植物对水与矿物盐的吸收

根毛是吸收的部位

根毛是根尖附近表皮细胞向外延伸形成的细长管状结构。它们大大增加了根与土壤接触的表面积，其薄壁与土壤水分的紧密接触使其成为吸收水与矿物质的主要部位。

通过渗透作用吸收水

根毛周围的土壤溶液水势通常较高（较稀），而根毛内的细胞液水势较低（较浓）。水因此通过渗透作用，经根毛半透性的细胞膜从土壤进入细胞液。

这形成一个水势梯度，把水逐个细胞地拉过皮层，朝向根中央的木质部。

通过主动运输吸收矿物离子

硝酸盐、钾等矿物离子在根毛细胞内的浓度往往高于周围土壤，因此不能仅靠只能使物质从高浓度移向低浓度的扩散作用进入。根毛细胞转而使用主动运输，利用呼吸作用产生的能量（ATP）逆浓度梯度，把离子从稀薄的土壤溶液移入浓度更高的细胞。

如何考查

题目可能要求你解释为何水以渗透作用进入根毛而矿物离子需要主动运输，描述根毛适合吸收的结构特征，或解释为何根细胞含有大量线粒体以支持主动运输。

考试风格例题

题目。根毛细胞周围土壤溶液的水势为-200 kPa，根毛内细胞液的水势为-700 kPa。

硝酸根离子的浓度在土壤溶液中为0.5 mmol dm⁻³，在根毛细胞内为4.0 mmol dm⁻³。(a) 说出水在土壤与根毛细胞之间移动的方向，并说出所涉及的过程名称。

(b) 以水势解释你在(a)的答案。(c) 解释为何硝酸根离子不能仅靠扩散作用进入根毛细胞。

(d) 说出根毛细胞用来吸收硝酸根离子的过程名称，并说出该过程直接的能量来源。

参考答案。(a) 水从土壤溶液移入根毛细胞，过程为渗透作用。

(b) 水经半透性细胞膜从水势较高（负值较小）处移向水势较低（负值较大）处；由于-200 kPa高于-700 kPa，水因此向内移动。(c) 扩散只能使物质从浓度较高处移向浓度较低处，但硝酸根在根毛细胞内的浓度（4.0 mmol dm⁻³）已高于土壤中的浓度（0.5 mmol dm⁻³），因此进一步向内移动将逆浓度梯度进行。

(d) 根毛细胞通过主动运输吸收硝酸根离子，能量来自呼吸作用产生的ATP。

练习题

试一试。一名学生把根毛细胞放入含有呼吸抑制剂的溶液中，该抑制剂会阻止线粒体产生ATP。

预测这些细胞吸收矿物离子的速率会有何变化，并解释你的推理。

考试提示

重点术语

以下术语说明了本主题所考查的结构与过程：

• 根毛细胞，根尖附近的表皮细胞，具有细长的延伸部分，增加吸收所需的表面积。
• 渗透作用，水分子经半透性膜从水势较高处向水势较低处的净移动。
• 主动运输，利用呼吸作用产生的能量、使物质逆浓度梯度移动的过程。
• 扩散，粒子从浓度较高处向浓度较低处的净移动。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

植物营养的更多资源