植物的营养器官与功能.doc

第三章 植物的營養器官與功能營養來源1.自營：無機物、水及二氧化碳醣類、胺基酸等有機物(光能化學能)2.生產者(光合作用)：供植物本身需要、提供其他生物所需營養物質1.組成成分：C、H、O、N、P、S等重要元素2.無機鹽：量很少，以化合物或離子存在土壤(新陳代謝、能量轉換等化學反應) 3-1 植物營養器官之構造：根、莖、葉(植物約30萬種，被子植物占26萬種)無維管束植物維管束植物環境適應水生或潮濕處陸生體型矮小高大根莖葉無有運輸方式擴散作用(效率低)維管束(效率高)例子藻類、蘚苔類蕨類、裸子植物、被子植物(雙子葉、單子葉) 一、維管束木質部韌皮部組成導管、假導管、木質纖維篩管、伴細胞、韌皮纖維分佈在維管束內側在維管束外側功能運輸水分及無機鹽、支持運送營養(有機)物質、支持導管假導管(管胞)篩管伴細胞細胞活性死死活(有質無核)活(有質有核)形狀管狀、兩端鈍細長形、兩端尖管狀、兩端鈍細長形細胞壁厚壁、有花紋(孔、螺)厚壁、有花紋薄壁、無花紋薄壁、無花紋上下細胞細胞壁消失，完全打通上下不通有篩板(其上有篩孔)不相接橫向輸導壁孔壁孔側篩孔無功能運送水和礦物質運送水和礦物質運送糖及其他有機物供能量幫助運輸運輸原理蒸散、毛細水柱、根壓和導管同主動運輸(耗能量)無運輸方向往上及左右(單方向)往上及左右往上、下及左右無分佈單、雙子葉植物蕨類、多子葉、單雙子葉植物蕨類、多子葉(裸子)、單雙子葉植物單、雙子葉植物 3-1.1 根:固持植物體、吸收水分及無機鹽、儲存養分鬚根軸根外形根細而多、呈鬚狀具較粗的主根及支根(周鞘分生而成)分佈淺的表土中深入土壤中例子雜草等單子葉植物較大型等雙子葉植物 一、縱切面根冠(根帽)生長點延長部成熟部功能保護生長點細胞分生組織、不斷細胞分裂使細胞增多增大體積使根伸長有維管束、根毛吸收水分及無機鹽 二、橫切面表皮皮層中柱(維管柱)組成薄壁細胞(保護組織)根毛：成熟部表皮細胞 向外突出形成薄壁細胞(薄壁組織)內皮：最內一層 、細胞壁含木栓素阻止水分流通1.周鞘：分裂形成支根2.韌皮部3.木質部功能保護儲存養分(內常有澱粉粒)運輸 三、單、雙子葉植物根的比較雙子葉單子葉外形軸根系鬚根系髓無有(在根的中央)形成層有無維管束輻射狀相間排列輻射狀相間排列 變態根：板根(鳳凰木)、支持根(榕樹)、呼吸根(落羽松、海茄苳)、儲存根、氣生根 四、單、雙子葉比較 雙子葉單子葉子葉兩個(胚乳退化)一個(胚乳發達)葉脈網狀脈平行脈莖有草本和木本、維管束呈環狀、具形成層多草本、維管束散生、不具形成層花4或5或其倍數(花萼、花冠區分明顯)3或3的倍數(花被：花萼、花冠分不清)根軸根系、不具髓、有形成層鬚根系、具髓(在中央)、不具形成層例子杜鵑花、榕樹、豆類、毛茛百合、稻米、小麥、玉米 3-1.2 莖：支持植物體、運輸水分和營養物質、儲存養分外形生長點節節間特點分生細胞、使莖增高葉芽或花芽由此分生使莖增長 一、雙子葉草本莖：莖軟、矮、加粗有限(形成層活動有限)橫切面表皮皮層維管束髓保護及防止水分散失薄壁細胞、儲存水分及養分環狀排列(韌皮部在外、木質部在內)形成層：分生新細胞、使莖加粗薄壁細胞儲存水分及養分 二、雙子葉木本莖(多年生)：分喬木(有主幹)、灌木(莖枝由基部叢生)表皮木栓層木栓形成層皮層韌皮部形成層木質部經持續增粗、表皮脹裂木栓細胞(含木栓)保護、防止水散失皮層最外側細胞分化向內增生較多、快年輪：邊材、心材(各含有秋、春材) 樹皮：表層散生皮孔(圓形、橫列狀)、代替氣孔交換氣體 三、年輪：推測樹木年齡、當時氣候變化情況(熱帶不明顯)邊材心材分佈外側新生細胞內側老化細胞(堆積大量填充物)特點含水較多、顏色較淡、具運輸功能含水較少、顏色較深、不具運輸功能 