第二章 植物的營養
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1 根的構造與功能
一、根的外形： A.鬚根系 B.軸根系 無主根支根之分 有主根支根之分 由莖基部叢生多細根 由主根長出許多支根 僅分布於很淺表土中 較粗的主根深入較深土壤中 多見於單子葉植物（水稻、蔥） 多見於雙子葉植物（菠菜、豆科植物） 二、根的縱切： 1.成熟部 根吸收水分和無機鹽的主要部位 密生根毛，有維管束、周鞘、內皮、皮層的分化 根毛：表皮細胞向外延伸的單細胞構造 →增加吸收水分養分的表面積(藉主動運輸吸收水分和無機鹽離子) 2.延長部 細胞不分裂，細胞因吸水而延長增大→使根延長 3.生長點 細胞較小，細胞質濃厚，細胞可分裂→遞補根冠和延長部的細胞 4.根冠 保護生長點，與根的向地性有關（除去根冠→根喪失向地性）。 三、根的橫切：（雙子葉植物根成熟部的橫切） 1.表 皮 排列緊密的扁平細胞，具保護和吸收功能，根表皮外無角質層， 部分表皮細胞特化成根毛。 2.皮 層 由排列疏鬆的薄壁細胞構成、有許多細胞間隙，具儲存澱粉功能。 3.內 皮 位於皮層最內側，細胞排列緊密，具調節水分進入中柱功能。 卡氏帶富含木栓質（不透水），可防止水分由木質部向外流失。 4.周 鞘 由薄壁細胞構成，周鞘細胞可分裂長出支根。 5.維管束 （中柱） 木質部和韌皮部間隔排列呈輻射狀： 木質部在中央，韌皮部位於木質部之間。 雙子葉植物根具有形成層 單子葉植物根不具形成層，中央有髓（由薄壁細胞構成）
試題範例 1.有關於種子植物的根，下列敘述何者錯誤？ (A)成熟部的細胞已分化，形成根毛及維管束等構造 (B)表皮位於皮層外側，支 根由此處向外生成 (C)根藉主動運輸吸收離子 (D)皮層由薄壁細胞組成，細胞內 常有澱粉粒
【答案】(B) 【詳解】(B)根表皮長出根毛，周鞘長出支根。 2.有關於植物根尖的縱切，下列敘述何者錯誤？ (A)由上而下的順序依次為成熟部、延長部、生長點、根冠 (B)生長點與延長部的細 胞均具分生能力而使根伸長 (C)根冠細胞具有保護生長點細胞的功能 (D)根部吸 收水分及無機鹽的主要部位在成熟部 【答案】(B)延長部的細胞會增大體積，但無分生能力；生長點具分生能力，可增生 細胞。
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2 水分和無機鹽的吸收
一、根吸水分和無機鹽的途徑： 表皮和根毛→皮層→內皮→周鞘→木質部二、根吸水分和無激鹽的原理： 1.簡易擴散 （原生質體外運 輸） 水分和無機鹽藉簡易擴散經由細胞間隙（沿細胞壁）運輸至 內皮；在進入內皮之前，運輸途徑均在原生質體外： 表皮和根毛沿細胞壁皮層的細胞間隙卡氏帶不透水 進入內皮的細胞質原生質絲周鞘→中柱的木質部 2.主動運輸 （共質體運輸） (1)內皮的細胞壁具有卡氏帶（不透水層） →水分和無機鹽無法再沿著細胞間隙運輸 →水分和無機鹽透過細胞壁和細胞膜進入內皮細胞內 →再藉原生質絲通過周鞘細胞而後進入木質部 (2)水分和無機鹽類經由原生質絲（細胞質）運輸至內皮 表皮和根毛原生質絲皮層的細胞質原生質絲 內皮的細胞質原生質絲周鞘→中柱的木質部
試題範例 3.植物體內的水分在運輸時，可以通過下列哪些部位？ (A)原生質絲 (B)細胞膜 (C)卡氏帶 (D)導管 (E)細胞間隙 【95 指考】 【答案】(A)(B)(D)(E) 【詳解】(C)卡氏帶富含木栓質，不透水、不能讓水通過。 4.有關於植物根部吸收水分和無機鹽類的原理，下列敘述何者錯誤？ (A)根吸收水分有原生質體外和共質體運輸二個途徑 (B)無機鹽是藉簡易擴散進 入根毛細胞 (C)因內皮有卡氏帶的不透水性，而使水分無法藉簡易擴散通過內皮 細胞 (D)因土壤溶液的滲透壓低於根毛的滲透壓，水分便進入根毛 【答案】(B) 【詳解】無機鹽經由主動運輸進入根毛細胞，再經由共質體運輸經皮層、內皮、周鞘 而後進入木質部。
