第2章 植物的水分代谢复习资料
10页1、第2章 植物的水分代谢第一节 水在植物生命活动中的意义1.1 植物的含水量 一般来说,植物组织含水量一般为70%90%。 草本木本,水生陆生 潮湿环境,阴生植物干燥、向阳环境中的植物 生长旺盛和代谢活跃的器官或组织含水量较高。1.2 植物体内水分的存在状态束缚水(bound water):指细胞内与原生质胶粒紧密结合而不能自由移动的 水分。自由水(free water):指细胞内距离原生质胶粒较远而可以自由移动的水 分。这种划分是相对的,两种水分之间没有明显的界限。 自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性强弱的生理指标之一。1.3 水对植物的生理生态作用 生理作用:1、水是原生质的重要组分;2、水参与植物代谢过程(原料、参与);3、水是植物吸收、运输物质的良好介质;4、水能使植物保持固有姿态;5、水能促进细胞的分裂和生长。生态作用:1、调节植物体温; 高比热:稳定植物体温 高汽化热:降低体温,避免高温危害 介电常数高:有利于离子的溶解2、水对可见光有良好的通透性;3、水可调节植物的生存环境。第二节 植物细胞对水分的吸收一、植物细胞的渗透现象1、渗透作用(osmosis):在一个系统中,
2、水分通过半透膜从水势高的一方向水 势低的一方移动的现象。(两个条件:半透膜、水势差)渗透装置的条件1、具有半透膜2、半透膜两侧具有浓度差 植物细胞是一个渗透系统二、水势的概念水势(甲w ):水的化学势,即偏每摩尔体积水所含的自由能。自由能(G):系统中物质能用于做功的潜在能量。 束缚能:系统中物质不能用于做功的潜在能量。 化学势():每偏摩尔体积某物质所含的自由能。化学势是能量概念,单位为J /mol J=N (牛)m,偏摩尔体积的单位为m3 / mol偏摩尔体积(partial molal volume) 在一定温度、压力和浓度下,1摩 尔某组分在混合物中所体现出来的体积,称为该组分在该条件下的偏摩尔体积, 两者相除并化简,得N/m2,成为压强单位帕Pa水势=水势的单位是压强的单位, 帕斯卡(Pa,牛顿/平方米)、大气压(atm)、巴(bar)PSI (Pounds per square inch)1标准大气压=101325牛顿/米辽,即为101325帕斯卡(Pa)=760mm汞柱所产 生的压强1bar=105Pa = 0.1MPa = 0.987a tmr14.5psi通常把标准状
3、态下纯水的水势规定为0 ,故其他溶液的水势均为负值。 溶液浓度愈大,水势值愈小。若体系存在水势差,则发生水分子转移,水从水势高的部位流向水势低的部位。三、植物细胞的水势构成Ww =甲S + Wp + 甲m甲S (渗透势,也称溶质势):指由于溶质颗粒的存在而引起的细胞水势降低值。 为负值。WS = - iCRTi:解离系数 C:溶质浓度R:气体常数T:绝对温度Wp (压力势):指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增高值。 一般情况下,压力势为正值; 质壁分离时,压力势为零; 剧烈蒸腾时,压力势为负值。Wm (衬质势):指由于细胞胶体物质的存在(亲水性和毛细管对自由水的束缚) 而引起的水势降低值。为负值。未形成液泡的细胞有一定的衬质势(如干燥种子的可达-100MPa),已形成 液泡的细胞衬质势很小(趋于零),可忽略不计。无液泡的细胞: Ww= Wm成熟细胞: Ww =WS + Wp细胞初始质壁分离时:血p =0, 血w二血s充分饱和的细胞:血w=0 血s二一血p蒸腾剧烈时:血p 细胞w细胞正常吸水 外界溶液wV细胞w细胞失水 外界溶液w=细胞w动态平衡多个细胞,植物器官之间,地上比根部低
4、。上部叶比下部叶低 在同一叶子中距离主脉越远则越低; 在根部则内部低于外部。2.2细胞的吸胀性吸水吸胀作用:指亲水胶体吸水膨胀的现象。干燥种子、根尖、茎尖分生细胞、果实和种子形成过程中靠吸胀吸水。 如干燥种子的水势常低于- 100X105Pa,有的甚至达- 1000X105Pa,所以 很容易发生吸胀吸水。不同物质分子吸胀力大小是:蛋白质 淀粉 纤维素细胞吸水饱和时Vm二02.3细胞的代谢性吸水代谢性吸水:利用植物细胞呼吸释放的能量使水分透过质膜进入细胞的过 程。代谢性吸水的机制尚不清楚,吸收占总细胞吸水比例有多大还有争议。 植物细胞对水分的吸收渗透性吸水(具液泡细胞)吸胀性吸水(未形成液泡的细胞)代谢性吸水(直接耗能)五、细胞水分的跨膜运动1、扩散:单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入细胞(依浓度梯度)速 度较慢完成水分的快速跨膜运动较困难。2、通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进入细胞(依靠压力梯度)。 水孔蛋白:是一类具有选择性地、高效转运水分的膜通道蛋白。早在40年前提出了,水通道或水孔介导的水跨膜快速移动。 1970年Macey等,首先发现氯汞苯磺酸盐,对水通透性具有强烈的抑制作用
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