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专题四 绿色植物的代谢
考点1 绿色植物与生物圈的水循环
一、植物对水分的吸收和运输
【知识点讲解】
1、吸收
（1）植物主要通过根吸收水分，根吸收水分的主要部位是根尖成熟区。
（2）成熟区适于吸水的特点：
成熟区生有大量根毛，增大了吸收水分的表面积；
成熟区内侧有发达的输导组织，有利于水分的运输。
2、运输
（1）植物体通过根、茎、叶脉中的导管，输送水分和无机盐。
（2）运输途径：土壤溶液中的水分→根毛细胞→成熟区的导管→茎内木质部的导管→叶脉→叶肉细胞→以气体的形式散失到大气中
3、导管
（1）组织类型：导管属于输导组织。
（2）结构特点：每一根导管都是由许多长形、管状的细胞所组成的，这些细胞没有细胞质和细胞核，上下细胞间的细胞壁已经消失，形成了一根中空的管道。
（3）分布：除了茎以外，根和叶脉内也有导管，这些导管相互连接在一起，形成了水分运输的管网。
（4）功能：根吸收来的水分，通过导管自下向上运输到植物体的各个部分，同时，溶解在水中的无机盐也随水分被运输到植物体的各个部分。
【典例剖析】
园林工人给移裁后的绿化树“挂吊瓶”，补充水和无机盐，以提高成活率。“挂吊瓶”的针头应插入到较大绿化树茎（树干）的( )
A.树皮 B.导管 C.筛管 D.形成层
答案：B
解析：植物体内主要有两条运输管道—导管和筛管。导管是植物体内木质部中把根部吸收的水和无机盐输送到植株身体各处的管状结构。导管是为一串管状死细胞所组成，只有细胞壁的细胞构成的，而且上下两个细胞是贯通的。植物体就是靠根、茎、叶的导管把水运输到植物体的全身，筛管是植物韧皮部内输导有机养料的管道。由许多管状活细胞上下连接而成。相邻两细胞的横壁上有许多小孔，称为“筛孔”。两细胞的原生质体通过筛孔彼此相通。筛管没有细胞核，但筛管是活细胞。所以给一些刚移栽的树木输液（主要成分是水和无机盐）为提高树的成活率，输液管的针头必须插入到树干的木质部的导管中。故选：B。
二、叶片的结构与功能
【知识点讲解】
1、表皮
（1）表皮细胞：表皮（包括上表皮和下表皮）主要是由一层排列紧密、无色透明的表皮细胞组成。表皮细胞的外壁上有一层透明的、不易透水的角质层。表皮主要起保护作用。
（2）保卫细胞：在表皮上分布有成对的半月形细胞，叫作保卫细胞。大多数植物的叶片，上表皮保卫细胞少，下表皮保卫细胞多。保卫细胞里面有绿色的颗粒——叶绿体。
2、叶肉
叶肉是由大量的叶肉细胞组成的，叶肉细胞中含有许多叶绿体。叶肉大体上分为上、下两层，上层是栅栏组织，下层是海绵组织。
（1）栅栏组织：接近上表皮，细胞呈圆柱形，排列整齐，有些像栅栏，细胞里面含有的叶绿体较多。
（2）海绵组织：接近下表皮，细胞形状不规则，排列较疏松，细胞里面含有的叶绿体较少。
3、叶脉
叶脉分布在叶肉中，它是叶片的“骨架”，具有支持和输导作用。叶脉中的导管能运输水分和无机盐，筛管能运输有机物。
4、气孔
（1）气孔的构成：由一对保卫细胞围成的空腔。
（2）气孔的分布：大多数植物的叶片，上表皮的气孔少，下表皮的气孔多，这样能减少水分的散失，是一种保护性适应。
（3）气孔的作用：
气孔是植物蒸腾作用的“门户”，也是气体交换的“窗口”，通常情况下，每当太阳升起的时候，气孔就慢慢张开，空气也就进入气孔，为叶片制造有机物提供二氧化碳，当然水外也就会通过气孔而散失；当夜幕降临时，叶片的生产活动停止，大多数气孔缩小或闭合，蒸腾作用随之减弱。
【典例剖析】
下图是叶片横切面结构示意图，有关叙述错误的是( )
A.①和④具有保护作用
B.②是植物进行光合作用的主要部位
C.③是植物进行气体交换的“窗口”
D.⑤的开闭受保卫细胞的调节和控制
