植物生理学Chapter1
植物生理学第1章 水分代谢
3、细胞间的水分移动
土壤水势>植物根水势>茎木质部水势>叶片水势>大气水势
4、水分在植物体内的迁移方式 迁移方式主要有两种：集流和扩散
（1）扩散：是物质分子（包括气体分子、水分子、 溶质分子等）从高浓度区域向低浓度区域转移，直 到分布均匀的现象。水分子可以从高水势区域向低 水势区域扩散，但比较慢。 （2）集流：是在外力的作用下，大量水分子快速运 动的现象。如导管的输水作用。 （ 3）渗透作用（osmosis)：是指液体通过半透膜进 行扩散的现象，是扩散作用的一种特殊形式。
渗透作用（ osmosis) ：是指水分从水势高的系 统通过半透膜向水势低的系统进行扩散的现象， 是扩散作用的一种特殊形式。
图1.2 渗透作用示意图
稀溶液的渗透势可用范特· 霍 夫 （ Vant Hoff）计算渗透压的公式来计算： ψs=ψπ=-iCRT
式中 i为溶质的解离系数； C为溶质的体 积 摩 尔 浓 度 （ mol· L-1 ） ； R 为 气 体 常 数 (0.0083dm3· Mpa· mol-1· K-1) ； T 为绝对温度 (K) 。 对于一个开放系统来说，在常温常压下， 溶液的水势就等于其渗透势。
土壤中的水分是以集流的方式向根部移
动。水分移动的速率与土质有关。
农业的节水灌溉
微灌技术：有微喷灌、滴灌、渗灌及微管灌等。 将灌溉水加压、过滤，经各级管道和灌水器具灌水于 作物根际附近。微灌技术具有以下优点: (1) 微灌技术的节水效益更显著。与地面灌溉相比， 可节水 80％～ 85 ％ .(2) 同时微灌可以与施肥结合，利 用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补 充作物需要的水分和养分，增产效果好。 (3) 微灌可 以使土壤疏松、保持颗粒状。（ 4）微灌使地表干燥， 不利于杂草生长。
植物生理学第一章
33
水通道蛋白或水孔蛋白（aquaporins
H2O Small neutral solutes
AQP ）
H2O
NP N P
A
A
是指细胞膜或液泡膜上具有选择性、高效转运水 分的通道蛋白。含保守的NPA序列。
生理功能：生殖生长、细胞伸长、保卫细胞和叶枕运动、 细胞膨压和体积调节、蒸腾流和栓塞去除，木质部和韧皮 部水分循环、矿质营养吸收、对旱和盐胁迫的响应。
11
第二节 植物细胞对水分的吸收
植物细胞吸水主要有2种方式： 1、未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水； 2、液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水。
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。
12
一、植物细胞的渗透性吸水
（一）自由能和水势
自由能：是在温度恒定的条件下可用于作功的能量。 化学势：1mol物质的自由能就是该物质的化学势。 可衡量物质反应或作功所用的能量。 • 衡量水分反应或做功能量的高低----水势
低 温 温度
适 温
高 温
低温：水和原生质粘度增加，水扩散速率下降； 呼吸作用减弱，影响吸水；根系生长缓慢，有碍 吸水表面的增加。“午不浇园” 高温：根易木质化，导水性下降。
42
4.土壤溶液浓度
根系细胞水势必须低于 土壤溶液的水势，才能 从土壤中吸水 。 化肥施用过量或过于集 中时，产生"烧苗"现象。
植物的水分代谢(water metabolism) 植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过 程。 “有收无收在于水”
4
第一节 植物对水分的需要 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 根系吸水和水分向上运输 第四节 植物的蒸腾作用 第五节 合理灌溉的生理基础
植物生理学第一章
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
质壁分离现象可以解决下列问题
√ 说明原生质层是半透膜 √ 判断细胞死活 √ 测定细胞的渗透势 √ 观察物质通过细胞的速率。
一、植物含水量（Water content) 1、不同植物含水量不同
2、不同环境中的植物含水量不同 3、不同组织和器官含水量不同
二、植物体内水分存在状态和作用
1、水分存在状态
（1）束缚水（Bound water) （2）自由水（Free water)
自由水/束缚水
蛋白质
自由水 束缚水
自由水和束缚水分布示意图
水信道的研究之所以热门，是因为它与体液的排出有关。特别 是肾脏，它每天都得从尿液中回收水份，以调节体内的含水量。体 液的滞留，可能会引起郁血性心脏衰竭，而许多遗传疾病也与 aquaporin的缺陷有关，例如肾性尿崩症（nephrogenic diabetes insipidus）。水信道的发现，可以说是为生物科技与医学界开启了 另一个相当重要的研究领域。
几种常见化合物的水势
溶液
Ψw /Mpa
纯水
0
Hoagland营养液
-0.05
海水
-2.50
1mol·L-1蔗糖
-2.69
1mol·L-1 KCl
-4.50
水势 1、判断水分移动方向。高 低 2、作为灌溉指标。
（3）渗透势（Osmotic potential） 也称溶质势,用Ψπ表示
由于溶质的加入而降低的那一部分水势。 恒为负值。
细胞膜的结构与功能
金属离子：主要是钙离子。
细胞膜结构模型
三、细胞膜的基本结构
