第一章植物的水分代谢讲述.pptx

第一章 植物的水分代谢 水是生命起源的先决条件。 陆生植物由水生植物进化而来。 植物的一切正常生命活动都必须在细胞含有一定的水分状况下才能进行。 植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢（water metabolism）。 第一节 植物对水分的需要 一、植物的含水量（water content) 不同植物含水量不同 同一植物在不同生长环境其含水量不同 同一植株不同器官和不同组织的含水量不同 测定植物组织含水量的指标 自由水 束缚水 自由水和束缚水分布示意图 二、植物体内水分存在的状态 束缚水（bound water):靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。 自由水（free water):距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 三、水分在植物生命活动中的作用 水分是细胞的重要组成成分 水分是代谢作用过程的反应物质 水分植物对物质吸收和运输的溶剂 水分能保持植物的固有姿态 一、水分跨膜运输的途径 1.扩散（diffusion）：物质分子（包括气体分子、水分子、溶质分子等）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。 2.集流（mass flow或bulk flow）：液体中成群的原子或分子（例如组成水溶液的各种物质的分子）在压力梯度（水势梯度）作用下共同移动的现象。 第二节 植物细胞对水分的吸收 水分跨过细胞膜的途径 二、水分跨膜运输的原理 1.自由能和水势 化学势(chemical potential):一种物质每mol的自由能。 水势（water potential）：每偏摩尔体积水的化学势。水溶液的化学势（ μW ）与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势（μoW ）之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。 水势的概念可理解为体系中的水与纯水之间每单位体积的自由能差。 单位：Pa或MPa MPa=106Pa 水的偏摩尔体积是指在一定温度和压力下，1mol水中加入1mol某溶液后，该1mol水所占的有效体积。 纯水的自由能最大，水势也最高。 溶液的水势为负值。溶液越浓，水势越低。 2.渗透现象 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，称为渗透作用。 3.植物细胞可以构成一个渗透系统 植物细胞是一个渗透系统。 植物细胞由于液泡失水，而使原生质体和细胞壁分离的现象，称为质壁分离（plasmolysis）。 质壁分离复原（deplasmolysis) 质壁分离解决的问题： 确定细胞是否存活 测定细胞的渗透势 观察物质透过原生质层的难易程度 细胞的吸水形式 渗透吸水(osmotic absorption of water) -------具中央液泡的成熟细胞吸水的主要方式 吸胀吸水(imbibing absorption of water) --------未形成液泡的细胞 代谢吸水(metabolic absorption of water) ---------直接消耗能量，使水分子经过原生质膜进入细胞的过程。 吸胀吸水 亲水胶体吸水膨胀的现象称为吸胀作用（imbibition）。 蛋白质、淀粉和纤维素三者的亲水性依次递减。 代谢吸水 利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过质膜而进入 细胞的过程。 y w= y s + y p + y m+ y g 二、植物细胞的水势组成 ψ s — 渗透势（osmotic potential） 溶质势（solute potential) ψ p — 压力势（pressure potential) ψ m — 衬质势（matrix potential) ψ g — 重力势（gravitational potential) 渗透势（osmotic potential）也称为溶质势（solute potential），指由于细胞液中溶质的存在而使水势降低的值。 压力势（pressure potential），是由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值。 衬质势（matrix potential）是细胞胶体物质亲水性和毛细管对水束缚而引起水势降低的值，以负值表示。 重力势（gravitational potential），水分因重力下移而引起水势降低的力量。 有液泡细胞 ψw = ψs+ ψp 没有液泡的分生细胞、风干种子胚细胞 ψw = ψm 初始质壁分离细胞 ψw = ψs 水饱和细胞 ψw = 0 三、细胞之间的水分移动 当有多个细胞连在一起时，如果一端的细胞水势较高，另一端水势较低，依次下降，就形成一个水势梯度（water pot