会表现出相应的缺乏症。 (4)肥料三元素：N、 P、 K。 与正常的大豆相比，缺N的大豆植株矮小瘦弱,叶片颜色发黄；缺P的大豆植株特别矮小,叶色暗绿；缺K的大豆茎秆软弱,老叶出现黄斑,然后逐渐焦枯。缺B的植物,表现为花器官发育不正常,生育期延长；植物缺Zn则表现为叶片明显变小,枝条顶端节间明显缩短,小叶丛生,出现矮化和小叶病。我们在作物栽培中要特别注意的是,植物对N、 P、 K这3种矿质元素的需要量比较大,而土壤的供给常常不足,需要通过施肥来加以补充,因此,把这3种矿质元素叫做肥料三元素。 2 、植物对矿质元素的吸收 植物体的地上部分也可以吸收矿质养分,但在一般情况下,植物体内的矿质营养是通过根来吸收的。 ( 1 )矿质元素离子吸附在根细胞膜的表面。各种矿质元素都是以离子状态被根吸收的。土壤中各种矿质离子,有些溶解在土壤溶液中,有些被吸附在土壤颗粒上。被吸附在土壤颗粒上的离子和土壤溶液中的离子,都可以被植物的根选择吸收。 根细胞吸收土壤溶液中各种矿质元素的离子,与根细胞的呼吸作用有密切的关系。根细胞通过呼吸作用产生出CO2,二氧化碳溶于水中,生成H2CO3 ,碳酸可以离解成H +和HCO3-。吸附在根细胞膜表面的H+和HCO-3 ,分别与土壤溶液中的阳离子(如K+ 、 NH +4 )和阴离子(如NO-3 )发生交换。这样,H+和HCO-3就进入到土壤溶液中,而K+ 、 NH +4等土壤溶液中的一些阳离子和NO-3等阴离子,则被吸附到根细胞的表面上来。即根细胞膜上所吸附的H+和HCO-3 ,与土壤溶液中的阳离子和阴离子发生了交换,这个交换过程称交换吸附。 在交换吸附过程中,根细胞膜附近土壤溶液中的阳离子和阴离子减少了,距离根细胞膜较远处土壤溶液中的阳离子和阴离子,则可以通过扩散作用向根区移动过来。交换吸附是不需要能量的,而且吸附的速度很快。 ( 2 )矿质元素离子进入根细胞。根细胞膜表面吸附的矿质元素离子,并没有到达细胞内。 吸附到根细胞膜表面的矿质元素离子要进一步转移到根细胞的内部,必须消耗根细胞通过呼吸作用释放出的能量,同时借助蛋白质载体的运输,将矿质元素离子从细胞膜外转运至细胞膜内,因此这是一个主动运输过程。由此也可看出,根吸收矿质元素离子和根吸收水分是两个相对独立的过程。 ( 3 )植物对矿质元素的吸收具有选择性。根细胞对矿质元素离子的吸收是有选择性的。其表现是： ①与根细胞膜上蛋白质分子载体的种类和数量有直接关系。某种蛋白质分子多,由这种蛋白质分子所运载的矿质元素离子就多,根吸收这种矿质元素离子也就多;反之则少。 ②对同一种无机盐的阳离子和阴离子吸收有差异。 生理酸性盐：由于根细胞的选择吸收而使土壤溶液变成酸性的盐(如，硫酸铵、氯化铵、硫酸钾和氯化钾等)。 生理碱性盐：由于根细胞的选择吸收而使土壤溶液变成碱性的盐(如，硝酸钙、硝酸钠等)。 生理中性盐：根细胞的选择吸收不会引起土壤的PH发生变化的盐(如，磷酸铵、硝酸钾等)。 因此,在生产实践中,切忌长期使用一种化肥,以免土壤酸化或碱化;生理酸性盐不宜施用在酸性土壤中,生理碱性盐不宜施用在碱性土壤中。 3、 植物对矿质元素的利用 根细胞吸收的矿质元素随着植物体内水分的运输而被运送到植物体的各部分,矿质元素在植物体内积累最多的部位是生长最旺盛的部位,如根尖、茎尖、嫩叶和正在生长的果实等。有些元素(例如K)进入植物体后,仍呈离子状态,易于移动;有些元素(例如