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植物细胞对水分的吸收

学习目标一、比较植物细胞吸水的方式二、理解水势的概念和组成三、阐明渗透作用吸水的机理植物细胞对水分的吸收

植物体内水分移动的方式一、扩散二、集流三、渗透作用植物细胞对水分的吸收

一、扩散—单个水分子跨膜运输植物细胞对水分的吸收由于分子或离子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域自发迁移，直到均匀分布的现象。细胞的扩散吸水，是指单个水分子通过膜脂双分子层间隙从细胞外进入细胞内的扩散过程。结构阻碍，速度慢，适合于水分短距离运输。

植物细胞对水分的吸收水分跨膜移动的途径扩散

植物细胞对水分的吸收二、集流集流：液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动的现象。速度快，适合长距离运输，例如水分在木质部的远距离运输。集流水分跨膜移动的途径

植物细胞对水分的吸收水孔蛋白（aquaporin，AQPs）存在于生物膜上的具有选择性、高效转运水分的膜通道蛋白，形成水通道。

植物细胞对水分的吸收2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得?阿格雷PeterAgre罗德里克?麦金农R.MacKinnon

植物细胞对水分的吸收H1~H6为肽链的6个跨膜a螺旋，a~e为伸出膜两侧的5个环“水漏模型”水孔蛋白结构示意图

植物细胞对水分的吸收三、渗透作用——水分跨膜运输的动力水势高水势低渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。

植物细胞对水分的吸收（一）水势水势：每偏摩尔体积水的化学势差。即体系中水的化学势（μw）与处于等温、等压条件下纯水的化学势（μw0）之差，除以水的偏摩尔体积(Vw,m)所得的商。偏摩尔体积：是指在恒温恒压条件下，向纯水(溶液)中加入1摩尔的水所引起的体系体积的增量。。水的自由能：是指体系中所有水分子具有的能量中能够用于做功的那部分能量。水的化学势：是指体系中水的偏摩尔自由能。

植物细胞对水分的吸收1MPa=106Pa水势的计算公式:水势单位：N·m·mol-1Ψw=μw-μw0Vw,mΨw=m3·mol-1=N·m-2=Pa

植物细胞对水分的吸收几种常见化合物水溶液的水势溶液Ψw/MPa

纯水0

Hoagland营养液-0.05

海水-2.50

1mol·L-1蔗糖-2.69

1mol·L-1KCl-4.50

植物细胞对水分的吸收植物细胞是一个渗透系统（二）植物细胞的水势

由于细胞壁压力的存在而引起细胞内水势变化的值，通常为正值。细胞液中溶质的存在而使细胞水势降低的值。渗透势（Ψs）由于细胞胶体物质如蛋白质、淀粉粒、纤维素等的亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起水势降低的值。由于重力的存在而使体系水势增加的值，在细胞中通常省略不计。压力势（Ψp）衬质势（Ψm）植物细胞对水分的吸收重力势（Ψg）Ψw=Ψs+Ψp+Ψm+Ψg典型植物细胞水势

植物细胞对水分的吸收植物细胞水势具有成熟液泡的细胞：Ψw=Ψs+Ψp，Ψm≈0分生细胞、风干种子细胞：Ψw=Ψm

植物细胞对水分的吸收0.91.01.11.21.31.41.5相对细胞体积1.51.00.50-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5Ψ/MPa渗透势（Ψs）水势（Ψw）压力势（Ψp）初始质壁分离时，V=1.0，Ψp=0，Ψw=Ψs=-2.0MPa充分膨胀时，V=1.5，Ψw=Ψs+Ψp=0

植物细胞对水分的吸收（三）细胞间的水分移动细胞X细胞Y?Ψs=-1.4MPaΨp=+0.8MPaΨw=-0.6MPaΨs=-1.2MPa-0.8MPaΨp=+0.4MPaΨw=

植物细胞对水分的吸收土壤-植物-大气连续体系(SPAC）中，水分也是从水势高处向水势低处移动。水势梯度土壤-植物-大气连续体中各位点的水势示意图土壤Ψw=-0.3MPa根系Ψw=-0.6MPa茎木质部Ψw=-0.8MPa叶肉细胞空隙Ψw=-7.0MPa大气Ψw=-100MPa

植物细胞对水分的吸收课堂小结本节重点介绍了植物细胞吸水的方式有扩散、集流和渗透作用，其中以渗透作用为主要吸水方式。细胞与环境的水分迁移方向和速度取决于细胞与环境的水势差，水分总是从水势高的区域流向水势低的区域。

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