植物生理学知识重点.doc

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1、第一章植物的水分代谢水分代谢（watermetabolism）植物对水分的吸收，水分在植物体内的运输利用以及水分的散失是构成植物水分代谢的不可分割的三个方面。水分代谢的作用是维持植物体内水分平衡第一节水在植物生命活动中的重要性一、水的理化性质水的很多性质都是由其分子结构决定的。水分子的结构具有如下特点：1.水分子有很强的极性.2.水分子之间通过氢键形成很强的内聚力3.水极容易与其它极性分子结合.一、水的理化性质（一）在生理温度下是液体由于水分子有很强的分子间力(氢键的作用),所以,虽然分子很小(分

2、子量18),但在生理温度下是液体.这对于生命非常重要.（二）高比热因为需要很高的能量来破坏氢键，所以，水的比热很高。由于植物体含有大量的水分，所以当环境温度变化较大，植物体吸收或散失较多热能时，植物仍能维持相当恒定的体温（三）高气化热这同样是由于水分之间的氢键造成的，破坏氢键需要很高的能量。在炎热的夏天植物通过蒸腾作用散失水分，可以降低体温。（四）高内聚力、粘附力和表面张力由于水分子间有很强的内聚力可以使木质部导管的水柱在受到很大张力的条件下不致于断裂，保证水分能运到很高的植株顶部。水分子间的亲和

3、力还导致水有很高的表面张力。（五）水是很好的溶剂由于水分子的极性，它是电解质和极性分子如糖、蛋白质和氨基酸等强有力的溶剂水分子在细胞壁和细胞膜表面形成水膜，保护分子的结构。水是代谢反应的参与者（水解、光合等）。水作为许多反应的介质和溶剂，同时由于水的惰性不会轻易干扰其它代谢反应（二）水分在植物体内的存在状态1.束缚水与自由水束缚水（boundwater）：靠近胶粒并被紧密吸附而不易流动的水分，叫做束缚水自由水（freewater）：距胶粒较远，能自由移动的水分叫自由水。自由水、束缚水与代谢的关系：

4、自由水参与各种代谢活动，其数量的多少直接影响植物代谢强度，自由水含量越高，植物的代谢越旺盛。束缚水不参与代谢活动，束缚水含量越高，植物代谢活动越弱，越冬植物的休眠芽和干燥种子里所含的水基本上是束缚水，这时植物以微弱的代谢活动渡过不良的环境条件。因此束缚水的含量与植物的抗逆性大小密切相关。通常以自由水/束缚水的比值作为为衡量植物代谢强弱和植物抗逆性大小的指标之一。自由水/束缚水比值高,植物代谢强度大;自由水/束缚水比值低,植物抗逆性强。三、水对植物的生理生态作用（一）水是原生质的主要成分（二）水是许

5、多代谢过程的反应物质（三）水是生化反应和植物对物质吸收运输的溶剂（四）水能使植物保持固有姿态(五）细胞分裂及伸长都需要水分（六）水对可见光吸收极少（七）生态效应第二节植物细胞对水分的吸收植物细胞吸水主要有三种形式：一种是渗透性吸水，一种是吸胀性吸水。未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水；形成液泡以后，细胞主要靠渗透性吸水。还有第三种吸水方式叫代谢性吸水。一、植物细胞的渗透性吸水（一）水势的概念在植物生理学上，水势（waterpotential）是指每偏摩尔体积水的化学势。在某种水溶液中，溶液的水势等于每

6、偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势差ψW=式中，ψW为水势，μW是水溶液的化学势，μºW是纯水的化学势，是水的偏摩尔体积（partialmolarvolume），是指加入1摩尔水使体系的体积发生的变化。水的偏摩尔体积随不同含水体系而异，与纯水的摩尔体积（VW=18.00cm3/mol）不同。但在稀的溶液中与VW相差很小，实际应用时，往往用VW代替。溶液的水势纯水的自由能最大，化学势最高。为了便于比较，人为的规定纯水的化学势为零，那么纯水的水势也为零，其它溶液与纯水相比较。在溶液中，溶质的颗粒降低了

7、水的自由能，所以，在溶液中水的化学势小于零，为负值。根据水势的定义公式可知，溶液的水势为负值。溶液越浓，水势越低。如海水的水势为-2.5MPa，1mol蔗糖溶液的水势-2.7MPa。开放溶液中水势的计算开放溶液中水势称为溶质势或渗透势（ψS），是由于水中溶质的存在而引起的水势降低值。可用下式计算：ψS=-iCRT式中：i为等渗系数，与溶质的解离度和一个分子解离产生的离子数目有关。对于非电解质为1。C为摩尔浓度，R为气体常数(0.0821)，T为绝对温度。水势与水分转移的方向通过上面的分析可知，体系

8、中水分的移动取决于水势的高低。如果体系中没有阻碍水分扩散的障碍，那么水分便会自发地从高水势处向低水势处移动。因此，供应水分的部位与接受水分部位的水势差便是水分运转的动力。2.水势的单位化学势是能量单位：J/mol，而J=N·m，偏摩尔体积的单位为m3/mol，所以，水势的单位N/m2，即Pa（牛顿/m2）为一压强单位。（二）渗透作用（osmosis）扩散：物质分子由高浓度的地方向低浓度的地方均匀分布的现象称为扩散。扩散的动力均来自物质的化学势差（浓度差）渗透作用：渗透是扩散的特殊形