目前细胞膜结构主要用Singer 和 Nicolson于1972年提出的流动镶嵌模型解释，下面我们以流动镶嵌模型为基础，总结细胞膜的结构的主要特征： 1. 脂类物质，主要是磷脂 构成生物膜的骨架，在膜中，磷脂以双分子层的形式存在，在双分子层中，磷脂的疏水基团（脂肪酸链），疏水基团向外。 2．生物膜中含有蛋白质，蛋白质有两种存在方式，一种吸附在脂类双层两侧，称为外在蛋白或周边蛋白，另一种镶嵌在脂类双层中，称为内在蛋白或整合蛋白，内在蛋白有的部分嵌入膜脂双层中，有的贯穿脂类双层。
３．膜中各种组分在膜上的分布是不对称的，具体表现在： (1) 膜脂分布的不对称性，脂质双层组成的不对称性。脂类双层的外层往往含有较多的磷脂酰胆碱（也称为卵磷脂），内层含磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）和磷脂酰丝氨酸较多。 在脂类双层的不同区域所含有的脂类种类不完全相同，脂类两个单分子层中所含有的脂类的数量也不相同。 (2) 膜蛋白发布的不对称性： (3) 膜糖分布的不对称性，在质膜上主要分布在膜的外侧。
调节功能
调节细胞水势和维持细胞膨压 大多数植物细胞在生长时主要靠液泡大量地积累水分。中央液泡的出现使细胞与外界环境之间构成一个渗透系统，从而可调节细胞的吸水机能，维持细胞的挺度。
01
调节细胞的pH和离子稳态 液泡膜上存在的离子泵（proton pump,如H+-ATPase）可调节细胞内的pH和离子浓度，以维持细胞的正常代谢。
膜的流动性受很多因素的影响
膜的流动性受很多因素的影响 ① 脂肪酸种类的影响，含不饱和脂肪酸（亚油酸，亚麻酸）较多，流动性大，含饱和脂肪酸（软脂酸，硬脂酸）较多，流动性变小。 ② 蛋白质含量大流动性变小 ③ 胆固醇含量高，流动性变小。 ④ 缺少Ｃa2+，流动性变大 ⑤ 外界的温度 温度降低 温度升高 固态 液晶态 液态 流动性变小 流动性变大
植物生理学第一章-第六章
植物生理学：研究植物生命活动规律的科学。
第一章：自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。
水势Ψw：每偏摩尔体积水的化学势，单位Pa。
即水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
渗透势Ψs：由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值。
压力势Ψp：细胞壁阻止原生质体吸水膨胀的力量，是增加水势的值。
重力势Ψg：水分因重力下移而增加水势的值。
衬质势Ψm：细胞内胶体物质的亲水性而引发水势降低的值。
质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部份移动。
此途径速度快。
跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。
共质体途径：水分通过胞间连丝的吸收。
移动速度较慢。
根压：靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。
伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。
吐水：从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。
蒸腾拉力：植物因蒸腾失水而产生的吸水动力，内聚力学说：这种以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说，称为内聚力学说。
蒸腾作用：水分以气体状态，通过植物体的表面（主如果叶片），从体内散失到体外的现象。
蒸腾速度：植物在一按时间内单位叶面积蒸腾的水量，用g/m2*h表示。
蒸腾比率：植物光合作用产生的干物质与蒸腾失水量的比值，用g.kg-1表示。
蒸腾系数：植物制造1 g干物质所需水分的克数，用g.g-1表示。
水分临界期：植物对水分不足最敏感的时期。
第二章：矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化灰分元素：指以氧化物形式存在于灰分中的元素，又叫矿质元素。
大量元素：植物对其需要量相对较大的元素，碳、氢、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫九种。
微量元素：植物需要量极微，稍多即发生迫害的元素，氯、铁、锰、硼、锌、铜、镍、钼八种。
通道运输理论：细胞质膜上有内在蛋白组成的通道，横跨膜的双侧，离子顺着跨膜的电化学势梯度进入细胞。
植物生理学第一章
一 细胞的渗透性吸水
㈠ 自由能和水势
1 自由能：是指在恒温下用于作功的能量，一种物质每 mol 的自由能 就是其化学势，可衡量物质反应或转移所用的能量。 水势( 可用衡量水分反应或转移所用能量的高低 2 水势(ψw )，可用衡量水分反应或转移所用能量的高低 来表示：
ψw=(μw-μwº )/ νw =Δμw/νw
Gravity (Yg)
The pull of gravity increases with height The gravity potential is a positive value Usually discounted from water potential relationship because few plants are tall enough for gravity to have an effect
Solute (or osmotic) potential (Ys)
Because water displays cohesion, water molecules interaction with other molecules and ions in solution (solutes) Interaction with solutes retards water movement (proportional to concentration) Since water movement is slowed by solutes, solute potential is a negative value
