第五章植物体内有机物运输详解演示文稿
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2. 代谢库(metabolic sink) 能够消耗或贮藏同化物的组 织、器官或部位。
源-库单位(source-sink unit) 营养上相互依赖,相互制约的源与库,以及二者
之间的输导组织所构成的一个系统称为源-库单位。
第三十六页,共40页。
根据同化物质输入后的命运,库器官可分为使用库(或称
为营养库)和贮藏库两种。
优 点:
1)微纤丝相当于ATP酶活性,可供能,解决了压力流动 学说中的能量问题、中间动力问题;
2)微纤丝的摆动是向各个方向的,解决了筛管中的双 向运输的问题。
第三十五页,共40页。
第五节 同化物的分布 一、配置 1.代谢源(metabolic source) 制造并输出同化物的组
织、器官或部位 。
机理:
主动过程:通过质外体途径的蔗糖,通过运输载体 运转
被动过程:通过共质体途径的蔗糖,借助筛管分子 与库细胞的糖浓度差将同化物卸出
第二十五页,共40页。
蔗糖 筛板 ①
胞间连丝
② ③
蔗糖
葡萄糖 果糖
蔗糖
呼吸 合成 生长
第二十六页,共40页。
筛管分子
质外体
库细胞
韧皮部同化物输出的途径 ①共质体途径 ②③质外体途径
ATP H+
ADP+Pi
同向运输器 H+ 蔗糖 H+低
共质体途径装载
共质体途径中的装载:有机物通过共质体的内质网和胞间连丝的 连续通道进入筛管-伴胞复合体。(不同糖分运输有选择性并逆浓度梯
度) 多聚体-陷阱模型
维管束鞘细胞
居间细胞
筛管分子
葡萄糖 果糖 蔗糖
半乳糖
蔗糖 棉子糖
第二十一页,共40页。
胞间连丝
第二十三页,共40页。
第三节 韧皮部卸出
概念: 指装载在韧皮部的同化产物输出到库的接受细胞的
过程。 过程:① 蔗糖等运输糖被输送出筛管分子;
② 糖被运出筛管分子后,经过一个短距离 运 输被运输到库细胞;
③ 糖被库细胞存储或代谢
第二十四页,共40页。
途径:
共质体途径:通过胞间连丝到达接受细胞,在细胞 溶质或液泡中进行代谢,如卸到营养库(根和嫩叶) 质外体途径:如卸出到贮藏器官或生殖器官
有机物主要通过韧皮部运输,无机物主要通过木质部运输。
证明有机物运输途径是韧皮部的方法:
环割法、同位素示踪法。
第四页,共40页。
第五页,共40页。
第六页,共40页。
伴胞有以下3种: 1.通常伴胞:含叶绿体,胞间连丝较少。 2.传递细胞(transfer cell):其胞壁向内生 长(突出),增加质膜表面积;胞间连丝长 且具有分支,有利于物质运送到筛分子,分 布于中脉周围。
2. 集流运输速率(简称SMT或比集运转速率SMTR )
SMTR =干物质量/[韧皮部(筛管)横截面积×时间]
= V×C
V:流速(m·h-1) C:浓度(g·m-3)
第十一页,共40页。
运输的形式
收集韧皮部 汁液的方法
蚜
同
虫
位
吻
示
刺
踪
法
法
第十二页,共40页。
图6-1 用蚜虫吻刺法吸取筛管汁液
第十三页,共40页。
②液流的流动是由于源库两端的膨压差而引起的。 •☆筛管中汁液的运动本身并不需要能量,但是在源库端进行的装载 和卸出则是消耗能量的。能量主要用于建立和维持源库两端的压力差。
第二十九页,共40页。
第三十页,共40页。
实验证据: ①改进固定材料方法和制片技术,用电镜观察,
可发现筛板的筛孔是开放的。 ②以11CO2或14CO2作脉冲标记的实验表明,
1. 定向纵向运输:有机物总是从制造部位向消耗或贮藏养料部 位定向运输,可同时做双向运输。
2. 横向运输:有机物在韧皮部可同时做横向运输。(正 常状态下,只有当纵向运输受阻时,横向运输才加强。) 。
第九页,共40页。
第十页,共40页。