答案：C
解析：A.表皮包括①上表皮和④下表皮，主要作用是保护内部组织，A不符合题意。
B.叶肉是分布在上、下表皮之间，则②是叶肉，叶肉细胞富含叶绿体，是进行光合作用的主要场所，B不符合题意。
C.③是叶脉，主要功能是输导水分、无机盐和养料，并对叶片起机械支持作用；⑤是气孔，是植物蒸腾作用的“门户”，也是气体交换的“窗口”，C符合题意。
D.⑤是气孔，气孔是由一对半月形的细胞——保卫细胞围成的空腔，气孔的开闭受保卫细胞的调节和控制，保卫细胞吸水膨胀时，气孔张开；当保卫细胞失水收缩时，气孔闭合，D不符合题意。故选C。
三、植物的蒸腾作用
【知识点讲解】
1、概念：水分从活的植物体表面以水蒸汽状态散失到大气中的过程。
2、主要部位：叶片。
3、蒸腾作用的意义：
（1）拉动水分和无机盐在植物体内的运输，保证各组织、器官对水分和无机盐的需要。
（2）炎热的夏天，通过蒸腾作用降低叶片表面温度，避免植物因气温过高而被灼伤。
（3）植物的蒸腾作用可以增加空气湿度，调节气候。
【典例剖析】
下列与植物蒸腾作用有关的叙述，正确的是( )
A.蒸腾作用会降低环境中的空气湿度
B.蒸腾作用能促进植物对水分、无机盐的吸收和运输
C.植物吸收的水分，有95%～99%通过蒸腾作用散失掉了
D.增加大气温度，调节气候
答案：C
解析：蒸腾作用会增加环境中的空气湿度，A错误；蒸腾作用能促进植物对水分的吸收和运输、促进无机盐的运输，B错误；植物吸收的水分，有95%~99%通过蒸腾作用散失掉了，C正确；蒸腾作用增加大气湿度，调节气候，D错误。
四、绿色植物参与生物圈的水循环
【知识点讲解】
1、绿色植物通过根吸收水分，水分通过蒸腾作用散失到大气中，可见绿色植物能促进生物圈的水循环但地球主如果没有绿色植物，水循环一样能进行。
2、绿色植物在生物圈水循环中的具体作用
（1）植物蒸腾作用能够提高大气湿度，增加降水。
（2）植物的茎叶承接着雨水，能够大大减缓雨水对地面的冲刷。
（3）树林中的枯枝落叶能够吸纳大量雨水，使雨水更多地渗入地下，补充地下水。
五、方法探究
1、导管与筛管的区别方法
导管与筛管的比较表
位置 特点 运输物质 运输方向 图示
导管 木质部 长、中空的管道，死细胞 水和无机盐 由下向上
筛管 韧皮部 两细胞间有筛板，活细胞 有机物 由上向下
2、植物蒸腾作用的影响因素和应用的分析
影响植物蒸腾作用的外界因素
（1）光照和温度：较强的光照提高了空气温度和叶面的温度，使叶内水分汽化过程加速，蒸腾作用加强。
（2）湿度：较大的湿度使水分汽化速度减慢，蒸腾作用减弱。
（3）空气流动速度：随着空气流动速度加快，蒸腾作用加强，反之则减弱。
蒸腾作用在生产生活中的应用
（1）大树底下好乘凉。
（2）移栽植物时要去掉一部分枝叶、选择阴天或傍晚移栽、移裁以后要遮阴等，都是为了降低植物的蒸腾作用，减少水分的散失，提高移栽植物的成活率。
考点2 绿色植物的光合作用和呼吸作用
一、绿色植物的光合作用
【知识点讲解】
1、实验：绿叶在光下制造有机物
（1）实验步骤
实验步骤 图示 实验目的
暗处理：实验前把盆栽的天竺葵放到黑暗处一昼夜 将叶片中原有的淀粉全部运走或耗尽，以免残余的淀粉干扰实验结果
遮光、照光：用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖来，然后移到阳光下照射 在其他条件都相同时，同一片叶上存在有光和无光两种情况，设置了对照实验，实验变量是光照
酒精脱色：几小时后，摘下1片，去掉遮光的纸片，把叶片放入盛有酒精的小烧杯中，浴加热 叶片中的叶绿素溶解到酒精中叶片变成黄白色，这样可以排陷绿色对实验现象的干扰
漂洗：用清水漂洗叶片 洗掉叶片上的酒精、叶绿素等便于观察
