矿质营养
2章矿质营养-PPT课件
棉-P
白菜缺磷
油菜缺磷
4、硅（Si)
以单硅酸（H4SiO4)形式被吸收和运输。与多酚类物 质形成复合体，可使细胞壁加厚。适量硅可促进生 长和受精，增加籽粒产量。
缺硅时，蒸腾加快，生长受阻，易受真菌感染和易 倒伏。
5、硼（B）
与甘露糖、甘露醇等形成复合体，参与细胞伸长、 核酸代谢。对生殖过程有影响，影响花粉发育。
一、植物体内的元素
必需元素(essential element) 是指在植物完成生活史中，起着不可替代 的、直接生理作用的、不可缺少的元素。
第一节植物体内的必需元素
一、植物体内的元素
1.判断必需元素的标准
第一,由于缺乏该元素,植物生长发育受阻,不能完成其生活史 第二,除去该元素,表现为专一的病症,这种缺素病症可用加入 该元素的方法预防或恢复正常 第三,该元素在营养生理上能表现直接的效果,而不是由于土壤 的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果
流进容器c,并经管d泵
回a。营养液pH和成
分均可控制。
C.气培法：根悬于营 养液上方，营养液被 搅起成雾状。
第一节植物体内的必需元素
二、植物必需元素的生理功能
1.是细胞结构物质的组成成分。 2.是生命活动的调节者。 3.起电化学作用。
第一节植物体内的必需元素
三、植物必需元素的生理作用及缺素症
第三章矿质营养
第三章矿质营养
7. 硅
◇ 吸收形式：单硅酸〔Si （OH）４〕。 ◇ 硅多集中在表皮细胞内，使细胞壁硅质化，增强
了植物对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 ◇ Si对生殖器官的形成有促进作用,如对穗数、小穗
◇ 有益元素或有利元素 有些元素并非植物必需的，但能促进某
些植物的生长发育，这些元素称为有益元素或有利元素，常见的有钠、 硅、钴、硒、钒等，如Si对水稻、Al对茶树等。
●稀土元素 指元素周期表中原子序数在57～71的镧系元素及
其化学性质与镧系元素相近的钪和钇。植物体内普遍含有稀土元素，稀 土元素对植物的生长发育有良好的作用，如低浓度稀土元素可以促进种 子萌发和幼苗生长。
第三章矿质营养
●下图：当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度
高时，质膜上的离子通道被激活，通道门打开，离子将顺
着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。
离 子 通 道 运 输 离 子 的 模 式 图
第三章矿质营养
（二）载体运输
载体运输学说认为，质膜上有各种载体蛋白，属于 内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合， 形成载体—物质复合物。通过载体蛋白构象的变化，透 过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
即：不可缺少性，不可替代性，直接功能性。
第三章矿质营养
根据上述标准，现已确定植物必需的矿质元素 (包括氮)有14种，它们是：
氮（N） 磷（P） 钾（K） 钙（Ca） 镁（Mg） 硫（S） 铁（Fe） 铜（Cu） 锌（Zn） 锰（Mn） 硼（B） 钼（Mo） 氯（CI） 镍（Ni）
第二章 矿质营养(一)2014
Potassium Deficiencies:
Yellow and brown coloration of leaf margins 缺钾：叶缘变黄和棕色
S
吸收形式：SO42－ 生理作用： 1、形成含S氨基酸 2、是CoA、VB1、VB7成分 病症： 1、影响蛋白质的合成，叶色黄绿或发红 2、影响叶绿素合成 3、植株矮小 思考－ S的缺素症和N的缺素症有何异同？原因？