二、有机物运输的速率和形式
有机物运输的度量
1. 运输速度: 30--150cm.h-1。
③蔗糖进入筛管中。
3.特点 具有选择性和逆浓度梯度积累的现象
第十八页,共40页。
第十九页,共40页。
图5-5 源叶同化物的韧皮部装载途径
A表示共质体途径,B表示质外体途径
质外体途径装载
H+
H+高
第二十页,共40页。
H+ 蔗糖
质外体途径中的蔗糖装载:通过 蔗糖--质子同向转运也称共转运。
H+-ATP酶
用蚜虫吻针法收集筛管汁液 A.将蚜虫的吻刺连同下唇一起切下;
B.切口溢出筛管汁液; C.用毛细管汲取汁液
韧皮部汁液的成分
水 75-90%
成 分
碳水化合物
蔗糖 90%
棉子糖 被运输的糖主要 水苏糖 是非还原糖。
毛蕊花糖
干物质 10-25%
山梨醇
甘露醇 蛋白质(激酶,硫氧还蛋白,泛素)
氨基酸,酰胺
核酸、核苷酸 为筛管运输提供能量 激素(除乙烯) 无机离子(K+,Mg2+,PO43+,Cl-)参与
3.居间细胞(intermediary cell):有许多胞 间连丝,与邻近细胞(特别是维管束)联系, 它能合成棉子糖和水苏糖等。
第七页,共40页。
3种不同类型伴胞
通常伴胞、传递细胞和居间细胞
第八页,共40页。
有机物质的运输方向
绝大多数有机物在韧皮部的运输是非极性的,总是从大 量合成处向活跃生长部位或大量积累部位运输 。运输具有 方向性。
第三十三页,共40页。
3. 收缩蛋白学说 (收缩蛋白又叫韧皮蛋白,简称P-蛋白)1972年提出。 1)要点:
筛管分子与筛孔内具有P-蛋白构成的微纤丝相连而成的网络。 P-蛋白具有ATP酶的活性,可分解ATP,并利用ATP分解所释 放的能量进行收缩与伸展,从而推动同化物的运输。
第三十四页,共40页。
• 库(sink):代谢库,指消耗或积累同化物的器官或 组织,如根、茎、果实、种子等。
第十七页,共40页。
源
SE-CC
库
向上 向下 双向 横向
1.韧皮部装载 是指光合产物从叶肉细胞到筛管分子-伴胞复合体的过程。
2.装载过程 ①磷酸丙糖从叶绿体运到细胞质中,并转变成蔗糖 ②叶肉细胞的蔗糖运到叶脉的筛管附近
第十四页,共40页。
同化物运输的主要形式是蔗糖,因为: 1)蔗糖是非还原糖,具有很高的稳定性; 2)蔗糖的溶解度很高; 3)蔗糖的运输速率很高; 4)蔗糖具有较高的能量
第十五页,共40页。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第十六页,共40页。
第二节、有机物质在源端的装载
• 源(source):即代谢源,指产生或提供同化物的
器官或组织,如功能叶、萌发的种子的子叶或胚乳。
在单一筛管分子中,同化物运输是单向的。 ③用昆虫吻刺法可测定到筛管具有正压力,源
库间具有压力差。 ④限制ATP的供应,如低温、缺氧、代谢抑制
剂等不会终止运输。
第三十一页,共40页。
2)优缺点: A 该学说可以解释被子植物同化物的长距离运输,但对
裸子植物不适用;
B 这个学说对一个筛管细胞同时进行双向运输的事实不 好解释。
第五章植物体内有机物运输详 解演示文稿
第一页,共40页。
优选第五章植物体内有机物运 输
第二页,共40页。
短距离运输
细胞内与细胞间的运输,距离仅几个微米,主要靠物 质本身的扩散,原生质主动的吸收与分泌来完成
短距离运输可分为共质体运输、质外体运输及其交替 运输。
第三页,共40页。
长距离运输
发生在器官间的运输,其距离为几厘米以上,主要通过特化的 组织—维管系统(韧皮部)来实现。 被子植物的韧皮部是由筛管、伴胞与韧皮薄壁细胞组成。主要输 导组织是韧皮部的筛管和伴胞。
第三十二页,共40页。
2. 细胞质泵动学说(耗能量) 1)要点:认为筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝,形成胞纵