秋材(晚材)春材(早材)生長季節寒冷、乾燥的秋冬季節溫暖、多雨的春夏季細胞分裂減弱強新生細胞小、壁厚、顏色深(範圍窄)大、壁薄、顏色淺(範圍寬) 四、單子葉草本莖表皮基本組織(主要)維管束(外有韌皮部、內有木質部)髓腔薄壁細胞散生在基本組織中有些莖形成中空，如稻、麥 3-1.3 葉：行光合作用(轉換光能合成有機物)葉序對生(每節生兩枚相對的)互生(每節只生一)輪生(每節生三枚以上的葉)例子槭、紫蘇楓、朱槿夾竹桃(三葉)、軟枝黃蟬(四葉)一、葉的外形葉片葉柄(單子葉具葉鞘包圍莖)托葉形狀扁平狀(單葉、複葉)梗狀(連接莖枝和葉片)著生在葉柄基部功能增加吸收光能面積 運輸和支持葉片保護幼芽二、葉片表皮葉肉細胞分為上下層、不具葉綠體1.角質層：角質或蠟質、防止水分散失2.保衛細胞：含葉綠體、成對半月形構成氣孔 (細胞壁內厚外薄、吸水張開)3.氣孔：下層多、水分蒸散及氣體進出通道含葉綠體的薄壁細胞1.柵狀組織：柱狀、上、緊密、葉綠體多海綿組織：不規則、下、疏鬆、葉綠體少2.葉內維管束：中肋、葉脈影響氣孔開閉因素：1.土壤含水量：水量多、氣孔張開2.細胞內CO2量：光照(CO2少、糖多、PH高 、K 增加)、滲透壓高、氣孔張開1.行光合作用：以柵狀組織為主2.運輸(下有韌皮、上有木質部)、支持特化葉：針狀葉(仙人掌)、儲存葉(洋蔥、百合)、卷鬚葉(胡瓜)、捕蟲葉(豬籠草、狸藻)3-2 水和無機鹽的吸收與運輸一、 植物生活所需元素大量營養元素微量營養元素H、C、O、N、K、Ca、Mg、P、SCl、B、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni、Mo1.根主動運輸吸收：大部分化合物溶於水形成離子(無 機鹽)、耗能(根提高呼吸作用、供能)2.氣孔吸收：C、O可以CO2、O2由空氣吸收(H可由水得)1.根細胞由土壤主動運輸吸收3-1.1 水的吸收與運輸 、3-1.2蒸散作用及其影響因素水分吸收：滲透作用1.根組織：根成熟部的根毛區是水分吸收主要部位(擴大與土壤的接觸面膜)2. 滲透壓差：維管束皮層表皮土壤一、運輸原理蒸散作用毛細水柱(內聚.附著力)根壓90以上水分(水氣)由氣孔散失1.氣孔空腔相對濕度達飽和：向大氣擴散2.環境因素：溫度(水分子動能) 日照、土壤含水量(氣孔開閉) 溫度、濕度、風(擴散速率)導管如毛細管1.蒸散形成拉力2.水柱向上拉升3.單方向運輸：下往上根與土壤的滲透壓差1.土壤含水量多壓大2.對草本植物重要3.通常15大氣壓3-2.3 無機鹽的吸收與運輸:主動運輸(載體分子協助、消耗能量)1根毛或表皮細胞膜上的載體分子細胞質原生質絲導管(毛細水柱往上、壁孔側向)2沿細胞壁及細胞間隙向內擴散內皮(卡氏帶：細胞壁含木栓質，阻止水分及離子擴散)細胞膜上的載體原生質絲導管(單方向運輸：毛細水柱往上、壁孔側向運輸)一、代謝作用：合成作用和分解作用合稱新陳代謝(簡稱代謝)光合作用呼吸作用部位含葉綠體的細胞所有活細胞場所葉綠體(葉綠餅、基質)粒線體、細胞質時間有光時隨時進行(不分晝夜)反應物CO2、H2O、能量C6H12O6、O2 產物C6H12O6(有機養分)、O2CO2、H2O、能量能量流動太陽(光)能化學能(儲藏於有機化合物，如C6H12O6、澱粉、蛋白質、脂質)化學能(有機化合物)化學能(儲於ATP ：以光能、電能、化學能、機械能釋出)元素循環吸入CO2、放出O2(平衡空氣比例)吸入O2、放出CO2代謝作用同化、合成、還原作用異化、分解、氧化作用物質變化增加體質、體重(光合呼吸)消耗體質、體重功能合成有機養分、供本身或動物用分解(氧化)有機物產生能量、維持生命影響因素1.光：光能、聚積K 使氣孔開放2.水：受質、影響氣孔開閉3.CO2：受氣孔開閉.