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微專題4　氣孔與細(xì)胞代謝
[知識(shí)必備]
氣孔是植物葉片與外界進(jìn)行氣體交換的主要通道。通過(guò)氣孔擴(kuò)散的氣體有O2、CO2和水蒸氣。氣孔的運(yùn)動(dòng)可以影響光合作用、細(xì)胞呼吸及蒸騰作用。
1.氣孔的結(jié)構(gòu)及分布
氣孔由兩個(gè)腎形的保衛(wèi)細(xì)胞(內(nèi)含葉綠體)構(gòu)成。氣孔一般分布在陸生植物如陽(yáng)生植物下表皮，浮水植物只在上表皮分布。
2.氣孔的開閉
植物氣孔的開閉運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵在于保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹變化。由于保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)外壁厚度不一樣，當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，較薄的外壁就會(huì)伸長(zhǎng)，細(xì)胞向內(nèi)彎曲，于是氣孔就張開；當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞失水時(shí)，氣孔就關(guān)閉了。
3.調(diào)節(jié)氣孔開閉的因素
(1)光
植物氣孔一般是按晝夜節(jié)律開閉：白天打開氣孔進(jìn)行光合作用，晚上通過(guò)關(guān)閉氣孔來(lái)減少水分損失。
(2)CO2濃度
低濃度CO2氣孔開啟。
(3)含水量
干旱或蒸騰過(guò)強(qiáng)失水多氣孔關(guān)閉。
(4)植物激素
細(xì)胞分裂素促進(jìn)氣孔開放，而脫落酸卻引起氣孔關(guān)閉。
[對(duì)點(diǎn)小練]
1.(2019·全國(guó)卷Ⅰ，29)將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過(guò)減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小。回答下列問(wèn)題。
(1)經(jīng)干旱處理后，該植物根細(xì)胞的吸水能力________。
(2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)________，出現(xiàn)這種變化的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。
答案　(1)增強(qiáng)　(2)降低　氣孔開度減小使供應(yīng)給光合作用所需的CO2減少
(3)取ABA缺失突變體植株在正常條件下測(cè)定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測(cè)定氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。
將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進(jìn)行ABA處理，另一組作為對(duì)照組，一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組的氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對(duì)照組氣孔開度不變
解析　(1)經(jīng)干旱處理后，植物根細(xì)胞的細(xì)胞液濃度增大，植物的吸水能力增強(qiáng)。(2)干旱處理后，葉片氣孔開度減小，使CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，從而導(dǎo)致光合作用減弱。(3)本實(shí)驗(yàn)需先設(shè)計(jì)干旱處理與非干旱處理的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的；再設(shè)計(jì)在干旱條件下ABA處理組與非ABA處理組的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開度減小是由ABA引起的。
2.(2020·福州市質(zhì)檢)植物葉片表皮上分布有大量的氣孔，氣孔結(jié)構(gòu)如圖所示，保衛(wèi)細(xì)胞吸水導(dǎo)致氣孔開放，保衛(wèi)細(xì)胞失水則氣孔關(guān)閉，回答下列問(wèn)題。
(1)植物在高溫、強(qiáng)光照條件下光合速率反而下降的現(xiàn)象稱作“光合午休”。某些植物可觀察到表皮上大量氣孔關(guān)閉，此類“光合午休”產(chǎn)生的原因是
________________________________________________________________________。
(2)已知某植物葉片細(xì)胞液的滲透壓與0.10(mol·L－1) KNO3溶液的滲透壓相當(dāng)，現(xiàn)撕取該植物葉片表皮，將其置于不同濃度的KNO3溶液中處理，一定時(shí)間后測(cè)量葉片氣孔內(nèi)徑，得到如下的結(jié)果(內(nèi)徑越大，表明氣孔開放程度越大)
氣孔內(nèi)徑/μm
處理液濃度 0.05(mol·L－1) 0.10 (mol·L－1) 0.20 (mol·L－1)
2小時(shí) 0.79 1.24 0.79
3小時(shí) 1.55 1.58 1.34
請(qǐng)回答：
用0.20(mol·L－1) KNO3處理時(shí)，較短時(shí)間內(nèi)即可觀察到氣孔關(guān)閉，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是保衛(wèi)細(xì)胞________，2小時(shí)后，氣孔開放程度增大，原因是________________________________ _____________________________________________。
本實(shí)驗(yàn)中，在載玻片上應(yīng)滴加___________________________________________________
溶液制作表皮臨時(shí)裝片，進(jìn)行觀察。
答案　(1)氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少，暗反應(yīng)速率下降　(2)滲透失水　保衛(wèi)細(xì)胞吸收K＋和NO，細(xì)胞液滲透壓升高，吸水膨脹　相應(yīng)濃度的KNO3
解析　(1)氣孔關(guān)閉后，引起暗反應(yīng)中二氧化碳供應(yīng)減少，從而導(dǎo)致暗反應(yīng)速率下降。(2)0.20(mol·L－1) KNO3溶液的滲透壓高于葉片細(xì)胞液的滲透壓，葉片細(xì)胞在0.20(mol·L－1 KNO3)溶液中會(huì)通過(guò)滲透作用失水，從而引起氣孔關(guān)閉，同時(shí)葉片細(xì)胞又會(huì)逐漸吸收鉀離子和硝酸根離子，導(dǎo)致細(xì)胞液的滲透壓逐漸增大，而外界溶液的滲透壓逐漸減小，當(dāng)細(xì)胞液的滲透壓大于外界溶液時(shí)，葉片細(xì)胞吸水，氣孔開放程度增大。本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)在載玻片上滴加相應(yīng)濃度的硝酸鉀溶液制作臨時(shí)裝片進(jìn)行觀察。

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