常见的有钴(Co) 、硒(Se) 、钒(V) 、铝(Al) 、钛(Ti)、锂(Li)、碘(I)等。
钴(Co)：豆科植物根瘤菌固氮所必需的。
Si：有利于水稻茎秆发育，在有硅存在时，增强水稻的抗倒和抗病能力。 Na：有利于甜菜叶片中的淀粉转化为蔗糖有利于光合产物向根的运输。 Na还参与保卫细胞和
缺乏症：
缺Ca时的病症主要表现在幼叶和根、茎的生长点。 （本节其它内容自学）
缺钙症状
1）幼叶淡绿色 继而叶尖出现典 型的钩状,随后 坏死。 2）生长点坏死 钙是难移动，不 易被重复利用的 元素,故缺素症 状首先表现在幼 茎幼叶上，如大 白菜缺钙时心叶 呈褐色“干心 病” ，蕃茄 “脐腐病”。
水稻缺Ca，新叶发 黄，生长点坏死
（2）植物缺乏该元素时表现出特有的病症特征(症状)，当加入该元素时，
可预防或消除病症，恢复正常，且其功能不能被其它元素所代替。 （3）该元素对植物的营养作用(效果)是直接的（而不是由于土壤的物理、
化学、微生物条件的改善而产生的间接效果）。
◆研究植物营养的方法 ――人工培养法
人工培养法或无土栽培法（soil-less culture）指不用土壤而用人工配制的营养液 进行培养植物的方法。它包括四种：
第二章
矿 质 营 养
矿质营养的名词解释
矿质营养的名词解释矿质营养是人体所需的一种重要营养物质，也被称为无机营养。
与维生素、蛋白质、碳水化合物等有机营养物质不同，矿质营养主要指人体所需的无机矿物元素。
这些无机矿物元素是人体正常生长、发育和保持健康所必不可少的物质，它们参与了体内一系列原子和分子的组合和反应，维持了人体的正常代谢和功能。
在一些生物化学过程中，矿质营养起到了催化剂的作用，促进了多种体内过程的进行。
具体而言，矿质营养由钙、磷、镁、钠、钾、铁、锌、铜、锰、硒、碘等元素组成。
每一种矿物元素都在人体内发挥着独特的作用。
首先，我们来看看钙和磷这两种最常见的矿物元素。
钙和磷是构成骨骼和牙齿的主要成分，对于骨骼的形成和维持正常的骨密度起着至关重要的作用。
此外，在神经传导、肌肉收缩和心脏功能方面，钙也发挥着重要的作用。
镁是另一种常见的矿物元素，它参与了多种体内酶的催化作用。
镁对于骨骼的发育和健康同样至关重要，还在神经肌肉的兴奋性和心血管功能方面发挥作用。
钠和钾是维持体液平衡和神经肌肉功能正常的关键元素。
人体细胞内外的钠和钾浓度差异是维持正常细胞功能和传递神经信号的基础。
此外，它们还参与调节血压、心跳和肌肉收缩等生理过程。
铁是构成血红蛋白的重要成分，红细胞携带氧气时就需要铁的参与。
铁还参与合成DNA和细胞呼吸等重要过程，对于维持人体的能量代谢和免疫功能也发挥着重要作用。
锌、铜和锰等微量元素同样不可或缺。
锌参与多种体内酶的催化作用，对于免疫功能、伤口愈合、细胞生长和发育等起到重要作用。
铜和锰分别参与多种体内酶的活性中心，对维持人体的能量代谢和抗氧化能力起着重要作用。
此外，碘也是人体必需的矿物元素之一。
碘参与了甲状腺激素的合成，这些激素对于维持人体正常的代谢过程至关重要。
碘缺乏会引发甲状腺机能减退，导致甲状腺肿大和体内多种代谢过程的紊乱。
最后，我们来看看硒。
硒是一种具有强抗氧化性的微量元素，可保护细胞免受氧化损伤。
硒还参与代谢，对人体的免疫系统、甲状腺功能和生殖系统起到重要作用。
矿质和氮素营养植物生理学学习指导
1 .矿质营养( mineral nutrition ) :是指植物对矿质元素的吸收、运输与同化的过程。
2 .灰分元素( ash elemen t ) :也称矿质元素。
将干燥植物材料燃烧后,剩余一些不能挥发的物质,称为灰分元素。
3 .必需元素( essential element ) :是指在植物完成生活史中,起着不可替代的直接生理作用的不可缺少的元素。
4 .大量元素( major elemen t) :在植物体内含量较多,占植物体干重达0 .1 %以上的元素,包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等九种元素。
