第三章 第三节 矿质代谢（课件）-《生物基础》（高教版）同步精品课堂

第三章 生物的新陈代谢 第三节 矿质代谢（2课时） 高等教育出版社第1版 《生物基础》 教学目标 一 了解必需矿质元素的种类 理解根吸收矿质元素的过程 掌握矿质元素利用特点及合理施肥原则 教学重难点 二 交换吸附的原理，植物对矿质元素吸收的选择性，生理酸碱盐的区分。 必需矿质元素的种类与功能，根吸收矿质元素的过程，合理施肥的原则。 重点 难点 导入新课 三 展示两张大豆图片：一张叶片翠绿健壮，一张叶片发黄矮小，提问：“同样的大豆，为什么长势差异大？可能缺少什么？” 引出课题：“植物除了吸水，还需要吃矿质养分，这就是我们今天要学的矿质营养。” 新知讲授 四 植物维持正常的生命活动，不仅要不断地从环境中吸收水分，还要从环境中摄取矿质养分。植物的很多部位都能吸收矿质养分，但是，由于矿质营养是以无机盐的形式存在于土壤中，所以 根成为植物吸收矿质营养的主要器官。 新知讲授 四 目前，科学家发现的植物体中的元素有60多种，但其中大部分元素并不是植物生活所必需 的元素，目前公认的植物必需元素是16种：碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯。必需元素中需要量比较大的有9种：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁，称做大量元素；其余7 种的需求量很小，称做微量元素(表3-1)。 一、植物必需的矿质元素及其生理作用 新知讲授 四 新知讲授 四 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。土壤中的矿质元素有许多种，这些矿质元素是否都是植物所必需的呢?对于这个问题，科学家通过溶液培养法进行了研究。溶液培养法是指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。 什么叫做矿质元素呢? 新知讲授 四 矿 质 元 素 大豆植株特别矮小，叶色暗绿 新知讲授 四 矿质元素 缺乏症状 备注 N 大豆植株矮小瘦弱，夜间颜色发黄 属于肥料三元素，植物需求量大，土壤供给常不足，需施肥补充 P 大豆植株特别矮小，叶色暗绿 属于肥料三元素，植物需求量大，土壤供给常不足，需施肥补充 K 大豆茎秆软弱，老叶出现黄斑并逐渐焦枯 属于肥料三元素，植物需求量大，土壤供给常不足，需施肥补充 B 花器官发育不正常，生育期延长 —— Zn 叶片明显变小，枝条顶端节间缩短，小叶丛生，植株矮化，出现小叶病 —— 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。 新知讲授 四 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。那么,根是怎样从土壤中吸收矿质元素的呢? 二、植物对矿质元素的吸收 新知讲授 四 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，下面我们主要介绍根吸收存在于土壤溶液中离子的过程。 1.矿质元素离子吸附在根细胞膜的表面 新知讲授 四 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二氧化碳(CO2),二氧化碳溶于水中，生成碳酸(H2CO3), 碳酸可以离解成H+和HCO3: 新知讲授 四 吸附在根细胞膜表面的H+和HCO3,可以分别与土壤溶液中的阳离子(如K+、NH+)和阴离子(如NO3)发生交换。这样，H+和HCO3就进入到土壤溶液中，而K+、NH+等土壤溶液中的一些阳离子和NO3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HCO3,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： 新知讲授 四 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，同时借助搬运离子的蛋白质载体的运输，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。 2.