连束,它们有节律地蠕动,糖分随之移动。
2)优点:可以解释双向运输现象。(同一筛管中不同胞纵 连束,在相同时候可进行相反方向的移动,糖分也就向相 反方向运输。) 3)缺点:反对者怀疑筛管里是否存在胞纵连束。
分生组织、生长中的叶片和根尖属于使用库。果实、块茎等 属于贮藏库。
源叶片合成的同化产物有三种命运:
1)代谢利用; 2)合成暂时贮藏化合物,如淀粉;
3)形成运输化合物输出,如蔗糖
第三十七页,共40页。
第三十八页,共40页。
蔗糖和淀粉在白天合成的简图
3. 源与库的相互关系 源与库是相互依赖,相互制约的。有源才会
多聚体-陷阱模型
质外体装载和共质体装载比较 质外体装载
共质体装载
运输糖 细胞伴胞种类 胞间连丝数目 转运的机理
蔗糖
蔗糖、棉籽糖和水 苏糖
通常伴胞和传递细 胞
居间细胞
少
多
蔗糖-质子同向运 多聚体-陷阱模型 输机理
第二十二页,共40页。
装载过程是主动的过程,受载体调节。依据: 1.对被装载物质有选择性; 2.需要能量供应(ATP); 3.具有饱和效应。
第四节 韧皮部运输的机理
1. 压力流动学说
1930年Münch提出的压力流动假说是迄今有关韧皮部物
质运输的最成功的假说。
第二十七页,共40页。
第二十八页,共40页。
H2O
伴胞
H2O
源细胞
压力推动 水分和溶 质流动
蒸腾流
H2O
H2O
蔗糖
H2O
H2O
1)要点:①同化物在SE—CC复合体内随着液流的流动而移动;
有库,源强库才可能大。库对源有依赖作用,库 强度直接影响源的活性。
第三十九页,共40页。
二、有机物的分配规律
1. 有机物分配方向: 源
库
2. 有机物的分配特点 1)按源-库单位进行分配
2)优先供应生长中心
3)就近供应,同侧运输
4)功能叶之间无同化物供应关系 3. 有机物的再分配和再利用
植物体除了已构成细胞壁的物质外,其它成分都可以再 分配再利用,即转移到其它组织或器官去。
第四十页,共40页。
源-库单位(source-sink unit) 营养上相互依赖,相互制约的源与库,以及二者
之间的输导组织所构成的一个系统称为源-库单位。
第三十六页,共40页。
根据同化物质输入后的命运,库器官可分为使用库(或称
为营养库)和贮藏库两种。
优 点:
1)微纤丝相当于ATP酶活性,可供能,解决了压力流动 学说中的能量问题、中间动力问题;
2)微纤丝的摆动是向各个方向的,解决了筛管中的双 向运输的问题。
第三十五页,共40页。
第五节 同化物的分布 一、配置 1.代谢源(metabolic source) 制造并输出同化物的组
织、器官或部位 。
机理:
主动过程:通过质外体途径的蔗糖,通过运输载体 运转
被动过程:通过共质体途径的蔗糖,借助筛管分子 与库细胞的糖浓度差将同化物卸出
第二十五页,共40页。
蔗糖 筛板 ①
胞间连丝
② ③
蔗糖
葡萄糖 果糖
蔗糖
呼吸 合成 生长
第二十六页,共40页。
筛管分子
质外体
库细胞
韧皮部同化物输出的途径 ①共质体途径 ②③质外体途径
ATP H+
ADP+Pi
同向运输器 H+ 蔗糖 H+低
共质体途径装载
共质体途径中的装载:有机物通过共质体的内质网和胞间连丝的 连续通道进入筛管-伴胞复合体。(不同糖分运输有选择性并逆浓度梯
度) 多聚体-陷阱模型
维管束鞘细胞
居间细胞
筛管分子
葡萄糖 果糖 蔗糖
半乳糖
蔗糖 棉子糖
第二十一页,共40页。
胞间连丝
第二十三页,共40页。
第三节 韧皮部卸出
概念: 指装载在韧皮部的同化产物输出到库的接受细胞的
过程。 过程:① 蔗糖等运输糖被输送出筛管分子;
② 糖被运出筛管分子后,经过一个短距离 运 输被运输到库细胞;
③ 糖被库细胞存储或代谢
第二十四页,共40页。