向內擴散速率決定4.溫度：影響酵素活動1.溫度：影響酵素活動 (生物在530範圍、每增高10 呼吸速率提高一倍)2.氧：高氧促進呼吸作用反應式 光合(日光、葉綠素) 6CO2 12H2O能 C6H12O66H2O6O2 呼吸3-3.1光合作用：葉內的葉肉細胞(含葉綠體)光反應暗反應場所葉綠餅、葉綠囊(囊狀膜)葉綠體基質(含酵素)時間光照時光反應產物存在時、任何時間均可參與者葉綠素、H2O、ADP、NADPCO2、NADPH、ATP產物NADPH、ATP、O2三碳糖(六碳糖澱粉暫存蔗糖送到根莖儲存)過程水分子的光解作用、產生O2CO2之固定作用、合成單糖速率主要受光照強度影響主要受溫度及CO2濃度影響反應式1.葉綠素光能釋出電子 (電子傳遞：放能)2.H2O光能O22H 2e (使高能激動葉綠素分子恢復原狀)3.ADPPi(無機磷)ATP(儲能)4.NADP(氧化性輔脢)2H2e-NADPH(還原性輔脢：儲能)H12H2O18ADP18Pi12NADP 6O218ATP12NADPH12H 卡爾文循環：6CO218ATP12NADPH12H C6H12O618ADP18Pi12NADP一、 葉綠囊內的光合色素： 1. 主要：葉綠素a、b(可吸收紅、藍光) 2. 輔助：葉黃素、胡蘿蔔素(秋冬、葉綠素合成少時可顯現)二、 非光合色素：花青素：不協助吸收光能、於液胞內(酸性呈紅色、鹼性呈藍色).花色或秋天葉色3-3.2 呼吸作用有氧呼吸(呼吸作用)無氧呼吸(發酵作用)場所細胞質的膠狀基質、粒線體細胞質的膠狀基質產物CO2、H2OC6H12O6C2H5OH(酒精)CO2能量C6H12O6CH3CHOHCOOH(乳酸)能量能量36ATP(肌肉、腦等)或38ATP(肝、心、腎等)2ATPO2需求需要不需要效率完全氧化不完全氧化過程糖解作用克氏循環電子傳遞糖解作用丙酮酸變為酒精或乳酸例子一般生物細胞(不同細胞和組織速率不同，如分生組織、幼苗、萌發種子速率高)酵母菌、乳酸菌、持續收縮的骨骼肌細胞等圖示3-4 有機養分的運輸：雙向性葉行光合作用合成有機產物(單糖-葡萄糖)少量以澱粉儲存多量以蔗糖90、胺基酸5於韌皮部運輸1.進入篩管：主動運輸(耗能、需伴細胞的協助)2.往上、下、外(經側篩孔)運輸：利用濃度梯度壓力，變成澱粉、脂質、蛋白質 儲存在根、莖、果實、種子等樹皮環剝：養分無法下送(堆積、膨大)根死、無法吸水莖缺水死亡葉缺水死亡3-5 討論1、植物水耕(無土)培養的條件：水、營養液、注入空氣、調節酸鹼值2、菜園淹水，根淺、草本、葉菜類的蔬菜容易死亡：根部缺氧(酒精發酵)導致細胞壞死一、 活動3-1 植物氣孔與蒸散作用 1、氣孔的觀察：直接撕取法、印模法(以透明無色的指甲油或樹脂塗一薄層)氣孔分佈上下表皮均有下表皮上表皮上下表皮均無環境特色水分較多處缺水地區浮水性沈水性(葉小而薄、直接擴散)例子水稻榕樹睡蓮、浮萍水蘊草 2、蒸散作用的觀察：氯化亞鈷試紙(藍色、乾燥粉紅色、潮濕) A、剪下枝條要盡快放入水中，以免導管中產生氣泡 B、單位面積蒸散速率水分蒸散量(mL)/葉片總面積( )測量時間(分) C、葉片總面積(A4紙總面積()/A4紙總重量(g)葉形紙片的總面積二、 推甄試題：第一部份：單一選擇題1.圖1為某一種雙子葉莖的橫切面圖，請問葉部行光合作用 所需的水，由何處運送至葉？(A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁(83)2.圖2是某種植物葉的橫切面圖。下列有關光合作用的敘述 何者正確？