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3 莖的構造與功能
一、雙子葉植物草本莖： 1.表皮 細胞排列緊密，外覆有角質層，具防止水分散失和保護功能。 2.皮層 (1)由薄壁細胞構成，含澱粉粒、結晶，可儲存水分養分、保護維管束。 (2)部分細胞含葉綠體，能行光合作用。 (3)皮層外側具有厚角細胞，具支持功能。 3.維管束 (1)呈環狀排列（韌皮部在外，木質部在內，二者間有形成層） (2)具有形成層，可使莖逐年加粗。 4.髓 位於莖的中心，由薄壁細胞構成→儲存養分二、雙子葉植物木本莖： 樹 皮 1.表 皮 細胞排列緊密，外覆有角質層，具防止水分散失和保護功能。 2.木栓層 細胞含木栓質，具防止水分散失和保護功能，替代表皮。 3.木栓形成層 由皮層外側細胞特化而來，可分裂產生木栓層。 4.皮層 主要由薄壁細胞構成，可儲存水分養分、保護維管束。 皮層外側具有厚角細胞，具支持功能。 5.韌皮部 含韌皮纖維（支持功能）和韌皮部（篩管運輸有機養分） 6.形成層 向外增生韌皮部＜向內增生木質部（木質部增生較快）
7.木材 （木質部） 邊材：位於外側，新生的細胞，顏色淡，有運輸功能。 心材：位於內側，老化的細胞，顏色深，無運輸功能。 春材（早材）：春夏溫暖多雨→細胞大而壁薄，顏色淡。 秋材（晚材）：秋冬寒冷乾燥→細胞小而壁厚，顏色深。 三、單子葉植物莖： 1.表皮 細胞排列緊密，外覆有角質層，具防止水分散失和保護功能。 2.基本組織 表皮及維管束以外的組織稱為『基本組織』 (1)主要由薄壁細胞構成，可儲存水分和養分。 (2)含少數厚角細胞及厚壁細胞→支持植物體 3.維管束 分散於基本組織中，無形成層→莖不能持續加粗。
4.髓腔 稻麥竹具有中空的髓腔 功能：氣體擴散（葉→髓腔→根），供應O2、排除CO2 試題範例 5.某植物營養器官的橫切面及其內部構造的放大情形如下圖，請據以回答下列問 題： (1)根據上圖的特徵，該營養器官應為下列哪一項？ (A)單子葉植物的莖 (B)雙子葉植物的莖 (C)單子葉植物的根 (D)雙子葉植物的 根 (2)上圖中的哪些部位在植物體內具有運輸養分和水分的功能？ (A)甲 (B)甲乙 (C)乙丙 (D)丙丁 【93 指考】 【答案】(1)(A) (2)(C) 【詳解】(1)單子葉植物草本莖的維管束不規則散生於基本組織中 (2)(甲)薄壁細胞， (乙)導管－運輸水分，(丙)韌皮部－運輸養分，(丁)薄壁細胞。
6.下列單子葉與雙子葉植物根或莖的橫切面中，哪一選項中的構造可能來自同一植 物？ (A)甲丙 (B)甲丁 (C)乙丙 (D)丙丁 【96 指考】 【答案】(D)甲－雙子葉植物草本莖，乙－雙子葉植物的根，丙－單子葉植物的根， 丁－單子葉植物草本莖。
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4 水分和養分的運輸