途径:
共质体途径:通过胞间连丝到达接受细胞,在细胞 溶质或液泡中进行代谢,如卸到营养库(根和嫩叶) 质外体途径:如卸出到贮藏器官或生殖器官
有机物主要通过韧皮部运输,无机物主要通过木质部运输。
证明有机物运输途径是韧皮部的方法:
环割法、同位素示踪法。
第四页,共40页。
第五页,共40页。
第六页,共40页。
伴胞有以下3种: 1.通常伴胞:含叶绿体,胞间连丝较少。 2.传递细胞(transfer cell):其胞壁向内生 长(突出),增加质膜表面积;胞间连丝长 且具有分支,有利于物质运送到筛分子,分 布于中脉周围。
2. 集流运输速率(简称SMT或比集运转速率SMTR )
SMTR =干物质量/[韧皮部(筛管)横截面积×时间]
= V×C
V:流速(m·h-1) C:浓度(g·m-3)
第十一页,共40页。
运输的形式
收集韧皮部 汁液的方法
蚜
同
虫
位
吻
示
刺
踪
法
法
第十二页,共40页。
图6-1 用蚜虫吻刺法吸取筛管汁液
第十三页,共40页。
②液流的流动是由于源库两端的膨压差而引起的。 •☆筛管中汁液的运动本身并不需要能量,但是在源库端进行的装载 和卸出则是消耗能量的。能量主要用于建立和维持源库两端的压力差。
第二十九页,共40页。
第三十页,共40页。
实验证据: ①改进固定材料方法和制片技术,用电镜观察,
可发现筛板的筛孔是开放的。 ②以11CO2或14CO2作脉冲标记的实验表明,
1. 定向纵向运输:有机物总是从制造部位向消耗或贮藏养料部 位定向运输,可同时做双向运输。
2. 横向运输:有机物在韧皮部可同时做横向运输。(正 常状态下,只有当纵向运输受阻时,横向运输才加强。) 。
第九页,共40页。
第十页,共40页。
二、有机物运输的速率和形式
有机物运输的度量
1. 运输速度: 30--150cm.h-1。
③蔗糖进入筛管中。
3.特点 具有选择性和逆浓度梯度积累的现象
第十八页,共40页。
第十九页,共40页。
图5-5 源叶同化物的韧皮部装载途径
A表示共质体途径,B表示质外体途径
质外体途径装载
H+
H+高
第二十页,共40页。
H+ 蔗糖
质外体途径中的蔗糖装载:通过 蔗糖--质子同向转运也称共转运。
H+-ATP酶
用蚜虫吻针法收集筛管汁液 A.将蚜虫的吻刺连同下唇一起切下;
B.切口溢出筛管汁液; C.用毛细管汲取汁液
韧皮部汁液的成分
水 75-90%
成 分
碳水化合物
蔗糖 90%
棉子糖 被运输的糖主要 水苏糖 是非还原糖。
毛蕊花糖
干物质 10-25%
山梨醇
甘露醇 蛋白质(激酶,硫氧还蛋白,泛素)
氨基酸,酰胺
核酸、核苷酸 为筛管运输提供能量 激素(除乙烯) 无机离子(K+,Mg2+,PO43+,Cl-)参与
3.居间细胞(intermediary cell):有许多胞 间连丝,与邻近细胞(特别是维管束)联系, 它能合成棉子糖和水苏糖等。
第七页,共40页。
3种不同类型伴胞
通常伴胞、传递细胞和居间细胞
第八页,共40页。
有机物质的运输方向
绝大多数有机物在韧皮部的运输是非极性的,总是从大 量合成处向活跃生长部位或大量积累部位运输 。运输具有 方向性。
第三十三页,共40页。
3. 收缩蛋白学说 (收缩蛋白又叫韧皮蛋白,简称P-蛋白)1972年提出。 1)要点:
筛管分子与筛孔内具有P-蛋白构成的微纤丝相连而成的网络。 P-蛋白具有ATP酶的活性,可分解ATP,并利用ATP分解所释 放的能量进行收缩与伸展,从而推动同化物的运输。
第三十四页,共40页。
• 库(sink):代谢库,指消耗或积累同化物的器官或 组织,如根、茎、果实、种子等。
第十七页,共40页。
源
SE-CC
库
向上 向下 双向 横向
1.韧皮部装载 是指光合产物从叶肉细胞到筛管分子-伴胞复合体的过程。