(A)圖中乙和丙處的細胞，白天行光反應，晚上行 暗反應 (B) 圖中乙和丙處的細胞，白天行光合作用，晚上行 呼吸作用 (C)植物行光合作用放出O2是來自經由丁處吸收的CO2 (D)植物葉內與光合作用有關的色素，大多含在乙丙兩層細胞中(84)3-4題為題組圖3為葉子的橫切面圖，圖4為保衛細胞開合的模式圖。回答3-4題：3.位於下表皮的氣孔所逸出的氧不是由哪一部位產生？， (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁(86)4.保衛細胞與氣孔的開合有關。圖4中(戊)轉變成(己)， 試問保衛細胞發生了什麼變化？(A)細胞吸水，氣孔關閉 (B)細胞失水，氣孔張開 (C)細胞吸水，氣孔張開 (D)細胞失水，氣孔關閉(86)5.把洋蔥切開後所見到的鱗片狀構造(如圖5)是什麼器官？ (A)根 (B)莖 (C)葉 (D)果實(87)6.由根部吸收，最主要是受到下列哪一種作用的影響而能被送達葉部？ (A)代謝作用 (B)光合作用 (C)呼吸作用 (D)蒸散作用(88)7.光合作用的反應步驟雖然繁雜，但其反應可歸納為下列哪一種？ (A)化學能轉變為化學能的反應 (B)光能轉變為熱能的反應 (C)熱能轉變為化學能 的反應 (D)光能轉為化學能的反應(88)8.為了比較光合作用活性，小華把菠菜切成碎片，再將其打碎分離出細胞質及葉綠體 ，然後把葉綠體磨碎分離出葉綠素及基質等四部分，問小華分離所得的哪一部份， 可觀測到光合作用的光反應？(A)細胞質 (B)葉綠體 (C)葉綠素 (D)基質(88)第二部分：多重選擇題1. 下列有關植物運輸作用的敘述，何者正確？(應選兩項) (A)木質部是導管與篩管所組 成 (B)木質部輸送水的過程中，導管與導管之間各自獨立，彼此之間不互相流通 (C)莖木質部的輸送作用是毛細管的現象 (D)在沒有蒸散作用時，根部吸收的水仍然 可以靠根壓輸送到葉部 (E)韌皮部的輸送作用不受蒸散作用所控制(85)三、 聯考試題：第一部份：單一選擇題1.下列何者與葉片氣孔的開合無關？(A)土壤的含水量 (B)保衛細胞的光合作用 (C)保衛細胞中CO2的濃度 (D)篩管的運輸作用 (78)2.木質部中水柱的成因是(A)木質部的低滲透濃度 (B)導管內水分子間的內聚力 (C)水勢的階梯狀態 (D)根壓 (78)3.根據下表對根的構造與功能的描述，請問下列哪一組是正確的配對？構造功能1.皮層2.木質部3.韌皮部4.周鞘a.支根由此處向外生出b.輸送葉部製造的養分c.輸送根部吸收的水及礦物質d.根內儲藏養分的主要部位 (A)1-a，2-b，3-c，4-d (B)1-b，2-d，3-a，4-c (C)1-c，2-d，3-b，4-a (D)1-d，2-c ，3-b，4-a (80)4.下列有關植物營養器官的敘述，何者正確？(A)甘薯的變態根和馬鈴薯的變態莖，都可 儲存養分 (B)根間生長點的細胞含有一大液泡，能不斷進行細胞分裂 (C)莖皮層的最 內層稱為內皮，它有木質化的細胞壁，水分不能通過 (D)韌皮部的篩管成長管狀，側 壁具有壁孔，可使物質作橫向輸導 (81)5.下列有關植物營養的敘述，何者正確？(A)植物維持正常生長與發育所需的營養均由根 部吸收 (B)根細胞藉滲透作用吸收大部分的離子 (C)篩管細胞具有細胞核及細胞質， 專司養分的運輸 (D)水分在導管中為單方向運輸，即由根經莖到葉 (83)6.下列有關植物組織的敘述，何者正確？(A)植物分生組織就是形成層 (B)輸導組織的細 胞內壁都有螺紋狀花紋 (C)導管具有毛細管的作用 (D)植物沒有支持組織 (85)7.美洲的印地安人很早就知道利用柳樹的樹皮來治療頭痛 ，他們所利用的部分為右圖中何者？(A)甲 (B)甲乙 (C)甲乙丙 (D)乙丙丁 (88)8.下列有關植物光合作用反應的敘述，何者正確？