质壁分离现象实验 可解决下列问题: 可解决下列问题 ①说明原生质是半透膜 ②判断细胞死活 ③测细胞渗透势
㈣
细胞的水势
细胞水势： 细胞水势：ψw
《植物生理学》第一章 细胞生理ppt课件
第二节 细胞壁的结构与功能
细胞壁—是植物细胞外围的一层壁，具一定弹性 和硬度，界定细胞形状和大小。
一、细胞壁的组成
典型的细胞壁的组成： 胞间层(intercellular layer)、 初生壁(primary wall) 次生壁(secondary wall)
细胞壁的亚显微结构图解
细胞在初生壁内产生次生壁
有明显的膜包裹，形成 界限分明的细胞核 高度分化，形成多种细 胞器
有丝分裂
A模式图
B显微结构
大液泡 叶绿体 细胞壁 是植物细胞 区别于动物 细胞的三大 结构特征。
二、原生质的性质
• 原生质(protoplasm)是构成细胞的生活物质， 是细胞生命活动的物质基础。
组成原生质的各类物质的相对数量
1.带电性与亲水性 2.扩大界面 3.凝胶作用 4.吸胀作用
在植物细胞中，有不少分子如磷脂、蛋白质、核 酸、叶绿素、类胡萝卜素及多糖等在一定温度范围内 都可以形成液晶态。一些较大的颗粒像核仁、染色体 和核糖体也具有液晶结构。
液晶态与生命活动息息相关比如膜的流动性是生 物膜具有液晶特性的缘故。当温度过高时，膜会从液 晶态转变为液态，其流动性增大，膜透性加大，导致 细胞内葡萄糖和无机离子等大量流失。温度过低也会 使膜的液晶性质发生改变。
物质 水
蛋白质 DNA RNA 脂类 其他有机物 无机物
含量（%） 85 10 0.4 0.7 2 0.4 1.5
平均分子量
18ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ36000
107 4.0 ×105
700 250 55
由于原生质含有大量的水分，使它具有液体的某些性质， 如有很大的表面张力(surface tension)，因而裸露的原生 质体呈球形。
植物生理学第一章 ppt课件
i：溶质的解离常数 R: 气体常数（0 .082大气压/升. 摩尔. 度) T：绝对温度（273+t) C：摩尔浓度
（4）压力势（Pressure potential） 用Ψp 表示
具有一定刚性的细胞壁对细胞内容物施加 的压力而引起细胞内水势的变化值。
第一章 植物的水分代谢
第一节 植物对水分的需要
一、植物含水量 二、植物体内水分存在状态和作用
植物水分代谢（Water metabolism)： 水分的吸收，运输，蒸腾
一、植物含水量（Water content) 1、不同植物含水量不同
2、不同环境中的植物含水量不同 3、不同组织和器官含水量不同
水的自由能差。
用ψw表示 单位：大气压、巴、兆帕 1Mpa=10 bar, 1 大气压=1.013 巴 标准状况下，纯水的水势为零
Vw，m ：偏摩尔体积，指在恒温恒压、 其它组分不变的条件下，加入1摩尔的水所 引起的体积增量。
如：纯水的摩尔体积是18cm3,将其 加入极大体系的80%乙醇中，最终体积 是16cm3，水的偏摩尔体积是多少？ （16cm3）
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。
2、细胞的水势构成：
Ψw=Ψπ + Ψp + Ψg
⑴重力势：水分因重力下移于相反力量相等时 的力量。
⑵细胞体积和Ψw、Ψπ、Ψp的关系
①初始质壁分离时，V=1.0，
Ψp= 0， Ψw = Ψs = -2.0MPa
②充分膨胀时，V=1.5，
三、渗透作用 1、细胞和土壤溶液构成一个渗透系统 （1）渗透系统（Osmotic system) 用半透膜将两种不同浓度溶液分开
植物生理学1、9章
第一章、水分代谢1、细胞对水分的吸收水分存在状态：自由水、束缚水水势组成、细胞吸水与水势的关系ψw（水势）＝ψs（溶质势）＋ψm（衬质势）＋ψp（压力势）＋ψg（重力势），成熟的植物细胞的水势主要由溶质势、压力势组成，忽略衬质势和重力势，；未形成液泡的非成熟细胞水势主要是衬质势，进行吸胀吸水。
当细胞水势大于外界溶液水势时，细胞失水；当细胞水势小于外界溶液水势时，细胞吸水；两者相等时，既不失水，也不吸水。
渗透性吸水：具液泡的成熟的细胞通过渗透作用的吸水方式；吸胀性吸水：未形成液泡的细胞通过吸胀作用的吸水方式；2、根系对水分的吸收方式、途径及动力方式：主动吸收、被动吸收途径：质外体途径（由细胞壁、细胞间隙、胞间层及导管空腔等无生命的部分组成，对水分运输的阻力小）、共质体途径（所有细胞的原生质体通过胞间连丝和内质网连成的整体，对水分运输的阻力较大）、跨膜途径（运输阻力大，作用小）动力：根压、蒸腾拉力3、蒸腾作用：衡量指标、发生部位、意义；气孔运动机理；衡量指标：蒸腾速率、蒸腾效率或蒸腾系数发生部位：植物幼小时，地面以上的全部表面皮孔—高大木本植物，约占全部蒸腾0.1%叶片（1）角质层蒸腾—约占全部蒸腾的5～10%（2）气孔蒸腾—主要方式意义：1、有利于水分的吸收和运输蒸腾拉力是高大树木(木本植物)吸水的主要动力2、有利于矿物质和有机物的吸收和运输3、防止叶片高温烧伤4、蒸腾作用正常进行时，气孔是开放的，有利于CO2的吸收和同化.（气孔是植物水蒸气、CO2、O2进出的共用通道）气孔运动机理：1）淀粉—糖变学说白天：保卫细胞内CO2下降，pH上升到7.0，淀粉磷酸化酶催化淀粉水解成糖，引起保卫细胞渗透势下降，吸水膨胀，气孔开放。