滴加碘液：把叶片放到培养皿里，向叶片滴加碘液 淀粉遇碘变蓝色，以此检查叶片中是否有淀粉生成
观察现象：稍停片刻，用清水冲掉碘液，叶片上用黑纸片遮光的部分仍然呈黄白色：未遮光的部分变蓝色
（2）实验分析
2、绿色植物制造有机物的用途
绿色植物制造的有机物用来构建植物体
（1）植物制造的有机物是组成细胞的成分：植物细胞的组成成分除了大量水和少量的无机盐外，主要是有机物。
（2）植物制造的有机物是组成器官的主要物质：植物的各个器官中有机物所占的比重很大。植物的果实和种子中含有丰富的有机物，有些植物的根和茎中也含有大量的有机物。
（3）构成植物体干重的绝大部分物质是有机物，极少部分是无机盐。
绿色植物制造的有机物养育了生物圈中的其他生物
绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅满足自身生长、发育、繁殖的需要，而且通过食物链、食物网，养育了生物圈中的其他生物。
【典例剖析】
如图所示装置先放暗处一昼夜，然后用铝箔纸将甲叶片全部包裹，乙叶片不包裹,在连续照光数天后，摘下甲、乙叶片通过去除叶绿素和漂洗后，再滴加碘液,下列叙述正确的是( )
A.包铝箔纸的目的是为防止水分散失
B.该实验证明光合作用需要二氧化碳
C.滴加碘液之后，甲叶片呈蓝色，乙叶片呈黄白色
D.该实验证明光合作用的产物需要照光后才能由叶片合成
答案：D
解析：试题分析：包铝箔纸的目的是形成对照，看看照光的部位和不照光的部位是不是都能制造淀粉，A错误；该实验中没有控制二氧化碳，B错误；滴加碘液之后，乙叶片呈蓝色，甲叶覆盖铝箔因得不到光照而无法光合作用，不能制造淀粉，滴加碘液之后，甲叶片呈黄白色，C错误；该实验证明光合作用的产物需要照光后才能由叶片合成，D正确。
2、光合作用利用二氧化碳作为原料
提出问题：二氧化碳是光合作用必需的原料吗？
作出假设：二氧化碳是光合作用必需的原料。
制订和实施计划：
（1）取甲、乙两套装置，在小烧杯中各放入一株叶片数目及生理状况相同的植物，在甲装置的水槽中放入氢氧化钠溶液（氢氧化钠能吸收空气中的二氧化碳），乙装置的水槽中放入等量的清水。（目的是控制单一变量二氧化碳，排除其他因素干扰）
（2）把它们同时放在黑暗处一昼夜，然后一同移到光下。
（3）几小时后，各取甲、乙装置中的一个叶片，分别编号为A，B，放在酒精中隔水加热，脱去叶绿素，然后用清水冲洗。
（4）在A，B叶片上各滴两滴碘液。注意观察有什么现象产生。
滴上碘液后我们发现，A叶片不变蓝，B叶片变蓝了。因为淀粉遇碘变蓝，这说明甲装置的叶片中没有产生淀粉，而乙装置的叶片中产生了淀粉。实验说明，一氧化碳是光合作用必需的原料。
3、光合作用能产生氧气
实验过程：将装有金鱼藻的实验装置放在阳光下，观察是否放出气泡。等气体充满试管容积的1/2左右时，取出试管，迅速将快要熄灭的卫生香伸进试管口内，观察卫生香的燃烧情况。
实验现象：①金鱼藻有气泡产生；②带火星的卫生香复燃。
实验结果：金鱼藻产生的气体使卫生香复燃。
得出结论：光合作用产生了氧气。
4、光合作用
概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物（如流粉），并且释放出氧气的过程。
表达式：
条件：光是绿色植物进行光合作用必不可少的条件，没有光，植物无法进行光合作用。
场所：叶绿体既是生产有机物的“车间”，也是将光能转变为化学能的“能量转换器”。
产物：有机物和氧气。有机物主要是淀粉等糖类物质，这些有机物在植物细胞内还会转变成蛋白质、脂类等其他有机物。
实质：物质转化：将二氧化碳和水转化成有机物，并释放氧气能量转化；将太阳能转化为储存在有机物中的化学能。
影响因素
影响光合作用的因素有：叶片的年龄、叶片中的叶绿素含量、叶片的面积、光照强度、二氧化碳、温度、水等。
