一章 水分代谢.pptVIP

植物生理学Plant Physiology 主讲：范海 山东师范大学生命科学院 绪论 一．植物生理学的概念和内容 1. 概念：研究植物生命活动规律的科学。 生命活动：水分代谢、矿质代谢、光合作用、呼吸作用、种子萌发、营养器官的生长、生殖器官的形成，开花、传粉、受精、成熟衰老过程。 2. 内容：三大内容： ? 代谢生理： 水分代谢； 矿质代谢； 光合作用； 呼吸作用 生长发育生理： 生长生理： 植物生长物质 植物生长规律 生殖生理： 开花生理 　　 传粉、受精生理 成熟衰老生理 ? 逆境生理：冷害；冻害；旱害；盐害； 涝 害；高温；病害；气体伤害 二、植物生理学的产生和发展 (一)古代的植物生理学 中国古代的植物生理学相关知识 商代甲骨文来便有记载，如：“贞禾有及雨？”，“雨弗足年”，“日若兹晦，惟年祸”。 西周的井田制 战国时《吕氏春秋》辩土篇“正其行，通其风” 西汉《氾胜之书》 “种瓠法”、施肥技术、粮食贮藏 北魏《齐民要术》嫁接技术 元《农书》 明《农政全书》 明《天工开物》 西方古代的植物生理学 亚里士多德很早提出光是叶片变绿所必需的 古罗马人利用动物排泄物、矿物质作肥料 (二)科学植物生理学的产生与发展 Van Helmont 的柳树实验 De Saussure　“对植物的化学分析”、矿质与光合的研究 G.Boussingault的砂培法,证明碳、氢、氧是从空气和水中得来,而矿质元素是从土壤中得来。 J.Liebig 化学肥料的创始人 J.Sachs 创建水培法、进行植物生长、光合和矿质营养的研究，编写植物生理学讲义 W.Pfeffer出版植物生理学(1904) 第一章：水分代谢 §1 水的结构与特性 结构：水是极性分子，能形成分子间氢键 2. 水的特性 （2）高比热 （3）高汽化热 （4）内聚力(Cohesion):液体状况下同类分子间的吸引力叫内聚力 ，水的内聚力可达30MPa. （5）粘附力(adhesion):液相与固相间的吸引力叫粘附力或附着力 原因：水是极性分子，与其它极性分子形成氢鍵。 毛细现象 水是不可压缩的 水是极好的溶剂 水合作用 透光性强 3 水分的迁移方式 扩散(diffusion) 集流(bulk flow) 渗透(osmosis) 1) 扩散 定义：物质从高浓度(高化学势)的区域向低浓度(低化学势)区域自发的转移称为扩散。 原理：分子随机热运动的结果，高浓度区分子密集其相互碰撞的机会多，因而向相反方面移动。 故：扩散仅适应于短距离水的迁移 2)集流 定义：指液体中成群的分子在压力梯度下共同的移动 特点：是植物体内水经木质部做长距离迁移的主要机制，集流只与水柱两端的压力差有关，而与浓度梯度无关。 3)渗透作用 渗透作用是指水透过半透膜的一种迁移方式，事实上是一种特殊的扩散。 水孔蛋白(aquaporin)是一种位于质膜、液泡膜和某些细胞器膜上的主要内在蛋白(MIP)，MW26~30KD，它由6个α-helix跨膜而成通道，允许水分通过。水分通过水孔蛋白迁移的速度远远大于通过脂双分子层的速度。 渗透作用是由膜两侧的水势差所驱动的。 4 植物体内水分的存在状态 水分在植物体内的作用，不仅与含水量有关，还与其存在状态有关，水分在植物体内以束缚水和自由水两种状态存在。 束缚水(bound water):是指牢固地与细胞内的胶体颗粒吸附而不易流动的水， 自由水(free water):距胶粒较远而可以自由移动的水。自由水可参加细胞的各种代谢活动而束缚水不能。 溶胶sol：自由水多，束缚水少 凝胶gel：自由水少，束缚水多 §2 水势的概念与组成 自由能(free energy):体系内可以用于做功的能量。而束缚能(bound energ