黑暗中：保卫细胞光合作用停止，呼吸仍进行，CO2积累，pH下降到5.0，淀粉磷酸化酶催化糖转化成淀粉，引起保卫细胞渗透势升高，水势升高，失水收缩，气孔关闭。
2）K+积累学说（又称为无机离子泵学说）光照下：保卫细胞叶绿体进行光合磷酸化产生ATP →激活质膜H+-ATPase →分解ATP →分泌H+到细胞壁的同时，把外面的K+吸进保卫细胞的液泡，Cl-也伴随进入，与苹果酸根阴离子共同平衡K+的电性→Ψw下降→吸水膨胀→气孔打开.黑暗下：因缺乏ATP，驱使K+外流至周围细胞，并伴随阴离子释放，Ψw 上升→失水收缩→气孔关闭.（3）苹果酸代谢学说光下：保卫细胞进行光合作用→胞内[CO2]降低→pH 升高→PEPC活性增强→（HCO3- + PEP →OAA（草酰乙酸）→苹果酸）→苹果酸解离成H+和苹果酸根→H+在H+/K+泵驱动下与K+交换，K+进入液泡→苹果酸根进入液泡,与Cl-共同平衡K+的电性→Ψw降低→细胞吸水膨胀→气孔打开.黑暗下：上述过程逆转。
植物生理学手册
植物生理学手册-------------------------------------------------------------------------------- Chapter 11、胞间连丝（plasmodesma）：指从一个细胞的细胞膜连接到另一个细胞的细胞膜，贯穿细胞壁、胞间层，连接两细胞原生质的管状通道。
结构上存在三种状态：a.封闭态、b.可控态、c.开放态。
2、共质体（symplast）：植物体活细胞的原生质体通过胞间连丝形成的一个连续的整体，也叫内植物空间。
3、质外体（ayoplast）：质膜以外的胞间层、细胞壁以及细胞间隙彼此连接形成的一个连接的整体。
Plant间的通道：（1）胞间连丝；（2）自由空间——共质体、质外体。
4、自由水（free water）：细胞质主要由蛋白质组成，其水溶液具有胶体性质，故细胞质是一个胶体系统。
细胞质胶体微料具有显著的亲水性，其表面吸附有很多水分子，形成一层很厚的水层。
距离胶料较远而可以自由流动的水分，称自由水。
5、束缚水（bound water）：靠近细胞质胶体微料而被胶料吸附束缚不易自由流动的水分称束缚水。
6、自由水存在意义：参与各种代谢作用，它的含量制约着植物的代谢程度。
如光合、呼吸及生长速率。
自由水占总含量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。
7、束缚水存在意义：不参与代谢作用，但植物需要通过低微的代谢强度去度过不良的外界条件，因而束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。
8、植物对水分的吸收方式：a.吸涨吸水、b.渗透性吸水、c.代谢性吸水。
9、植物根系吸水的途径：a.质外体途径、b.跨膜途径、c.共质体途径。
10、植物根系吸水方式及动力：a.被动吸水：蒸腾作用、b.主动吸水：根压。
11、水分进入细胞的途径：（1）单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散进入细胞，较慢；（2）水集流通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入，比较快。
12、气孔运动（stomatal movement）：大多数plant的气孔白天张开，晚上关闭的现象。
植物生理学总复习
植物生理学总复习Chapter1 植物的水分代谢束缚水：植物中存在一部分被固体亲水表面以及亲水或水溶性大分子吸附的水。
自由水：不受固体表面或大分子的吸附力作用或受到的吸附力可忽略的水。
水势：体系中水的偏摩尔体积化学势与某一标准的水的偏摩尔体积化学势之差。
渗透作用：水分子或其他溶剂分子从含有较低浓度溶质的溶液通过半透膜进入较高溶质浓度的溶液中的现象。
暂时萎蔫：蒸腾作用大于根系吸水及转运水分速度时，植物会产生的萎蔫现象。
（蒸腾速率降低时即可恢复）永久萎蔫：土壤中缺少有效水，根系吸不到水造成的萎蔫现象。
（不是死亡！需立即浇水，降低蒸腾作用无法消除此现象。
）共质体：原生质以外包括细胞壁、细胞间隙和木质部、导管等无生活物质互相连结成的一个连续整体。
质外体：活细胞内的原生质体通过胞间连丝及质膜本身互相连结成的一个连续整体。
蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生一系列水势梯度，使水分沿导管上升的力。
蒸腾作用：植物生命过程中，与所处大气环境进行气体交换过程中，水分经过植物体表面的蒸发。
水通道蛋白：细胞膜或液泡膜上，可减少水分跨膜运输阻力，加快水分进出生物膜的一类蛋白质。
由4个单体组成，每个单体能独立形成一个水孔。
每个单体的肽链反复6次穿越脂双层膜，折叠形成由5个伸出膜两侧的环串联起来的6个跨膜的α螺旋。
这6个α螺旋围绕起来，在它们的中间形成一个水通道。
通道大致呈两端粗，中间细的沙漏状。
水孔蛋白的基本功能是加速水分的跨膜运输，也衍生出一些能运输小分子溶质的通道。
1 植物的含水量及水分在植物体内的存在状态植物种类和部位差异。
种类：水生植物：可达鲜重的90％以上草本植物：70％-85％木本植物：略低于草本在干湿反复交替环境中植物（地衣和苔藓）：干燥：6%或更低部位：根尖、茎的顶端、幼苗、绿叶：60%-90%树干：40%-50%休眠芽：40%风干种子：10%-14%植物生命活动较活跃部分，水分含量都比较高。
自由水/束缚水比值对生命活动和代谢的影响？比值增加时，植物细胞原生质体处于溶胶状态：代谢活动旺盛，生长快，抗逆性弱。
植物生理学 第一章
第一章植物的水分生理束缚水自由水水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态。
束缚水——靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不已自由流动的水分。
