植物生理学 第01章 水分生理.ppt

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1、第一篇植物的物质生产和光能利用第一章植物的水分生理第一节植物对水分的需要一、植物的含水量一般植物组织含水量占鲜重的75％～90％二、植物体内水分的存在状态自由水束缚水两者比值原生质代谢生长抗逆性高溶胶旺盛快弱低凝胶活性低迟缓强细胞中的水可分为二类束缚水(boundwater)－-与细胞组分紧密结合不能自由移动、不易蒸发散失的水。自由水(freewater)－－与细胞组分之间吸附力较弱，可以自由移动的水。三、水分在植物生命活动中的作用1.水分是细胞质的主要成分凝胶作用溶胶凝胶溶胶作用2.水分是代谢过程的反应物质3.水分是各种生理生化反应和运输物质的介质4.水分能使植物保持固有的姿态生理需水--

2、满足植物生理活动所需要的水分生态需水--利用水的理化特性,调节植物周围的环境所需要的水分第二节植物细胞对水分的吸收一、扩散(diffusion)物质分子从高浓度(高化学势)区域向低浓度(低化学势)区域转移，直到均匀分布的现象。扩散速度与物质的浓度梯度成正比。扩散适合水分的短距离移动水的蒸发、叶片的蒸腾作用都是水分子扩散现象。二、集流(massflow)液体中成群的原子或分子在压力梯度作用下共同移动的现象。水通道蛋白生物膜上具有通透水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白(aquaporin)质膜内在蛋白液泡膜内在蛋白6个跨膜螺旋与两个保留的NPA（Asn-Pro-Ala）残基的水孔蛋白的结构（一）自由

3、能、化学势、水势的基本概念1.自由能(freeenergy，G)在等温、等压条件下,能够做最大有用功的那部分能量。2.化学势(chemicalpotential，μ)在等温、等压下，1mol的组分（物质）所具有的自由能。三、渗透作用(osmosis)-溶液中的溶剂分子(水)通过半透膜而移动的现象。3.水的化学势和水势水的化学势（μw）：当温度、压力及物质数量（水以外）一定时，体系中1mol的水的自由能。水势（waterpotential):每偏摩尔体积的水在体系中的化学势与纯水在相同温度、压力下的化学势之间的差。△μwμw-μowVw,mΨwVw,m==偏摩尔体积：在恒温、恒压、其他组分浓度不

4、变情况下，混合体系中1mol该物质所占的有效体积。单位：水势=水的化学势/水的偏摩尔体积=J•mol-1/m3•mol-1=N•m•mol-1/m3•mol-1=N•m-2=Pa纯水Ψow=零零值并不是没有水势，就好比定海平面为海拔高度为0一样，作为一个参比值。溶液：溶液的水势为负值,浓度越大，水势越低（二）渗透作用由渗透作用引起的水分运转a.烧杯中的纯水和漏斗内液面相平；b.由于渗透作用使烧杯内水面降低而漏斗内液面升高（通过渗透计可测定渗透势、溶质势）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原生质层：包括质膜、细胞质和液泡膜看成一个半透膜液泡内的细胞液含许多溶解在水中的物质，具有

5、水势。（三）植物细胞可以构成一个渗透系统刚开始发生质壁分离明显发生质壁分离洋葱上表皮细胞的质壁分离（四）植物细胞的水势1.细胞水势的组分细胞的水势公式：ψw＝ψπ＋ψp＋ψg细胞的溶质势（solutepotential渗透势）植物细胞中含有大量溶质：无机离子、糖类、有机酸、色素、悬浮在细胞液中的蛋白质、核酸等高分子物质也可视为溶质。一般陆生植物叶片细胞的溶质势是-2～-1MPa，旱生植物叶片细胞的溶质势可以低到-10MPa。干旱时，细胞液浓度高，溶质势较低。细胞的压力势(presspotential)原生质体、液泡吸水膨胀，对细胞壁产生的压力称为膨压(turgorpressure)。细胞壁在

6、受到膨压作用的同时会产生一种与膨压大小相等、方向相反的壁压，即压力势。压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。草本植物叶肉细胞的压力势，在温暖天气的午后为0.3～0.5MPa，晚上则达1.5MPa。在特殊情况下，压力势也可为等于零或负值。例如初始质壁分离时，细胞的压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞壁出现负压，细胞的压力势呈负值。Ψg：重力势（gravityotential)水分因重力下移与相反力量相等时的力量。重力势依赖参与状态下水的高度、水的密度和重力加速度而定，当水高1m时重力势是0.01MPa。细胞的衬质势（matrixpetentialψm是细胞胶体物质的亲水性和毛细管对自由水的束缚(吸引）而

7、引起的水势降低值，称为衬质势。衬质势一般呈负值。对于无液泡的分生组织和干燥种子来说，ψm是细胞水势的主要组分，其ψw＝ψm含有液泡成熟细胞的水势：由于细胞质水势组分较为复杂，各细胞器中水势又难以直接测定，而液泡的水势相对较易测定，因此，细胞水势通常用液泡的水势来代替。由于具有液泡的细胞含水量很高，衬质势趋于0，可忽略不计。含有液泡细胞水势公式可用下式表示：ψw＝ψ液泡＝ψπ＋ψp细胞的吸水形式植物