一、水分的運輸原理：（蒸散作用是最重要的機制）(1)葉的蒸散作用 葉蒸散水分對水柱產生拉力 (2)導管的毛細作用 水分子凝聚作用形成水柱 (3)根部的根壓 根部的滲透壓產生壓擠力 二、篩管運輸有機養分： 運輸方向： 糖分生產的部位（葉）韌皮部運輸需求的部位（根莖、嫩葉、新芽、果實） (1)生產部位 進行光合作用的葉部： 葉部的糖分藉主動運輸進入韌皮部→韌皮部糖分濃度增加（滲透壓 升高）→木質部的水分滲透進入韌皮部→韌皮部的水壓增高（膨壓 升高）→葉部的糖分藉篩管的壓力流運送至根部 (2)需求部分 根、莖、嫩葉、新芽、果實： 糖分在莖和根部轉換為澱粉而儲存 試題範例 7.下列有關植物吸收及運輸水分的敘述，哪幾項正確？ (A)植物根部的滲透壓大於周圍土壤的滲透壓時，水分會從周圍土壤往根部的方 向移動 (B)根毛為多細胞構造，可以增加根部吸收水分的表面積 (C)被子植物體 內，水分主要透過導管運輸 (D)蒸散作用為植物體內水分得以上升的重要因素 (E)植物體內的水分主要經氣孔散失於空氣中 【93 指考】 【答案】(A)(C)(D)(E)
【詳解】(B)根毛為單細胞構造 8.下列有關植物運輸作用的敘述，何者正確？ (A)木質部是由導管與篩管所組成 (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，根部所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 【答案】(C)(D)(E) 【詳解】(A)木質部，包括導管和假導管；韌皮部包括篩管和伴細胞 (B)導管上下相 接之細胞壁完全消失，可流通物質。
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5 葉的構造與氣孔
一、葉的構造：（雙子葉植物的葉） 外形 葉片＋葉柄＋托葉（托葉是小型葉，僅有一條葉脈） 葉序 葉在枝條上的排列方式：互生、對生、輪生 構造 角質層 防止水分散失 表皮 細胞排列緊密，具保護和防止水分散失功能，不具葉綠體 葉肉 柵狀組織 近上表皮，呈柱狀，排列緊密，葉綠體較多 海綿組織 近下表皮，不規則，排列疏鬆，葉綠體較少 葉脈 葉的維管束，上為木質部，下為韌皮部，不具形成層 氣孔 由成對的保衛細胞圍成，大多位於下表皮，具蒸散水分的功能 二、保衛細胞：1.保衛細胞由表皮細胞特化而成，呈腎形，含葉綠體、較大液泡、含多量細胞質 2.兩端互相接合，中間互相分離為氣孔，內側細胞壁較厚、外側的細胞壁薄 3.構成細胞壁的纖維細絲呈輻射狀排列；保衛細胞吸水向外膨脹，則氣孔開啟 三、氣孔： 1.特徵：葉面表皮的微小細孔，由成對的保衛細胞圍成氣孔 2.分佈： (1)僅上表皮具有氣孔→浮水植物、睡蓮、浮萍 (2)上下表皮均有氣孔→篦麻、大多數單子葉植物 (3)僅下表皮具有氣孔→秋海棠、彩葉草、榕、多數雙子葉植物 試題範例 9.有關於葉的各部構造與功能，下列敘述何者正確？
(A)葉多呈扁平狀，可增加吸收光能的面積 (B)托葉屬於大型葉，可保護幼芽 (C)柵狀組織靠近上表皮，其細胞間的排列較疏鬆 (D)具葉綠體的構造有保衛細 胞、柵狀組織、海綿組織 (E)葉脈中的導管位於下方、其壁較厚；篩管位於上方、其 壁較薄 【答案】(B)(C)(E) 【詳解】(B)托葉屬於小型葉（僅具單一條葉脈） (C)柵狀組織的細胞排列較緊密， 靠近上表皮 (E)導管位於葉脈的上方，篩管位於葉脈的下方。 10.下列有關於氣孔的敘述，何者錯誤？ (A)由保衛細胞組成，其內側細胞壁較厚 (B)氣孔大多於白天開放，晚間關閉 (C)陸生植物的氣孔通常分佈於葉的下表皮 (D)所有水生植物的氣孔均分佈於上 表皮 【答案】(D)有些沉水植物，如水蘊草的葉並無氣孔的分佈
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6 氣孔開閉與蒸散作用