意义
绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅满足了自身生长、发有繁殖的需要，而且为生物圈中的其他生物提供了基本的食物来源和能量来源。同时消耗了大气中的二氧化碳，释放出氧气，维持了生物圈中的碳-氧平衡。
应用：合理密植农作物，既不能过密，也不能过稀；
间作套种，充分利用空间，创造最大的经济效益。
【典例剖析】
将如图所示实验装置放在阳光下30分钟后，会看到金鱼藻上冒出许多气泡，当气体充满试管一半时，从水中取出，将带火星的木条迅速插入试管中，发现木条复燃。该实验说明光合作用的产物有( )
A.氧气 B.淀粉 C.二氧化碳 D.氮气
答案：A
解析：用漏斗罩住浸在清水中的金鱼藻，再将盛满清水的试管倒扣在漏斗颈上，将实验装置放到阳光下，收集金鱼藻在阳光下放出的气体，等气体充满试管的1/2时，取出试管，用拇指按紧试管口，然后迅速地把带火星的木条插入试管中，可以看到木条复燃，因氧气具有助燃的特点，所以试管内收集到的气体是氧气，A符合题意。
二、绿色植物的呼吸作用
【知识点讲解】
1、种子的呼吸作用释放出能量
装置
现象：甲瓶中温度计温度升高，乙瓶中温度计温度不变。
结论：萌发的种子进行呼吸作用时释放出能量。
2、种子的呼吸作用放出二氧化碳
装置
现象：澄清的石灰水变浑浊。
结论：种子在进行呼吸作用时放出了二氧化碳。
3、种子的呼吸作用吸收氧气
装置
现象：甲瓶中的蜡烛熄灭，乙瓶中的蜡烛会继续燃烧。
结论：种子进行呼吸作用时吸收（消耗）氧气。
【典例剖析】
下图为验证植物呼吸作用的实验，以下分析正确的是( )
A.用手触摸两个玻璃瓶瓶身，瓶2比瓶1温度高
B.瓶1中蜡烛熄灭是因为萌发的种子消耗了氧气
C.瓶1中蜡烛熄灭是因为萌发的种子产生了二氧化碳
D.瓶2蜡烛继续燃烧是因为煮熟的种子没有消耗二氧化碳
答案：B
解析：A.种子萌发的过程主要进行呼吸作用，会散发热量，但煮熟的种子已经不能萌发了，因此瓶2的温度比瓶1低，A错误。B.种子萌发进行呼吸作用需要消耗氧气，因此瓶1插入的蜡烛会熄灭，B正确。C.燃烧是一种化学反应，需要氧气，产生二氧化碳，因此瓶1中蜡烛熄灭是因为没有氧气，C错误。D.瓶2蜡烛继续燃烧是因为煮熟的种子不能萌发，不会进行呼吸作用，没有消耗氧气，D错误。故选B。
4、呼吸作用
概念：细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动需要的过程。
表达式：
原料：有机物和氧气。
条件：活细胞，在有光和无光的条件下都能进行。
场所：主要在细胞的线粒体内进行。
产物：二氧化碳和水。
实质：分解有机物，释放能量。
影响因素：
（1）温度：对呼吸作用影响最大，一定范围内随温度升高，呼吸作用增强，温度过高，呼吸作用减弱；
（2）水分：植物含水量增加，呼吸作用增强；
（3）氧气：一定范围内随氧气浓度增加，呼吸作用显著增强；
（4）二氧化碳；二氧化碳浓度增加，呼吸作用减弱
意义：呼吸作用释放的能量一部分是植物进行各项生命活动不可缺少的动力，另一部分转化成热能释放出去。
农业应用：
（1）深耕松土：增加土壤中氧气的含量，促进根的呼吸；
（2）增大昼夜温差：降低夜间温度，可减少植物呼吸消耗；
（3）延长果实贮藏时间：通过低温、干燥、充加二氧化碳等措施来降低呼吸作用，延长保存时间。
【典例剖析】
在农业生产中，下列哪项措施有利于植物的呼吸作用( )
A.粮食晒干后贮藏 B.移栽植物后遮阴
C.低温储藏蔬菜水果 D.及时给农作物排涝
答案：D