5 .微量元素( minor elemen t, microelement ) :植物体内含量甚微,占植物体干重达0 .01 %以下,稍多即会发生毒害的元素。
它包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni等八种元素。
6 .有利元素( beneficial element ) :也称有益元素。
指对植物生长表现有益作用,并能部分代替某一必需元素的作用,减缓缺素症的元素,如Na、Si、Se等。
7 .水培法( water cult ure met hod ) :也称溶液培养法、无土栽培法,是在含有植物所需的全部或部分营养元素、并具有适宜pH的溶液中培养植物的方法。
8 .砂培法( sand cult ure method) :也称砂基培养法。
在洗净的石英砂或玻璃球等惰性物质的支持中,加入营养液培养植物的方法。
9 .气栽法( aeroponics) :将植物根系置于营养液雾气中培养植物的方法。
10 .营养膜技术( nut rient film technique) :是一种营养液循环的液体栽培系统。
该系统通过让流动的薄层营养液流经栽培槽中的植物根系来栽培植物。
11 .离子的被动吸收( ion passive absorption ) :是指细胞通过扩散作用或其他物理过程而进行的矿物质吸收,也称非代谢吸收。
矿质营养知识点总结
矿质营养知识点总结一、矿物质的作用1. 帮助酶的活化：矿物质可以作为辅酶或酶的结构组分，参与细胞的代谢过程，如锌、镁等矿物质是多种酶的激活因子。
例如，锌是多种酶的组成部分，参与核酸和蛋白质的合成与代谢，维持细胞生长和分裂等生理功能。
2. 维持酸碱平衡：钙、镁、钠、钾等矿物质是维持体液酸碱平衡、参与神经肌肉兴奋传导的重要离子。
钙是构成骨骼和牙齿的主要成分，维持骨骼的健康，同时参与神经传导和肌肉收缩。
3. 细胞结构构成：矿物质是细胞膜和组织构成的重要部分。
磷是构成细胞膜和骨骼的主要成分，钠和钾则是神经细胞兴奋和传导的离子。
4. 参与激素合成：镁、锌等矿物质是多种激素的合成所必需的元素。
锌对雄性激素睾酮的合成和分泌起到重要的调节作用，对于男性生殖系统和精子的形成具有重要意义。
5. 抗氧化作用：铜、锌、硒等矿物质是多种抗氧化酶的重要成分，能够清除自由基，减少氧化应激对细胞的损害。
二、常见矿物质及其作用1. 钙（Calcium）：对于维护骨骼和牙齿的健康至关重要，同时参与神经传导、肌肉收缩、细胞信号传导等生理过程。
2. 镁（Magnesium）：调节神经肌肉功能，参与酶的活化、DNA合成、细胞内信号转导。
3. 磷（Phosphorus）：构成DNA和RNA的骨干，参与细胞内能量代谢、细胞膜的构成。
4. 钾（Potassium）：参与神经肌肉兴奋、酸碱平衡的维持。
5. 钠（Sodium）：维持细胞内外的渗透压、神经肌肉兴奋传导。
6. 铁（Iron）：是血红蛋白和肌红蛋白的组成成分，负责氧气运输和储存。
7. 锌（Zinc）：参与酶活性，细胞信号转导，细胞凋亡等生理过程。
8. 硒（Selenium）：是抗氧化酶谷胱甘肽过氧化酶的辅酶，参与自由基的清除及免疫调节。
9. 铜（Copper）：参与铜蓝蛋白、超氧化物歧化酶等酶的活性，维护骨骼、神经系统和免疫系统的健康。
10. 碘（Iodine）：是甲状腺激素的组成成分，参与调节新陈代谢、神经系统的发育。
植物矿质营养
土壤中离子的吸附和交换
土壤中胶体粘粒和腐殖物质的表面具有电荷,可以吸引离子 和偶极分子,这种结合是可逆的. 粘粒矿物和腐殖质胶体二者都带有净负电荷,因而它们主要 吸引,吸附阳离子.这二者也有一些正电荷的部位,在该 处能累积阴离子.阳离子被保持的牢固程度取决于它的电 荷和水合程度.