2.装载过程 ①磷酸丙糖从叶绿体运到细胞质中,并转变成蔗糖 ②叶肉细胞的蔗糖运到叶脉的筛管附近
第十四页,共40页。
同化物运输的主要形式是蔗糖,因为: 1)蔗糖是非还原糖,具有很高的稳定性; 2)蔗糖的溶解度很高; 3)蔗糖的运输速率很高; 4)蔗糖具有较高的能量
第十五页,共40页。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第十六页,共40页。
第二节、有机物质在源端的装载
• 源(source):即代谢源,指产生或提供同化物的
器官或组织,如功能叶、萌发的种子的子叶或胚乳。
在单一筛管分子中,同化物运输是单向的。 ③用昆虫吻刺法可测定到筛管具有正压力,源
库间具有压力差。 ④限制ATP的供应,如低温、缺氧、代谢抑制
剂等不会终止运输。
第三十一页,共40页。
2)优缺点: A 该学说可以解释被子植物同化物的长距离运输,但对
裸子植物不适用;
B 这个学说对一个筛管细胞同时进行双向运输的事实不 好解释。
第五章植物体内有机物运输详 解演示文稿
第一页,共40页。
优选第五章植物体内有机物运 输
第二页,共40页。
短距离运输
细胞内与细胞间的运输,距离仅几个微米,主要靠物 质本身的扩散,原生质主动的吸收与分泌来完成
短距离运输可分为共质体运输、质外体运输及其交替 运输。
第三页,共40页。
长距离运输
发生在器官间的运输,其距离为几厘米以上,主要通过特化的 组织—维管系统(韧皮部)来实现。 被子植物的韧皮部是由筛管、伴胞与韧皮薄壁细胞组成。主要输 导组织是韧皮部的筛管和伴胞。
第三十二页,共40页。
2. 细胞质泵动学说(耗能量) 1)要点:认为筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝,形成胞纵
连束,它们有节律地蠕动,糖分随之移动。
2)优点:可以解释双向运输现象。(同一筛管中不同胞纵 连束,在相同时候可进行相反方向的移动,糖分也就向相 反方向运输。) 3)缺点:反对者怀疑筛管里是否存在胞纵连束。
分生组织、生长中的叶片和根尖属于使用库。果实、块茎等 属于贮藏库。
源叶片合成的同化产物有三种命运:
1)代谢利用; 2)合成暂时贮藏化合物,如淀粉;
3)形成运输化合物输出,如蔗糖
第三十七页,共40页。
第三十八页,共40页。
蔗糖和淀粉在白天合成的简图
3. 源与库的相互关系 源与库是相互依赖,相互制约的。有源才会
多聚体-陷阱模型
质外体装载和共质体装载比较 质外体装载
共质体装载
运输糖 细胞伴胞种类 胞间连丝数目 转运的机理
蔗糖
蔗糖、棉籽糖和水 苏糖
通常伴胞和传递细 胞
居间细胞
少
多
蔗糖-质子同向运 多聚体-陷阱模型 输机理
第二十二页,共40页。
装载过程是主动的过程,受载体调节。依据: 1.对被装载物质有选择性; 2.需要能量供应(ATP); 3.具有饱和效应。
第四节 韧皮部运输的机理
1. 压力流动学说
1930年Münch提出的压力流动假说是迄今有关韧皮部物
质运输的最成功的假说。
第二十七页,共40页。
第二十八页,共40页。
H2O
伴胞
H2O
源细胞
压力推动 水分和溶 质流动
蒸腾流
H2O
H2O
蔗糖
H2O
H2O
1)要点:①同化物在SE—CC复合体内随着液流的流动而移动;
有库,源强库才可能大。库对源有依赖作用,库 强度直接影响源的活性。
第三十九页,共40页。
二、有机物的分配规律
1. 有机物分配方向: 源
库
2. 有机物的分配特点 1)按源-库单位进行分配
2)优先供应生长中心
3)就近供应,同侧运输
4)功能叶之间无同化物供应关系 3. 有机物的再分配和再利用
植物体除了已构成细胞壁的物质外,其它成分都可以再 分配再利用,即转移到其它组织或器官去。
第四十页,共40页。