自由水——距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
这两种状态水分的划分是相对的，他们之间没有明显的界限。
扩散集流渗透作用植物细胞吸水主要有三种方式：扩散、集流和渗透作用，最后一种方式是前两种方式的组合，在细胞吸水中占主要地位。
扩散——是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动，扩散是物质顺着浓度梯度向下移动。
不需要能量，适合于水分短距离的（如细胞间）迁徙。
集流——指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。
（如水分在木质部中远距离运输，水分从土壤溶液流入植物体。
）集流是物质一压力梯度向下移动。
水分集流与溶质浓度梯度无关。
渗透——指溶质分子通过半透膜而移动的现象。
渗透作用是物质依水势梯度而移动。
水势——每偏摩尔体积水的化学势差。
纯水的自由能最大，水势也最高，纯水的水势定为零。
溶液的水势为负值。
溶液越浓，水势越低。
细胞水势由渗透势（溶质势）、压力势、重力势和衬质势。
渗透势——（负值）在标准压力下，等于溶液的水势，决定于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。
温带生长的大多数作物叶组织的渗透势在-1~-2Mpa，而旱生植物叶片的渗透势很低，达-10Mpa。
压力势——（正值）由于细胞壁压力的存在而增加水势的值。
重力势——（正值）水分因重力下移与相反力量相等是的力量，重力组分通常省略不计。
衬质势——（负值）细胞胶体物质如蛋白质、淀粉粒、纤维素等亲水性和毛细管（凝胶内部的空隙）对自由水束缚而引起水势降低的值。
未形成液泡的细胞具有较低的衬质势，已形成液泡的细胞的衬质势只占整个水势的微小部分，也常忽略不计。
根压蒸腾拉力根系吸水有两种动力：根压和蒸腾拉力，后者较为重要。
根压——由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。
根压把根部的水分压倒地上部，土壤中的水分便不断补充到根部，就形成了根系吸水过程，这是由根部形成力量引起的主动吸水。
植物生理学书
植物生理学书第一章植物的细胞结构
1.1 植物细胞的组成
1.2 细胞壁的结构与功能
1.3 细胞膜的结构与功能
1.4 细胞器的种类及功能
第二章植物的营养
2.1 光合作用
2.2 呼吸作用
2.3 矿质营养
2.4 水分营养
第三章植物的生长与发育
3.1 种子萌发
3.2 植物的生长
3.3 植物的分化
3.4 植物的老化
第四章植物的运动
4.1 生长运动
4.2 趋向运动
4.3 日周运动
4.4 植物的信号转导
第五章植物的环境适应5.1 温度适应
5.2 水分适应
5.3 光照适应
5.4 盐分适应
第六章植物的激素调节6.1 生长素
6.2 细胞分裂素
6.3 赤霉素
6.4 其他植物激素。
植物生理学第一章
第一章1.四大代谢：水分、矿质、有机物、能量2.植物生理学：研究植物生命活动规律，揭示植物生命现象本质的科学。
3、植物的生命活动：生长发育与形态建成、物质与能量代谢、信息传递和信号转导。
4、植物生理活动的特性：自养型、营固定式生活、再生或更新能力强、体细胞具全能性。
5、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。
6、植物的水分代谢包括：水分的吸收———水分的运输———水分的利用———水分的散失7、不同植物含水量不同水生植物——鲜重的90％以上地衣、藓类——仅占6％左右草本植物一一70%〜85% 木本植物——稍低于草本植物。
8、同一种植物，不同环境下有差异荫蔽、潮湿> 向阳、干燥环境9、同一植株中，不同器官、组织不同根尖、幼苗和绿叶——60%〜90%树干——40〜50% 休眠芽40%风干种子为10 %〜14%10、生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
11、束缚水一一被原生质胶体吸附不易流动的水特性：（1）不能自由移动，含量变化小，不易散失（2）冰点低，不起溶剂作用（3）决定原生质胶体稳定性（4）与植物抗逆性有关12、自由水——距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。
特性：（1）不被吸附或吸附很松，含量变化大（2）冰点为零，起溶剂作用（3）与代谢强度有关自由水/束缚水：比值大，代谢强、抗性弱比值小，代谢弱、抗性强13、14、自由水参与各种代谢作用，自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与植物抗性大小有密切关系15、 水的生理生态作用1、 水是细胞质的主要成分2、 水是代谢过程的反应物质3、 水是物质吸收和运输的良好溶剂4、 水维持细胞的紧张度5、 水的理化性质给植物生命活动提供各种有利条件6、 水能调节植物周围的小气候 以水调温以水调肥以水调气 以水调湿16、 生理需水--满足植物生理活动所需要的水分17、 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。
植物生理学第一章
植物生理学第一章1（15分）问答题：典型的植物细胞与动物细胞的最主要差异是什么？这些差异对植物生理活动有什么影响？回答：1、大液泡、叶绿体、细胞壁2、大液泡能够让植物细胞有质壁分离的能力3、叶绿体能够让植物细胞有光合作用的能力4、细胞壁起维持细胞形状，控制细胞生长、物质运输与信息传递、防御与抗性、物质合成识别互评模块 (该阶段只有在互评阶段开放后才可使用）得分指导：典型的植物细胞中存在大液泡和质体，细胞膜外还有细胞壁，这些都是动物细胞所没有的，这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环境具有重要的作用。