一、氣孔的開閉：（保衛細胞內K＋濃度變化→直接影響氣孔開閉） 保衛細胞 CO2 K＋離子 滲透壓 保衛細胞 氣孔 光照時 光合作用旺盛 減少 累積（進入保衛細 胞） 升高 吸水膨脹 開放 夜晚時 呼吸作用旺盛 增加 降低（離開保衛細 胞） 降低 失水萎縮 關閉 二、影響氣孔開閉的因素： 1.光線刺激 光線刺激→保衛細胞藉主動運輸累積 K＋→氣孔開放 (1)保衛細胞和周圍的表皮細胞→細胞膜上具有光的受體 (2)光受體接收藍光激發『K＋幫浦』→K＋藉主動運輸進入保衛細胞→保衛細胞滲透壓升高→保衛細胞吸水膨脹→氣孔開放 2.無光線時 無光線時→K ＋和水分藉擴散離開保衛細胞 →保衛細胞膨壓降低→保衛細胞失水萎縮→氣孔關閉 3.水分缺乏 水分缺乏→保衛細胞累積離素→K ＋和水分自保衛細胞流出 →保衛細胞膨壓降低→保衛細胞失水萎縮→氣孔關閉 4.CO2濃度 葉部細胞的CO2濃度升高→氣孔關閉 葉部細胞的CO2濃度降低→氣孔開放 5.景天酸代謝植物（CAM 植物）：生長於乾旱地區→白天氣孔關閉、夜晚氣孔開放 三、影響蒸散作用的因素： 內在因素 植物葉片面積和氣孔數目等因素影響蒸散速率，例如： (1)沙漠地區的植物（仙人掌）其葉片縮小成針狀，以減少水分的蒸散 (2)亁旱地區的植物（玉米、燕麥）其葉面的氣孔數目較少。 外在因素 日照、溫度、溼度、風、土壤含水量，均會影響蒸散速率： (1)溫度：會改變水分子的動能，而影響到水的蒸發。溫度、溼度、風， 都會改變水分子的擴散速率。 (2)日照、土壤含水量：會影響到氣孔的開閉，間接影響植物的蒸散作 用。 (3)溼度：雨天時的溼度較高，晴天時的溼度較低，晴天時植物的蒸散 作用較旺盛。 試題範例 11.下列何者為大部分植物在體內二氧化碳濃度提高之後的可能反應？ (A)改利用氧氣進行光合作用 (B)保衛細胞失去膨壓，導致氣孔關閉 (C)蒸散作 用速率提高 (D)打開氣孔，排除二氧化碳 【95 指考】 【答案】(B) 【詳解】(A)植物利用 CO2進行光合作用，O2為光合作用的產物 (C)蒸散作用的速率 與土攘的含水量有關，與CO2濃度無關 (D)植物體內 CO2濃度升高，將促 使保衛細胞累積離素，致使氣孔關閉。 12.下列何者與植物氣孔的開閉調節有關？ (A)保衛細胞中的膨壓 (B)保衛細胞中的鐵離子濃度 (C)葉內的二氧化碳濃度 (D) 離層素(ABA)的累積 (E)溫度的高低 【92 指考】 【答案】(A)(C)(D)(E) 【詳解】(B)保衛細胞中的鉀離子濃度與植物氣孔的開閉調節有關。
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7 光合作用
一、植物色素： 光合色素 花青素 1.主要色素：葉綠素 a 2.輔助色素：葉綠素 b、胡蘿蔔素、葉黃素 3.分佈位置：位於葉綠體的葉綠囊膜（囊狀膜）上 4.不溶於水：對紅光和藍光的吸收效果最佳 葉綠素不吸收綠色光而呈現綠色 1.可溶於水 2.分佈於液泡內 3.在酸性→呈紅色 在中性→呈紫色 在鹼性→呈藍色 4.與光合作用無關 ▲作用光譜 ▲吸收光譜 二、光合作用： 發生部位 進 行 過 程 光反應 葉綠餅 囊狀膜上 葉綠素吸收光能→放出電子→經過電子傳遞鏈→合成ATP 葉綠素放出的電子被NADP＋吸收→形成還原性輔酶 NADPH 水分解→產生氧氣、H＋、電子→電子被葉綠素吸收 暗反應 葉綠體 的基質CO2＋H2O＋五碳糖 RuBP→2 甘油酸 PGA
甘油酸PGAATPNADPH三碳糖（甘油醛G3P）
5/6 甘油醛 G3P→轉化為五碳糖 RuBP 1/6 甘油醛 G3P→合成葡萄糖 C6H12O6
三、影響光合作用的因素： 1.光照： (1)光合作用先將光能轉變為化學能（ATP 和 NADPH），再利用化學能將水 和二氧化碳合成醣類；沒有光能就無法進行光合作用。 (2)光照可促使保衛細胞積聚 K＋，促使氣孔開放，使葉綠體可充分獲得CO 2供 應，以進行光合作用。 (3)各種植物所需的光照強度不同： 陽地植物 生長在光照較強的環境，隨著光照強度而增加其光合作用速率， 例如：玉米。 陰地植物 生長在光照較弱的環境；在較低的光照強度下，光合作用速率即達到