土壤中离子的吸附和交换
缺钙症状
钙在植物体内的移动性很小,缺钙时茎和根的生长点以及幼 叶先呈现病症,使其凋萎甚至生长点死亡.由于生长点死 亡,植株呈簇生状. 缺钙植株叶尖或叶缘变黄,枯焦坏死.植株早衰,不结实或 少结实.
黄瓜缺钙
镁元素的生理功能 元素的生理功能
1. 镁是叶绿素的组成成分,故为叶绿素形成及光合作用所必需. 2. Mg 2+是许多酶的活化剂,包括许多转移磷酸基的酶;镁能与ATP形成 MgATP 2+复合物,然后此复合物结合到酶蛋白上,镁作为酶蛋白与 ATP相结合的桥梁促进磷酸基的转移. Mg 2+是己糖激酶,磷酸己糖激酶,丙酮酸激酶的活化剂;Mg 2+也是许 多合成酶如乙酰辅酶A合成酶,谷氨酰半胱氨酸合成酶,谷氨酰合成 酶和琥珀酰辅酶A合成酶的活化剂,Mg 2+还是核糖核酸聚合酶的活化 剂;聚核糖体的合成也必需Mg 2+ .故Mg 2+促进呼吸作用,氮代谢与 蛋白质的合成过程. 3. Mg 2+在光合作用中有特别重要的功能,在光合电子传递过程中,Mg 2+和K+ 作为H+ 的对应离子,在H+ 从叶绿体间质传递到类囊体空间的 同时,Mg 2+ 和K+ 即从类囊体空间转移到叶绿体间质,一方面使H+ 能继续转移,维持跨类囊体膜的H+ 梯度,促进光合磷酸化;另一方 面,Mg 2+转移到叶绿体间质,使RuBP羧化酶和5-磷酸核酮糖激酶等 活化,促进光合碳循环的运转,促进光合作用.
3矿质营养
缺绿发黄,甚至变为黄白色,而下部叶片仍为绿色。
第一节 植物必须的矿质元素
2.锰 （1）生理作用：锰是光合放氧复合体的主要成员，锰为形成叶绿
• 大麦缺P，老叶发红
•玉 米 缺 P， 茎 叶 发 红
P的缺乏症： 生长特别矮小，新叶色深，呈墨绿色；老叶和茎基部常
变红。
第一节 植物必须的矿质元素
3) Potassium(K)。 钾离子进入根部，只以离子形式存在植物体内,主要集
中于代谢旺盛部位。 A)调节水分代谢:渗透势, 气孔,蒸腾作用. B)酶的激活剂:60多种酶的激活剂,如丙酮酸激酶、谷胱
缺磷时，分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、根纤细,植株矮小； 叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现, 并逐渐向上发展。
磷过多，易产生缺Zn症。
• 水稻缺P：新叶色深，呈墨绿色, 俗称“一枝 香”，“锅刷”
•缺 P 大 麦 生 长 矮 小 ， 叶 色 深 绿 。
• 油菜缺P，老叶呈紫红色
“喝豆浆的铁观音”和“喝牛奶的草莓”成了近来的新鲜事 物，据说这样的茶叶和草莓口感更好，营养更丰富。
用牛奶浇灌的植物会生长更好吗？
牛奶变质后，加水用来浇花，有益于花儿的生长。但对 水要多些，使之比较稀释才好。
未发酵的牛奶不宜浇花，因其发酵时产生大量的热量， 会“烧”根（烂根）
有机肥料（manure） 天然有机质经微生物分解或发酵而成 的一类肥料。中国又称农家肥。其特点有：原料来源广，数 量大；养分全，含量低；肥效迟而长，须经微生物分解转化 后才能为植物所吸收；
矿质营养概念土壤与肥料学
矿质营养概念土壤与肥料学
矿质营养是指植物体内需要的矿质元素（如氮、磷、钾等）以及微量元素（如铁、锌、铜等）的供应和利用。
这些矿质元素对于植物的生长发育、代谢活动和抗病性等方面起着重要的作用。
土壤是矿质营养的重要来源，其中包含植物所需的各种矿质元素。
土壤中的矿质元素主要来源于岩石的分解和有机物的分解，通过化学和生物作用进入土壤中。
土壤中矿质元素的含量和活性受多种因素影响，如土壤类型、土壤pH值、有机质含量等。
对于植物来说，能否利用土壤中的矿质元素，取决于其在土壤中的可交换性和根系的吸收能力。
肥料是用于补充土壤中缺乏的或者提高土壤中矿质元素含量的物质。
肥料可以分为有机肥料和无机肥料两大类。