请给予评分：(满分5分)0分 1分 2分 3分 4分 5分得分指导：例如大液泡的存在使植物细胞与外界环境构成一个渗透系统，调节细胞的吸水机能，维持细胞的挺度，另外液泡也是吸收和积累各种物质的场所。
请给予评分：(满分4分)0分 1分 2分 3分 4分得分指导：质体中的叶绿体使植物能进行光合作用；而淀粉体能合成并贮藏淀粉。
请给予评分：(满分3分)0分 1分 2分 3分得分指导：细胞壁不仅使植物细胞维持了固有的形态，而且在物质运输、信息传递、抗逆防病等方面起重要作用。
请给予评分：(满分3分)0分 1分 2分 3分点评答题者可见2（9分）问答题：原生质的胶体状态与其生理代谢有什么联系？回答：当原生质处于溶胶状态时，粘性较小，代谢活跃，生长旺盛，但抗逆性较弱；当原生质呈凝胶状态时，细胞生理活性降低，但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高，有利于植物度过逆境。
互评模块 (该阶段只有在互评阶段开放后才可使用）原生质胶体的两种状态，即溶胶态与凝胶态。
请给予评分：(满分3分)0分 1分 2分 3分得分指导：当原生质处于溶胶状态时，粘性较小，细胞代谢活跃，分裂与生长旺盛，但抗逆性较弱。
请给予评分：(满分3分)0分 1分 2分 3分得分指导：当原生质呈凝胶状态时，细胞生理活性降低，但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高，有利于植物度过逆境。
植物生理学-第一章
高尔基体（单层膜）
扁平囊泡 分泌囊泡 运输囊泡
功 能： 1.将输入的蛋白质加工、浓缩、储存或输出；
2.合成多糖类和糖蛋白； 3.与质膜、细胞壁的形成有关； 4.与溶酶体和液泡膜的产生有关。
液 泡（单膜）
液泡发生途径：
高尔基体途径 内质网途径
液泡的功能：
调节功能
类似溶酶体的作用
代谢库的功能
溶 酶 体（单层膜） 初 级 溶 酶 体
三、细胞浆的功能
第五节 植物细胞间的通道
细胞间的联系方式： 细胞间的主要通道：
胞间层 胞间连丝
胞间连丝 自由空间
胞间连丝 结构：
功能： 物质运输通道
信息传递通道 细胞间的电导通道 细胞器穿壁运动 病毒胞间运动的通道
共质体（内部空间）：细胞内有生命的部分，即原生质体，通过胞
间连丝连成一个整体。
质外体（外部空间）：质膜以外的胞间层、细胞壁、细胞间隙导管等连
微胶团 微纤丝 大纤丝（排列松散、杂乱无章）
次生壁：纤维素+半纤维素+木质素+果胶质（少）
（微纤丝排列紧密、纵横交错有规律）具较强的机械支持力
细胞壁的形成过程
细
胞
微纤丝
微胶团 纤维素分子
大纤丝 初生壁的形成
次生壁的形成
二、细胞壁形成的机理：
• 构成壁物质的合成场所：高尔基体、粗面内质网 • 构成壁物质沉积的体系：微管 • 控制壁物质排列的信息：微管
（自由空间） 成一体。
第二节 细胞膜
一、 细胞膜的组成成分
膜 脂： 磷脂 固醇 膜蛋白： 外在蛋白 内在蛋白 膜 糖： 糖脂 糖蛋白 水与金属离子：
二、细胞膜的结构
三夹板模型：Danielli -- Davson (丹尼尔 — 戴维森) （1935）
植物生理学 理论(第一章到第三章)
植物生理学理论（第一章到第三章）植物生理学理论总结归纳第一篇植物的物质产生和光能利用第一章植物的水分生理水分生理包括水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出等3个过程。
第一节植物对水分的需要一、植物的含水量 1、不同植物的含水量不同；2、同一种植物生长在不同环境中，含水量也不同；3、在同一植株种，不同器官和不同组织的含水量的差异也甚大。
二、植物体内水分存在的状态1、水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态（1）束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分（不参与代谢作用，但与植物抗性大小有密切关系）（2）距离胶粒较远而可以自由流动的水分（参与各种代谢作用，自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛）①由于自由水含量多少不同，所以细胞质亲水胶体有两种不同的状态：一种是含水较多的溶胶（sol）;另一种含水较少的凝胶（gel） 2、水分子距离胶粒越近，吸附力越强；相反，则吸附力越弱。
3、自由水/束缚水低→凝胶耐旱自由水/束缚水高→溶胶三、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2、水分是代谢作用过程中的反应物质3、水分的植物对物质吸收和运输的溶剂4、水分能保持植物的固有姿态第二节植物细胞对水分的吸收植物细胞吸水主要有3中方式：扩散、集流、和渗透作用一、扩散：这是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动，扩散是物质顺着浓度梯度进行的。
二、集流：是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。
水分集流与溶质浓度梯度无关。
●水孔蛋白的作用：水分在细胞内的运输；水分长距离运输；调整细胞内的渗透压。
三、渗透作用：指溶剂分子通过半透膜而移动的现象。
渗透作用水势梯度儿移动。
1、水势的公式：ΨW=μW-μ0W/VW=△μW/VW2、水势=水的化学势/水的偏摩尔体积=N·m·mol-1/m3·mol-1=N·m-2=Pa3、溶液越浓，水势越低。