飽和，即使光照強度再增加，亦無法提高光合作用速率。 2.溫度： (1)一般植物適宜在 10～35℃的溫度範圍進行光合作用。 (2)溫度過高或過低，都會影響酵素的活性，而降低光合作用的速率。 (3)溫度過高時，水分蒸散過多，導致氣孔關閉，減少 CO2進入葉部，而降低 光合作用速率。 3.水分： (1)水分子本身是光合作用的原料之一。 (2)水分多寡會影響氣孔的開閉，而影響光合作用的進行。 水分充足時，保衛細胞膨脹，促使氣孔開放。 水分缺乏時，保衛細胞萎縮，導致氣孔關閉。 4.二氧化碳： 二氧化碳本身是光合作用的原料之一。 試題範例 13.植物光合作用中的光反應，其主要功能為何？
(A)固定二氧化碳 (B)產生 ATP 和 NADPH (C)利用 ATP 產生葡萄糖 (D)由二氧 化碳和水產生葡萄糖 【96 指考】 【答案】(B)光合作用中的光反應可形成 ATP 和 NADPH。 14.生物可藉光合作用將太陽能轉變為化學能，供細胞利用。下列有關光合作用的敘 述，哪幾項正確？ (A)能行光合作用的生物細胞都含葉綠素 (B)能行光合作用的植物細胞都含葉綠 體 (C)植物細胞主要利用綠光來進行光合作用 (D)植物細胞進行光合作用時，將 水分解產生氧分子的反應是在葉綠體的基質中進行 (E)植物細胞進行光合作用 時，固定二氧化碳生成糖分子的反應是在葉綠體的囊狀膜上進行 【93 指考】 【答案】(A)(B) 【詳解】(C)葉綠素不吸收綠光 (D)光反應中的水分解反應發生於綠葉體的囊狀膜上 (E)固定二氧化碳發生於葉綠體的基質內。
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8 呼吸作用
一、呼吸作用： 呼吸作用 發生部位 化學反應式無氧 呼吸
酒精醱酵 酵母菌 C6H12O6＋2ADP＋2Pi→2C2H5OH＋2CO2＋2ATP
乳酸醱酵 肌肉細胞 C6H12O6＋2ADP＋2Pi→2C2H4OHCOOH＋2ATP
二、影響呼吸作用的因素： 內在因素 (1)不同種生物具有不同的呼吸速率，生長快速則呼吸速率較高。 例如：小麥的呼吸速率高於仙人掌。 (2)不同組織器官具有不同的呼吸速率，代謝旺盛則呼吸速率較高。 例如：分生組織及幼苗的呼吸速率高於種子，種子萌發時其呼吸速率 急速增高。 外在因素 (1)氧氣：氧的濃度直接影響呼吸作用的速率。高濃度的氧會促進呼吸作 用進行，氧供應不足則使呼吸作用速率降低。 (2)溫度：呼吸作用過程中有許多酵素參與，溫度直接影響酵素活性，而 間接影響呼吸作用的速率。 試題範例 15.試在下列有關細胞呼吸作用與酵母菌醱酵作用異同的比較表中，填入正確答案。 呼吸作用 醱酵作用 (1)直接被利用的單醣分子式 C6H12O6 (2)產生多少 ATP 36 (3)產生多少 CO2 6 (4)產生何種有機物 無 【90 聯招】 【答案】(1)C6H12O6 (2)2 (3)2 (4)C2H5OH 16.下列有關細胞進行呼吸作用的敘述，哪幾項正確？ (A)酵母菌只會進行無氧呼吸作用 (B)植物細胞只在進入黑暗期後才進行呼吸作 用 (C)動物細胞可進行有氧及無氧呼吸作用 (D)所有生物細胞的呼吸作用都是在 粒線體內進行 (E)細胞進行有氧或無氧呼吸作用時，都會進行糖解作用 【93 指考】 【答案】(C)(E)
【詳解】(A)酵母菌在有氧氣時可行有氧呼吸 (B)植物在光照或黑暗時皆可進行呼吸 作用 (D)原核生物不具粒線體，於細胞膜進行有氧呼吸