解析：A、植物进行呼吸作用消耗氧气分解有机物，释放能量，而种子内的物质必须先溶解在水里才能被种子利用，因此种子含水多，呼吸作用旺盛，含水少，种子的呼吸作用较弱。晒干的种子，水分减少，抑制了种子的呼吸作用，可以延长了种子的储存时间。故该选项不符合题意；B、移栽植物时不可避免的损伤了一些根毛或幼根，影响了植物的吸水能力：移栽植物后遮阴，可以降低植物的蒸腾作用，减少水分的散失，提高植物的成活率。故该选项不符合题意； C、温度主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强。根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该适当降低温度，使蔬菜、水果的呼吸作用减弱，以减少呼吸作用对有机物的消耗、可延长保鲜时间。故该选项不符合题意；D、植物的根呼吸的是空气中的氧气。而农田水淹后，土壤中的氧气过少，根毛无法呼吸及时排涝，是为了促进根的呼吸。故该选项符合题。故选：D。
三、绿色植物对生物圈有重大作用
【知识点讲解】
（1）为生命活动提供物质和能量
（2）维持生物圈的碳-氧平衡
（3）参与生物圈的水循环
【典例剖析】
关于绿色植物在生物圈中的作用，下列说法错误的是( )
A.维持生物圈中的碳—氧平衡 B.提高环境湿度，降低环境温度
C.可吸收有害气体，净化空气 D.为经济建设提供大量木材
答案：D
解析：A.绿色植物在光合作用中制造的氧大多以气体形式排到大气中，同时还通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳，维持了生物圈中的二氧化碳和氧气的相对平衡，即碳-氧平衡，A正确。
B.绿色植物进行蒸腾作用，散失水分，提高大气的湿度，降低环境温度，B正确。
C.绿色植物进行光合作用能消耗二氧化碳，释放氧气，能净化空气，C正确。
D.为经济建设提供足够的木材不是植树造林的目的，不属于绿色植物在生物圈中的作用，D错误。
四、方法探究
1、探究绿色植物通过光合作用制造有机物的实验方法
光合作用的实验步骤总结如下：“一昼夜，两面遭，三步走”，具体说，“一昼夜”就是把天竺葵放在黑暗处一昼夜；“两面遮”强调用黑纸遮盖叶片的一部分时，要把上、下两面都遮盖住；“三步走”是指“隔水加热一清水漂洗一碘液检验”三个连续的操作。
2、光合作用和呼吸作用的比较
比较项目 光合作用 呼吸作用
区别 部位 叶绿体 所有的活细胞，主要在线粒体中
条件 光 有光、无光均可
原料 二氧化碳、水 有机物、氧气
产物 有机物、氧气 二氧化碳、水
实质 合成有机物，储存能量 分解有机物，释放能量
联系
3、分析实验现象得出实验结论的方法
首先通过实验的探究目的，找出实验的变量，或者通过文字叙述或图示中控制变量的方法，都可以迅速找到有关的实验变量，再对照实验组和对照组的实验现象的不同，说明变量对结果的影响进而得出相应的实验结论。例如，绿叶在光下制造淀粉的实验，通过遮黑纸片控制的变量是有无光照，结果是见光部分遇碘变蓝，说明有淀粉；而遮光部分遇碘不变蓝，说明没有淀粉。所以得出的结论是光是光合作用必需的条件，淀粉是光合作用的产物。
4、验证植物光合作用、呼吸作用的常用实验方法
（1）滴加碘液，验证光合作用的产物是淀粉。
（2）选一叶片，部分遮光，验证光合作用的条件是光。
（3）用氢氧化钠溶液除去CO2或用碳酸氢钠溶液增加CO2验证光合作用的原料是CO2。
（4）选一叶片，切断主叶脉，验证光合作用的原料是水。
（5）用银边天竺葵，验证光合作用的场所是叶绿体。
（6）用带火星的小木条或卫生香，验证光合作用的产物是O2。
（7）用澄清的石灰水，验证呼吸作用的产物是CO2。
（8）用燃烧的蜡烛，验证呼吸作用的原料是O2。
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