植物生理学总结.doc

PAGE PAGE 39 植物生理学 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（阅读教材相关内容） 1．不同种类的植物含水量不同 2．不同环境下生长的同一种植物，含水量不同（向阳干燥：低 隐蔽潮湿：高） 3．同种植物的不同器官和组织的含水量差异显著 高：根尖、幼苗、幼叶等生长旺盛的组织，达70－90％； 中：主干，35－70％；休眠芽，40％；黄熟期秸秆，40－50％ 低：成熟休眠种子，5－15％ 4．种子含水量与其生理活动状态相关 15％以下：休眠 20－25％：开始萌动 40－60％：发芽 二、水的生理作用 水是组成细胞质的主要成分（70－90％〕； 水作为代谢过程的介质（优良的溶剂性质）； 水本身作为反应物质参与一些代谢反应； 充足的水分是植物生长的基础； 水分使植物保持固有的姿态； 水分维持植物体温的恒定（热力学性质）。 （自学内容） 三、水分在植物体内存在的状态 束缚水(bound water)：被细胞中的胶体颗粒牢固吸附而不易流动的水分。 亲水基团：-NH2,-COOH,-OH(蛋白、核酸、纤维素微纤丝等)； 自由水(free water)：距离胶体颗粒较远，可以自由移动的水分。 水的存在状态，与生命活动强弱相关 *第二节 植物细胞对水分的吸收（本章重点） 研究植物及植物细胞利用水分的中心问题： 控制水分在细胞与细胞之间、细胞与环境之间运动的因素。 一、水势（Water potential） 水势: 体系中的水的化学势与处于相同大气压和温度下纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积（指加入1 mol 水使体系的体积发生的变化）。 在某个系统中，偏摩尔体积（指加入1 mol 水使体系的体积发生的变化）水的化学势与纯水在相同温度、压力下的化学势之差。 水溶液的化学势— 水溶液的化学势—纯水的化学势 水的偏摩尔体积 水势= Ψ的单位：Pa(Pascal),帕；或 MPa，百万帕 纯水的ψ最高，为0；当水分子受溶质分子牵引，其水势降低 1 M 蔗糖溶液：-2.69 MPa 1 M KCl溶液： -4.50 MPa 叶片：-0.3 -1.5 MPa 水分总是从Ψ高的区域自发地流向Ψ低的区域 二、渗透作用 水分通过半透膜从水势高的区域向水势低的区域移动（扩散）的现象 半透膜：只允许水分子透过而不允许溶质分子透过 三、植物细胞可视为一个渗透系统 细胞膜：脂质、蛋白镶嵌结构 原生质层：含多种细胞器、大分子溶液 液泡：含多种离子和糖，是发生渗透作用的主要部位 “细胞膜+原生质层” = 半透膜 液泡和细胞外发生水分交换 质壁分离实验：蚕豆幼茎表皮置入0.4M蔗糖溶液。（植物细胞因液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象） 四、植物细胞的水势构成1. 渗透势(Ψs) ：由于液泡内溶质存在，而产生的势能 注：Ψs为负值，由于其存在而使细胞发生渗透作用 2. 压力势(Ψp) ：由于细胞壁的存在，当植物细胞吸水膨胀（失水收缩），原生质体对细胞壁产生一个压力（拉力），细胞壁则对原生质体产生一个反压力（拉力），由此生成的势能即为 Ψp 注：Ψp在细胞吸水膨胀时，为正值，即降低细胞的吸水能力；在细胞失水收缩时，为负值，即提高细胞的吸水能力。 ***植物细胞的水势：Ψw=Ψs +Ψp Ψw、Ψs 和Ψp的变化与细胞体积变化的关系 3.衬质势 Ψm:衬质势 衬质（matrix）指表面能吸附水分的物质 细胞中的蛋白质、淀粉、细胞壁等均为能吸附水分的物质，泥土也是一种衬质 Ψm在液泡化的细胞中可忽略不计，观点有二：①液泡化细胞含水量很高，Ψm趋于0。 ②Ψm通过Ψs 和Ψp而影响水势，其作用已包括在Ψs 和Ψp之中。 注：Ψm在一些组织或情形下起主要作用： 1.非液泡化细胞（如顶端分生组织细胞） 2.干燥的种子、木材中， Ψm很低（负），表现出极强的吸水能力（ 种子Ψm 可达－300MPa，无Ψs和Ψp） 3.土壤颗粒为典型的衬质，土壤的水势主要以其Ψm表示 五、植物细胞间水分的移动 从水势高的细胞自发地向水势低的细胞移动 六、植物细胞吸水的方式 1．渗透性吸水： Ψw=Ψs +Ψp 2．吸涨作用：通过衬质势而起主要作用的吸水 方式。如分生组织、干木材或种子 3.主动（代谢性）吸水：植物耗能将溶质从低浓度处转运到高浓度处，使该区域水势降低，水分则会自发地向该区域迁移 七、水分的跨膜运输 1.扩散：单个水分子穿过脂双层间隙进入细胞。 2.集流：在有压力差存在的情况下，液体中大量分子成群地集体运动。集流是植物体内长距离运输的主要形式。 水孔蛋白 细胞膜及液泡膜上的一种内部蛋白，其多肽链6次穿越膜而形成孔道，特异地允