根毛细胞的结构与功能

根毛细胞是位于根尖附近的特化表皮细胞。它的职责是从土壤中吸收水分与矿质离子，并输送到植物体内。

每一根根毛都是一个表皮细胞长出的单一突起，而非独立的结构，成千上万的根毛合在一起使根拥有巨大的吸收表面。考题通常给出带标注的根毛细胞，要求你把每个特征与经渗透作用吸收水分、或经主动运输吸收矿质离子联系起来，因此把这两个过程清楚区分开来十分重要。

特征与功能

结构如何与功能相配

根毛细胞有两项不同的职责，吸收水分与吸收矿质离子，其特征对两者都有适应。水通过渗透作用被动进入，而矿质离子必须消耗能量泵入。

考试中要把每个特征与正确的过程对应：形状与薄的表面加快吸收，液泡维持渗透梯度，而线粒体与载体蛋白使主动运输得以进行。

• 细长的突起，大的表面积意味着能一次吸收更多水分与离子。
• 薄的细胞壁与细胞膜，短的扩散距离使水分与离子能快速穿越。
• 水势较低的细胞液，水沿着水势梯度从土壤不断通过渗透作用进入。
• 众多线粒体，它们释放主动运输矿质离子所需的ATP。
• 载体蛋白，它们把矿质离子从稀薄的土壤逆浓度梯度运入细胞。

相关过程

水分吸收是渗透作用：细胞液的水势低于周围的土壤水，因此水经选择透过性的质膜移入根毛细胞。之后它仍以渗透作用逐个细胞穿过根皮层，直到到达根中央的木质部导管。

矿质离子吸收是主动运输：硝酸盐、镁等离子在细胞内的浓度通常高于土壤，因此必须由载体蛋白消耗ATP逆浓度梯度泵入。进入植物体后，水在木质部中上升，被叶片的蒸腾作用向上拉动，矿质离子也随之被带上去。

这把根毛细胞与植物体内的运输以及植物内更广泛的水分移动联系起来。

常见标注错误

例题与参考答案

题目（试卷二 A 部分风格）：图中显示一个根毛细胞。(a) 说出水进入细胞的过程名称。

[1 分] (b) 解释该细胞如何适应快速吸收水分。[3 分] (c) 一条根被留在缺氧的积水土壤中，解释为何矿质离子的吸收下降。

[3 分]

参考答案：(a) 渗透作用。(b) 细长的毛状突起提供大的表面积供吸收，细胞壁与细胞膜很薄因此扩散距离短，而细胞液水势较低因此水沿水势梯度进入。

(c) 缺氧时线粒体中有氧呼吸减少，因此释放的ATP减少；由于矿质离子经主动运输吸收而主动运输需要ATP，其吸收便下降。

评分说明：(c) 部分是常见陷阱，经渗透作用的水分吸收不受缺氧影响，但离子的主动运输会受影响。

来源:SRC-DSKP-EN

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