有机肥料主要是动植物的残体和排泄物经过分解后形成的，含有丰富的有机质和矿质元素。
无机肥料则是人工合成的化学物质，通过加工和提纯得到。
常用的肥料有氮肥、磷肥和钾肥等，根据植物对矿质元素的需求量和土壤状况，可以选择适当的肥料进行施用。
土壤与肥料学研究的是土壤中的矿质元素的供应和利用，以及肥料对植物的营养效应。
通过对土壤和肥料的研究，可以了解不同土壤和肥料对植物的影响，为农业生产提供科学指导，合理利用土壤资源，提高农作物的产量和质量。
矿质营养
➢该元素对植物生长发育的作用是直接的，不是 由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而 产生的间接效果。
• 按上述标准，如果某元素只是抵消其他元 素的毒害效应，或者只是在某些元素不太专一 的方面有利于植物的生长，那么该元素不属于 植物的必需元素，但可以认为是有益元素。随 着去污技术和高灵敏分析技术的发展，今后仍 有可能发现另外一些元素是植物的必需元素。 其中，Ni是直到1987年才确定的必需元素。 由于近年来发现Na为大多数C4和CAM植物所 必需以及Si在细胞壁结构形成以及抗病力方面 的作用，也有著作把Na、Si也列为必需元•素11。
•20
•图3-6 番茄缺钾初期叶缘失绿 •21
•图3-7 植株缺钾症状 •22
5、钙（Ca）
吸收形式：Ca2+。
•作用：
构成细胞壁的胞间层。 维持染色体和膜结构的稳定性。 是酶的活化剂。 具有第二信使的功能。 缺素症：幼嫩器官溃烂坏死，嫩叶尖或
叶缘变黄，逐渐向内坏死。 Ca的移动性小，缺乏时，症状首先在嫩叶出 现（图3-8、3-9）。
•6
•三、植物的溶液培养
• 早在19世纪，Sachs和Knop就设计了水培 方法，也称溶液培养法。即用纯化了的化合物配 制成水溶液来培养植物以确定植物必需的矿质元 素种类和数量。
•溶液培养法的形式：
➢水培法（无土栽培〕：植物直接栽培于营养液中 。
➢砂培法：支撑物（石英砂、蛭石、珍珠岩）。
➢气培法（雾培）：根系置于营养液气雾中。
Ｎ移动性大，缺乏时，症状首先在老叶出现（ 图3-3）。Ｎ供应充足，植物生长健壮，叶大色浓 ；Ｎ供应过多，植物贪青徒长。
•13
•图3-2 萝卜缺氮的老叶变黄 •14
• 图3-3 缺N老叶发黄枯死，新叶色淡,生长矮小，根系
矿质营养
第二章植物的矿质营养一、名词解释：矿质营养、灰分元素、必需元素、溶液培养法、砂基培养法、胞饮作用、离子的主动吸收、离子的被动吸收、转运蛋白、离子通道运输、载体运输、同向运输器、反向运输器、单向运输器、离子泵运输、扩散作用、协助扩散、生理酸性盐、生理碱性盐、生理中性盐、单盐毒害、离子拮抗作用、平衡溶液、根外营养、诱导酶、生物固氮。
二、缩写符号GS 谷氨酰胺合成酶GOGAT 谷氨酸合成酶GDH 谷氨酸脱氢酶NR 硝酸还原酶NiR 亚硝酸还原酶三、本章练习（一）填空题：1．细胞的组成元素在无机界都能找到，这一事实说明。
2．矿质元素中植物必需的大量元素包括；微量元素有。
3．作物缺乏矿质元素的诊断方法有、和。
4．必需元素在植物体内的生理作用可以概括为3方面：、和。
5．可被植物吸收的氮素形态主要是和；磷通常以形式被植物吸收。
6．氮肥施用过多时，抗逆能力，成熟期。
7．植物叶片缺铁黄化和缺氮黄化的区别是，前者症状首先表现在叶，而后者则出现在叶。
8．缺时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良，会出现“花而不实"的现象。
9．必需元素中可以与CaM结合，形成有活性的复合体，在代谢调节中起“第二信使的作用。
10．植物老叶出现黄化，而叶脉仍保持绿色是典型的缺症。
11．钾在植物体内总是以形式存在。
12．植物体内的离子跨膜运输根据其是否消耗能量可以分为运输和运输两种。
13．简单扩散是离子进出植物细胞的一种方式，其动力为跨膜的差。
