植物的水分代谢.doc

植物的水分代谢 第一节 植物对水分的需要 一、植物的含水量 一般规律：在40%～90%范围内。水生植物 中生植物 旱生植物；生长期 休眠期； 组织含水量可代表植物的代谢强度。 二、水分在植物体内的存在状态 1、束缚水：被亲水胶体紧紧吸附不能自由移动的水分； 2、自由水：离亲水胶体相对较远可以自由移动的水分； 3、自由水/束缚水的比例对植物代谢强度的影响： 三、水分的生理作用 1.细胞原生质的重要组分: 2.代谢过程的反应物质与介质; 3.植物吸收物质的溶剂，运转物质的载体; 4.使植物保持挺立姿态; 5.水的生态作用如调节植物体温等。 第二节 细胞对水分的吸收一.水势的概念 1.自由能：物质分子在恒温横压条件下可用于作功的那部分能量。 2.化学势：每摩尔任何物质的自由能叫该物质的化学势。其可以用来衡量物质参与反应或转移的能力。当有化学势差存在时，物质将从化学势高的系统移向化学势低的系统 化学势是能量的概念，单位：J/mol J=N·m 3.水的化学势向水势概念的转变： 植物生理学中研究水分的移动用水势的概念。 水势是压力的概念，单位是 N/m2. 优点：①能量的变化不好测定，而测定压力很简便；②能与土壤学、气象学中的压力单位相一致. 将化学势的能量概念转变成水势的压力概念，可以用水的化学势除以水的偏摩尔体积，即：  J/mol N·m / mol ———— = ————— = N/m2 VW m3/mol 水势的概念： 任一体系水的化学势与同条件下纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商. 水势的表达及单位： 人为地将25℃、1个大气压下的纯水的水势规定为0，溶液的水势则用其与同温同压下的纯水的水势差来表示。纯水的水势最高，故一切溶液的水势均为负值。 水势的单位：过去用bar(巴)，现在用Pa(帕)或兆帕（MPa）, 1个大气压=1.013×105 Pa1巴= 105 Pa = 0.1 Mpa=0.987个大气压 二.植物细胞水势的构成因素 1.溶质势(ψs . ψπ):溶液中由于溶质的存在而使水势降低的值。 Ψs恒为负值。细胞液浓度的改变会导致ψs的改变。 2.压力势(ψP):是由于细胞壁限制原生质的膨胀而产生的对内的压力。压力势的取值: ① ψP可增大水的自由能,一般为正值。 ②细胞处于初始质壁分离状态时, ψP为0。 ③强烈蒸腾使细胞失水大于吸水时,细胞承受负压, ψP为负值。 3.衬质势(ψm):由于细胞中亲水物质对水分子的吸附而使水势降低的值。 Ψm的大小与细胞的总含水量有关,也与亲水物质种类有关,干燥种子的ψm可达-100MPa,但已形成液泡的细胞, ψm只有-0.01MPa ,与ψS 和ψP相比,可以忽略不计。 各类细胞的水势构成因素: 有液泡的细胞:ψw = ψS + ψP 无液泡但富含水分的细胞: ψW =ψS+ψP+ψm 干燥种子的细胞: ψw = ψm 三.植物细胞的吸水方式 (一).渗透性吸水:当环境水势高于细胞水势,细胞利用水势差吸收水分的过程。 渗透性吸水是液泡化细胞吸水的主要方式. 1.渗透作用:水分通过半透膜的扩散作用。 2.植物细胞是一个渗透系统: 3.植物细胞的质壁分离及其复原: (1) 质壁分离的概念 (2)质壁分离的复原 (3) 质壁分离及复原现象的应用: ① 判断细胞死活; ②观察物质透过细胞壁和原生质的难易程度; ③ 测定原生质粘滞性的大小。 (二).吸胀性吸水:未出现液泡的细胞吸水的主要方式 （1）概念:吸胀作用是指亲水胶体吸水膨胀的现象。 吸胀性吸水:细胞利用亲水胶体的亲水性吸收水分的现象. 衬质势是吸水的主要动力. （2）植物发育过程中的吸胀吸水:风干种子萌发；果实内种子形成；休眠芽复苏；(三).代谢性吸水 细胞利用呼吸作用释放的能量,使水分通过质膜进入细胞的过程称为…… 不是主要的吸水方式。 四.水分子通道(水孔蛋白AQP) 位于质膜和液泡膜上的一种内在蛋白,是由4个亚基构成的四聚体蛋白。每个亚基内部都有一个可以调节流量的水通道，当水孔蛋白的Ser残基被磷酸化时,水通道加宽,集流量增大；脱磷酸化时,情况逆转。 第三节 植物根系对水分的吸收 一.根系吸水的区域 根毛区——吸水能力最强 二.根系吸水的途径:根毛 ——→ 皮层——→内皮层—→中柱导管  质外体 共质体(凯氏带) 质外体 三.根系吸水的方式与动力 1.主动吸水的概念与动力：(1)概念:由于根系的生理活动产生了与土壤间的水势差而引起的水分吸收. (2)动力：根压根压：根系所吸收水分的积累所产生的压力.能够促使液