植物生理学第1章
一、重点： 生物膜的结构及功能 二、难点： 生物膜的流动镶嵌结构模型
第一节 植物细胞概述 一、高等植物细胞的特点
（一）原核细胞和真核细胞的区别
根据细胞的进化程度：
{ 真核（eukaryotic cell）：除细菌和蓝藻以外的
低等和高等植物。
原核（prokaryotic cell）：细菌、蓝藻等。
第四节
第三节 细胞壁 植物细胞的亚显微结构与功能
液泡的主要生理功能：
渗透调节的作用 类似溶酶体的作用
代谢库的贮存所
一些生化反应的场所（ETH的生物合成等）
第五节
植物细胞的信号转导 遗传信息系统
植物的生长发育受控于 环境信号系统 遗传信息系统：核酸和蛋白质为主，决定了生长
发育的潜在模式；
（三）主要功能
1.稳定细胞形态，控制细胞生长扩大 2.参与胞内外信息的传递 3.防御功能 4.识别作用
二、胞间连丝
（一）定义
指贯穿细胞壁的胞间层，连接相邻细胞的原 生质细丝。
共质体：通过胞间连丝结合在一起的原生质体
质外体：包括质膜以外的细胞壁、细胞间隙及死细胞的细胞腔。
（二）功能
1 物质运输 2 信息传递
植物细胞对水力学信号（水压的变化）也很敏感。 例如，玉米叶片木质部压力的微小变化就能迅速影响 叶片的气孔开度，木质部压力的降低几乎立即引起气 孔的开放，反之亦然。
（三）胞间信号的传递
当环境信号刺激的作用位点与效应位点在植物不同部位时， 胞间信号就要作长距离的传递。 高等植物胞间信号的长距离传递，主要有以下几条途径：
（二）结构特点
典型的高等植物细胞壁是胞间层、初生壁、 次生壁所组成。
胞间层（中层）：位于相邻细胞的细胞壁之间。主要成 分是果胶质，使相邻的细胞彼此粘连。
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1.3 Role of water in plant life
(1)Component of protoplasm 植物细胞原生质含水量一般在70-90%. (2)Substrate for plant metabolism 光合,呼吸,有机物合成与分解. (3)Solution for plant absorption and transportation (4)Keeping plant in posture (extension) (5) Balance plant temperature
高浓度溶液中, 高浓度溶液中,植 物细胞液泡失水, 物细胞液泡失水, 原生质体与细胞壁 分离的现象. 分离的现象.
Plasmolysis Deplasmolysis
低浓度溶液中, 低浓度溶液中,植 物细胞液泡吸水, 物细胞液泡吸水, 原生质体与细胞壁 重新接触的现象. 重新接触的现象.
植物细胞质壁分离和复原示意图
1.2 Water content and status in plant(植物 的含水量及水分存在状态) 1.2.1 Water content. .
植物种类 : 水生90%以上>陆生40-90% >旱生 植物种类: (沙漠)植物6%.木本<草本植物. 植物生长环境:阴生>阳生. 植物生长环境: 植物器官:生长点,根尖,幼嫩茎 植物器官:生长点,根尖,幼嫩茎等达90%以 上>功能叶70-90% >树干为40-50% >休眠芽为 40% >风干种子为8-14%. 凡是生命活动越旺盛的部分,含水量也越高.
膨压
Ψm——matric potential(衬质势). (
细胞内胶体物质(如蛋白质,淀粉,细胞壁物 细胞内胶体物质( 质等)对水分吸附而引起水势降低的值 对水分吸附而引起水势降低的值. 对水分吸附而引起水势降低的值 为负值. 干燥种子的Ψm可达-100MPa; 未形成液泡的细胞具有明显的衬质势, 已形成液泡的细胞(-0.01MPa左右),可以略 而不计. 一般植物细胞水势:Ψw=Ψs+Ψp.
2.1.1 Free energy, chemical potential and water potential bound energy和free energy. 自由能 自由能是指能够作功的能量和参与反应 化学势, 的本领.自由能/每摩尔物质 化学势, 是一种物质能够用于作功或发生反应的 能量度量.植物生理学 水势.
Ψw=(w / Vw) - (0w/Vw) =(w-0w)/Vw =w/Vw
代表水参与化学反应和移动的本领.
人为地设定在等温等压条件下,纯水的 水势为零Ψw0=0.溶液的水势就小于0, 为负值.溶液越浓,其水势的负值越大. Ψw的单位是MPa=106Pa=10bar. 海水为-2.5M Pa, 1M NaCl 为–4.46MPa, 植物细胞在-0.1~1.5MPa.
1.5
特例 1,强烈蒸腾下细胞 , 充Ψp为负值 分 吸 2,初始质壁分离细胞 , 水
1
0.5
0
-0.5
-1
Ψp=0, Ψw= Ψs
3,充分吸水细胞 ,
-1.5
-2
-2.5 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Ψw=0,Ψp= -Ψs
Cell volume(times)
初始质 壁分离
水分子沿壁上升 示意图
D. High dielectric constant(高介电常数 高介电常数) 高介电常数 and a good solvent (良好的溶剂 良好的溶剂) 良好的溶剂
+ + 带电 颗粒 + + + ++ + + 带电 + 颗粒 + + + + + + +
+
亲水胶粒与水化层示意图
Section2 Water absorption by plant cell
三种方式: Osmosis absorption; imbibition absorption; metabolism absorption. 其中以渗透性吸水为主.