14．离子通道是质膜上构成的圆形孔道，横跨膜的两侧，负责离子的跨膜运输。
15．载体蛋白有3种类型，分、和。
16．质子泵又称为酶。
17．研究植物对矿质元素的吸收，不能只用含一种盐分的营养液培养植物，因为当溶液中只有一种盐类时，即使浓度较低，植物也会发生。
18．根部吸收溶液中的矿物质时的交换吸附是由根部呼吸产生的形成的解离出的和离子分别与周围溶液中的阳离子和阴离子进行的交换吸附。
19．根部从土壤胶体中吸收矿质元素是通过交换和交换进行的。
第三章 植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案
第三章植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案(一)名词解释矿质营养（mineral nutrition）植物对矿质的吸收、转运和同化以及矿质在生命活动中的作用。
灰分元素（ash element）干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。
构成灰分的元素称为灰分元素。
灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。
必需元素（essential element）植物生长发育中必不可少的元素。
国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是：①由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史；②除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常；③该元素在植物营养生理上表现直接的效果，不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
大量元素（major element，macroelement）植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。
它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。
微量元素（minor element，microelement，trace element）植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。
它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。
有益元素（beneficial element）并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。
如Na、Si、Co、Se、V等。
水培法（water culture method）亦称溶液培养法或无土栽培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。
砂培法（sand culture method）全称砂基培养法，在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。
气栽法（aeroponic）将植物根系臵于营养液气雾中栽培植物的方法。
离子的主动吸收（ionic active absorption）细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。
第二章 植物的矿质营养
干物质5~90%
燃烧
无机物10%
小部分氮
挥发部分
灰分元素
大部分硫 全部的磷 全部的金属元素
二、植物必需的矿质元素
1 确定必需元素的方法 a.溶液培养法:溶液培养法 亦称水培法,是在含有全 部或部分营养元素的溶 液中培养植物的方法； b.砂基培养法:是在洗净的 石英砂或玻璃球等基质 中加入营养液来培养植 物的方法。