矿质元素离子进入根细胞 新知讲授 四 根细胞对矿质元素离子的吸收是有选择性的。其表现是： ①不同种类植物的根系对不同离子的吸收量不同。 这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。例如，在同一种培养液中培育水稻和番茄，水稻吸收硅多，番茄吸收钙、镁多。 3.植物对矿质元素的吸收具有选择性 新知讲授 四 ②对同一种无机盐的阳离子和阴离子吸收有差异。 例如，在土壤中施入硫酸铵时，根吸收的NHt多于SO²-，若长期施用硫酸铵，就会使土壤呈酸性。因为根在吸附NH+时，要与吸附在根细胞膜表面的H+交换，这样一来，就有许多H+残留在土壤溶液中，时间长了，土壤就逐渐酸化。 3.植物对矿质元素的吸收具有选择性 新知讲授 四 新知讲授 四 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N、P、Mg)进人植物体后，形成不 稳定的化合物，这些化合物分解后，释放出来的矿质离子又可以转移到其他部位被重新利用；有些 元素(例如Ca、Fe)进入植物体后，形成难于溶解的稳定化合物，不能再移动，只能被利用一次。 三、植物对矿质元素的利用 新知讲授 四 作物不断从土壤中摄取营养物质，因此，必须通过施肥给予补充，合理施肥是提高作物产量 的有效措施之一。所谓合理施肥，是根据矿质元素对植物所起的作用，结合植物的需肥规律，适 时、适量地施用肥料，从而达到少肥高效的效果。合理施肥应遵循以下几条规律： 四、合理施肥 新知讲授 四 1.不同植物对N、P、K 等矿质元素的需要量不同 新知讲授 四 2.不同作物需要不同形态的肥料 新知讲授 四 3.同一种植物在不同的生长发育时期，对 N、P、K等矿质元素的需要量不同 师生互动 五 1. 出示选择题：根吸收矿质元素的主要方式是？ 2. 开放性问题：家里的酸性土壤，能不能长期施硫酸铵？为什么？ 问 题 课堂小结 六 1. 梳理核心逻辑：矿质元素的“需求（种类功能）→吸收（交换+主动运输）→ 利用（移动性差异）→管理（合理施肥）”。 2. 强调关键结论：矿质吸收是主动运输过程，具有选择性，施肥需遵循植物需 肥规律。 布置作业 七 作业 1. 为家里的盆栽（或当地常见作物）设计一份“施肥建议”，说明选择的肥料类型和理由。 2. 绘制“矿质元素吸收与利用”的思维导图。 巩固练习 八 作业 验证植物必需矿质元素的常用方法是（ ） A. 同位素标记法 B. 对比实验法 C. 溶液培养法 D. 杂交实验法 【答案】C 【解析】溶液培养法通过人工配制营养液，除去或添加某元素观察植物生长状况，是验证必需矿质元素的核心方法。 巩固练习 八 作业 缺氮的植物最典型的症状是（ ） A. 植株矮小，叶片暗绿 B. 植株矮小瘦弱，叶片发黄 C. 茎秆软弱，老叶焦枯 D. 花器官发育异常，小叶丛生 【【答案】B 【解析】氮是蛋白质、核酸等有机物的组成成分，缺氮会导致植物生长受阻，叶片叶绿素合成不足而发黄。 巩固练习 八 作业 根细胞吸收矿质元素离子与下列哪种生理过程密切相关（ ） A. 光合作用 B. 呼吸作用 C. 蒸腾作用 D. 渗透作用 【答案】B 【解析】呼吸作用为离子的主动运输提供能量，且呼吸产生的CO₂生成碳酸，解离出的H⁺和HCO₃⁻参与离子交换吸附，故选B。 巩固练习 八 作业 水稻吸收硅多，番茄吸收钙、镁多，这体现了植物对矿质元素吸收的（ ） A. 普遍性 B. 被动性 C. 选择性 D. 随机性 【答案】C 【解析】植物对矿质元素的吸收取决于细胞膜上载体蛋白的种类和数量，不同植物载体不同，吸收离子种类存在差异，体现选择性。 巩固练习 八 作业 植物体内易于移动、可被重新利用的元素是（ ） A. Ca B. K C. Fe D. S 【答案】B 【解析】K进入植物后呈离子状态，易于移动；Ca、Fe形成稳定化合物，难以移动；S部分形成不稳定化合物，移动性不如K。 巩固练习 八 作业 简述植物吸收矿质元素的过程。 【答案】植物吸收矿质元素的过程分为两步：①交换吸附：根细胞呼吸产生的CO2溶于水生成碳酸，解离出H+和HCO3-，吸附在根细胞膜表面，与土壤溶液中的阳离子（如K+、NH4+）和阴离子（如NO3-）发生交换，使矿质离子吸附到细胞膜表面；②主动运输：吸附在细胞膜表面的矿质离子，在载体蛋白的协助下，消耗呼吸作用提供的能量，被转运到根细胞内部。 感谢观看 $