2.1 Osmosis absorption by plant cell 细胞的渗透性吸水
Section3 Absorption of water by plant root 3.1 吸水部位
根系主要吸水 区域——根毛区 区域 根毛区
数量度多,吸收面积大; 数量度多,吸收面积大; 细胞壁较薄,透水性好; 细胞壁较薄,透水性好; 输导组织发达. 输导组织发达. 栽植物时要带土,尽量减少根毛损伤, 栽植物时要带土,尽量减少根毛损伤, 以利成活. 以利成活
2.1.5 Water movement between cells in plant——决定于Ψw
Ψs = -1.2MPa Ψp = 1.0MPa Ψs = -1.0MPa Ψp = 0.9MPa Ψs = -0.8MPa Ψp = 0.4MPa
A
B
CLeabharlann A Ψs = -1.2MPa Ψp = 1.0MPa Ψw =-0.2MPa
2.3 Metabolic absorption of water of plant cell 利用细胞呼吸释放出的能量,使水分通过质 利用细胞呼吸释放出的能量, 膜而进入细胞的过程. 膜而进入细胞的过程 抑制呼吸(二硝基酚,N3- 等)——细胞吸水也 减少;促进呼吸(通气,加糖)——细胞吸 水就增强. Water channel proteins or aquaproteins (水通 道蛋白或水孔蛋白)指细胞膜或液泡膜上, 可减少水分跨膜阻力,加快水分进出生物膜 的一类蛋白质. 分子量28kD,基因已克隆.
3.2 Mechanism of water absorption by
root——主动吸水和被动吸水 主动吸水和被动吸水 3.2.1 Active absorption of water 根系本身生理活动而引起植物吸收水分 的现象. 的现象.
Bleeding (伤流 伤流)——汁液从残 伤流 汁液从残 茎的切口溢出——伤流液 茎的切口溢出 伤流液 (bleeding sap). Root pressure (根压 ,由于根系的生理 根压), 根压 活动使液流从根部沿木质部导管上升的 压力. 压力.一般为0.1-0.2MPa . 它大小和成分代表根生理活动和强弱
Chapter 1 Water Relationship in Plant
植物的水分的吸收,体内运输分配以及的排 出的过程——水分代谢."有收无收在于水,多 收少收在于肥".
Section1 Role of water in plant life 1.1.Structure and physi-chemical characters of water
water potential:水势是指同温同压同一系 : 统中,一偏摩尔体积( ) 统中,一偏摩尔体积(V)水(含溶质的 的自由能( 与一摩尔体积( ) 水)的自由能 w)与一摩尔体积(V)纯 水的自由能( 的差值 的差值(w).Water 水的自由能 0w)的差值 . potential is defined as the difference in free energy per unit volume, between matrically -bound, pressurized, or osmoticallyconstrained water and pure water. .
2.1.2 Osmosis and osmotic potential Diffusion(扩散 扩散):浓度较高 浓度较低迁移. 扩散
Osmosis (渗透作用 指溶剂分子通过半 渗透作用)是指溶剂分子通过半 渗透作用 透膜(semipermeable membrane)的扩散 透膜 的扩散 作用. 作用
半 透 性 膜
半透性膜:动物膀胱,蚕豆种皮,透析袋. Osmotic potential ( 渗 透 势 —Ψπ , Solute potential,溶质势—Ψs ) . 由于溶质的存在而降低的水势 由于溶质的存在而降低的水势. Ψs(Mpa)=-0.0083iCT. i——渗系数,NaCl的i为1.80,CaCl2的i为2.60,
H δ-
O
H δ+
δ+ H hydrogen bond
104.9o
H
O
H
H
A.Water is a polar molecule with hydrogen bond between them
B. High specific heat and latent heat of evaporation(高比热和高气化热 高比热和高气化热) 高比热和高气化热 C. Great surface tension(大的表面张力 大的表面张力) 大的表面张力 and cohesion(内聚力) 内聚力) 内聚力
B Ψs = -1.0MPa Ψp = 0.9MPa Ψw =-0.1MPa
C Ψs = -0.8MPa Ψp = 0.4MPa Ψw =-0.4MPa
A
C
2.2 Imbibing absorption of water of plant cell Imbibition (吸胀作用 是亲水胶体吸水膨 吸胀作用)是亲水胶体吸水膨 吸胀作用 胀的现象. 胀的现象 只与成分有关:蛋白质>淀粉>纤维素> > 脂类.豆科植物种子吸胀现象非常显著. 未形成液泡的植物细胞,如风干种子, 分生细胞主要靠吸胀作用. 吸胀作用的动力为Ψm,因为Ψs=0,Ψp=0, Ψw=Ψm.
1.2.2 Status.Free water and bound water. . free water:不与细胞的组分紧密结合, :不与细胞的组分紧密结合, 易自由移动的水分,称为自由水. 易自由移动的水分,称为自由水.其特 点是参与代谢,能作溶剂,易结冰. bound water:与细胞的组分紧密结合不 : 易自由移动的水分,称为束缚水. 易自由移动的水分,称为束缚水.其特 点是不参与代谢,不能作溶剂,不易结 冰.