蛋白
二、离子通道
细胞膜中由通道蛋白构成的孔道，控 制离子通过细胞膜
三、载体运输途径
载体是一类跨膜运输的内在蛋白。在跨膜区不 形成孔道结构 1.单向运输载体（顺化学梯度转运）： 能够催化分子或离子单方向地跨质膜运输。 2 同向运输器 3 逆向运输器
同 向 与 逆 向 运输
膜外
膜内
四、离子泵
膜内在蛋白 ATP酶:ATP磷酸水解酶
• H+-ATP酶,Ca2+-ATP酶,H+-焦磷酸酶
五、胞饮作用
胞饮作用是细胞通过膜的内折从外界直接摄 取物质进入细胞的过程。
小结 植物体对矿质元素的吸收
一、根部对溶液中矿质元素的吸收 1 离子通过交换吸附在根部细胞的表面 （H＋和HCO3－） 细胞吸附的离子具有可以 2 离子进入根的内部： 交换的性质。 共质体途径和质外体途径 3 离子进入导管： a.被动扩散 b.主动运输
细胞膜的立体结构
糖
基本成分：蛋白质（外在蛋白和内 在蛋白）、脂类和糖
细胞膜溶质转运途径的示意图
膜外
膜内
细胞吸收矿质营养的途径
扩散：O2、CO2等气体及其它脂溶性物质的过膜方 式，从高浓度一侧向低浓度一侧的扩散，不消耗能 量 通道运输（通道蛋白） 转运蛋白 载体运输 (载体蛋白) 泵运输 胞饮作用
第二章植物的矿质营养
3、起电化学作用。如渗透调节、胶体稳定和电荷中和等。
4、参与物质和能量的代谢过程。如是ATP、ADP、FAD、 FMN、GTP、NADH2、NADPH2、HSCoA组分。 （二）各种必需元素的生理作用
1、氮 根系吸收的氮主要是无机态氮：NH4&脂的主要成分：这三者又是原生 质、细胞核和生物膜的重要组成部分。氮也称生命元素。
缺磷：会影响细胞分裂，使分蘖减少，幼芽、幼叶生长停滞， 根、茎纤细，植株矮小，花果脱落，成熟延迟。缺磷时蛋白 质合成下降，糖的运输受阻，从而使营养器官中糖的含量相 对提高，利于花青素的形成，因而茎、叶会呈不正常的紫红 或暗绿色。磷在体内易移动，病症从老叶开始。
磷过多：叶出现小枯斑，为磷酸钙沉淀所致；磷过多还会阻碍 植物对硅的吸收，水稻得病；与锌结合，减少锌的有效性， 而易引起植物缺锌。
第二节 植物细胞对离子的吸收
一、被动吸收
被动吸收：是指细胞不需要 代谢能，而是依化学势或电化 学势梯度吸收分子或离子的现象。
有两种方式：
（一）简单扩散：是指疏水性分子或离子沿着化学势或电化学 势梯度向细胞内转移的过程。 扩散动力：
1）亲脂性物质：为膜两侧的化学势梯度。其扩散速度除与化 学势梯度有关外，还与扩散分子颗粒的大小及脂溶性程度有 关。自然颗粒小、脂溶性大的分子易透过膜。
2、时当磷磷，进吸主入收要根H以P部OH，422P-磷居O大4多-和部，H分当P会O土4转2壤-形变P为式H<有被7时机植，磷物吸化吸收合收H物。2P如土O磷壤4-较脂PH多、〉。核7 苷酸、核酸等。
植物生理学2 矿质营养
植物对矿质元素的吸收、转运和同化，称为植 物的矿质营养（mineral nutrition）。
矿质元素（mineral element）：植物燃烧后以氧化物形态 存在于灰分中的元素，又称灰分元素。 氮不是矿质元素，但由于也是植物从土壤中吸收的所以也归 入矿质元素来讨论。 植物体内各种矿质元素的含量因植物种类、器官、年龄、 生境条件而有很大差异。 老龄植株和细胞比幼龄的灰分含量高。 干燥、通气、盐分含量高的土壤中长的植物灰分含量高。 植物种类：禾本科植物：硅较多；十字花科：硫较多；豆 科：钙和硫较多；马铃薯：钾多；海藻：碘和溴多。
逆着浓 度梯度
②载体蛋白（carrier protein）
又称为载体（carrier）、传递体（transport）、透过酶 （permease，penetrase）、运输酶（transport enzyme）。载体蛋白通过构象变化，将被运物质转至膜的 另一侧.