(A)囊狀膜上的葉綠素分子吸收光能 後，成高能狀態放出質子 (B)水分子經分解後即產生氧、質子、電子與ATP (C)電子經 一連串的電子傳遞過程，可將釋放出的能量合成ATP (D)NADP 為高能物質，其還原作 用是釋能反應 (89)9.下列有關光合作用中光反應圖解，何者正確？(88) (A) (B) (C) (D)第二部分：多重選擇題1. 下列有關光合作用的敘述，何者正確？(A)葉綠素分子吸收光能後，會釋放出電子 (B)暗反應的第一個化學反應為：二氧化碳五碳糖二甘油酸 (C)植物久置於暗室中，暗反應仍然持續不斷 (D)光反應包括一連串的放熱(能)的電子傳遞過程 (E)葉綠體囊腔中有許多電子傳遞介質 (79)2. 植物從根部吸收的水分可經由導管運輸到葉部，此運送過程的動力來源有哪些？ (A)根部滲透壓產生的擠壓力 (B)葉部水分的蒸散對導管中水分產生的拉力 (C)伴細胞 的主動運輸 (D)導管內水分子的凝聚作用 (E)薄壁細胞的主動運輸(80)3.下列有關光合作用的敘述，何者正確？(A)在波長400700秒米(nm)的範圍內，植物有 相同的光合作用效率 (B)葉內細胞內的暗反應，不受保衛細胞內二氧化碳濃度高低的 影響 (C)葉綠體內的葉綠素吸光後，氧化還原反應持續交替 (D)葉綠體內的葉綠素吸 光後若其電子的傳遞被中斷，在基質內就沒有葡萄糖的合成 (E)於葉綠體基質中、6 分子的二氧化碳與6分子的五碳糖經一連串的轉換反應，終於合成1分子的葡萄糖(81)4.下列有關植物組織的敘述，何者正確？(A)薄壁細胞均含有葉綠體，可行光合作用 (B) 形成層與木栓形成層均可使根莖的直徑加粗 (C)根與莖均具有生長點，能使根莖加長 (D)維管束係由韌皮部、木質部及形成層所構成 (E)韌皮部的篩細胞及伴細胞均直接參 與養分的輸送(84)5.下列有關光合作用的敘述，何者正確？(A)光反應及暗反應均在葉綠體的囊狀膜內進行 (B)暗反應中兩分子的三碳糖合成一分子的葡萄糖 (C)葉綠素分子呈激動的高能狀態時 ，才能引起電子傳遞 (D)葉綠素於葉綠體中，才能吸收光能 (E)胡蘿蔔素呈激動狀態 時，亦可引起電子傳遞(84)6.下列有關輸導組織的敘述，何者正確？(A)成熟的導管及假導管均沒有新陳代謝的功能 (B)成熟的篩管，其上下相連細胞的細胞壁消失 (C)假導管具細胞質、細胞核，可協助 導管輸送水分 (D)伴細胞具細胞質、細胞核，可協助篩管輸送養分 (E)導管上下相連 的細胞，其相鄰細胞壁有許多小孔，細胞質互相連通(86)7.右圖為植物體莖的橫切面。哪些植物體的莖具有 類似的維管束排列方式？(A)玉米 (B)松樹 (C)百合 (D)向日葵 (E)松葉蕨(87)8.下列有關單子葉或雙子葉植物之維管束的敘述，何者正確(A) 榕樹莖部維管束成環狀排列，木質部在內而韌皮部在外，維管束形成層位於其間 (B)榕樹葉部的韌皮部靠近上表皮以利於光合作用產物的運輸，而木質部則靠近下表皮以利於水分的蒸散 (C)楓樹莖部維管束形成層每年向內新生木質部，向外新生韌皮部而共同組成年輪的環紋 (D)楓樹根部亦具有維管束形成層，但根部因土壤相對的穩定，所以形成的年輪比莖部的年輪不明顯 (E)維管束植物的根、莖與葉部的維管束互相連接(89) 9.下列有關動植物主要所需元素(B、C、Ca、Cl、Cu、Fe、H、K、Mg、Mn、Mo、N、O、P、 S、Zn)的敘述，何者正確？(A) C、H、O、Ca、N、P、S與K是植物體需要較多量的元 素 (B)B、 Cl、Cu、Fe、Mn、Mo與Zn是植物體需要較少量但不可缺乏的元素 (C)C、H、 O與N主要來自空氣，由氣孔進入植物體內 (D)B、Ca、Cl、Cu、Fe、H、K、Mg、Mo、N、 P、S、Zn是由根部自土壤中吸收的元素 (E