载体被动传递模型 离子通道模型
如何区分溶质是经离子通道还是经
一、生物膜（biomembrane）
或叫细胞膜（cell membrane） ： 指由脂类和 蛋白质组成的具有一定结构 和生理功能的胞内所有被膜 的总称。 质膜（plasma membrane）： 原生质的外膜 内膜（endomembrane）：细 胞器的膜。 （一） 膜的特性和化学成分 选择性透过膜。对水的透 性最大，可以自由通过；越 易溶解于脂质的物质，透性 越大。所以膜一定是由亲水 性物质和脂类物质组成。
子层和镶嵌的蛋白质组成，磷脂分子的亲水性头部 位于膜的表面，疏水性尾部在膜的内部。
内在蛋白 细胞骨架的单纤维
外在蛋白
膜蛋白包括两种： 膜外在蛋白（extrinsic protein）：与膜的外表 面相连的蛋白质，称为亦 称周围蛋白（peripheral protein）； 膜内在蛋白（intrinsic protein）：镶嵌在磷脂 之间，甚至穿透膜的内在 表面，也称螯合蛋白 （integral protein）。
第2章植物矿质营养
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25
花椰菜缺镁 下位叶失绿
7 硅（禾本科植物必需）
（1）吸收、运输形式：硅酸 H4SiO4
（2）存在形式：非结晶水 SiO2.nH2O化合物
（3）生理功能：形成细胞加厚物质，禾本科
植物茎叶的表皮细胞内含量高，可增强抗病虫及 抗倒伏的能力。适量可促进作物生长、增产。
（4）缺乏症：蒸腾加快，生长受阻、易感病、
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5
二 必需元素的确定与研究方法
1 必需元素的确定标准（国际植物营养协会规定）
⑴ 缺少该元素植物生长发育受阻， 不能完成其生活史 ⑵ 除去该元素，表现为专一的缺乏症 ⑶ 该元素的作用是直接的
主要研究方法：溶液培养法（水培法、砂培法）
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6
三、必需元素的生理作用及缺乏症
必需元素的作用：
是细胞结构物质的组分和代谢产物 是各种生理代谢的调节者，参与酶活动 起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶
3钾
（含量最高金属元素，占1%）
（1）吸收形式和存在形式：K+ （2）生理功能：酶的辅基或活化剂、增加原生
质胶体的水合程度（抗旱）、促进碳水化合物的 合成和运输、促进气孔的开放。
（3）缺乏症：茎杆易倒伏，叶干枯或叶缘焦枯、
坏死，老叶开始，可再利用元素。
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正常玉米叶及缺N、P、K的叶片
*共向运输 *反向运输：
离子泵运输
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2、钙 泵
Ca+ + - ATP酶、(Ca + +, Mg + +) – ATP酶
催化水解ATP 放能，驱动Ca+ +逆电化学势差从 细胞质转运到胞壁或液泡中。其活性依赖ATP 和Ca + +、 Mg + +的结合。转运1 Ca + +出胞质同时 运2H+入胞质。
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A 离子泵与阳离子 和ATP结合； B ATP水解，蛋 白质磷酸化； C 蛋白质构象变化， 开口向外； D 排出离子后又恢 复原状。
图 电致离子泵把阳离子（M＋）逆着化 学梯度运送出细胞外的假设步骤
膜上的传递体能把物质逆着电化学势梯度与H+协同运输。膜 上的传递体有同向传递体、反向传递体、单向传递体三类。 (1）同向运输： 次 H＋和另一物质(如阴离子Cl－、SO42－或中性溶质糖、氨 级 基酸)通过同向传递体向同一方向运输; 共 运 (2)反向运输： 转 H＋和另一物质(如阳离子 Na+、K+）通过反向传递体向 相反方向运输 （3）单向运输 膜外的阳离子如K+顺H+—ATP酶活动产生的跨膜电势差通 过单向传递体扩散到细胞内
2、载体
膜上的内在蛋 白，载体上有 专一的结合部 位，被运转的 物质必需与结 合部位结合， 载体才能将其 运到膜的另一 侧，所以载体 也叫透过酶。
Fig. Uniport carrier transport solutes processes
二、主动吸收
主动吸收亦称主动运输，是指细胞利用呼吸代 谢释放的能量逆浓度梯度或电化学势梯度吸收矿物 质的过程，又称代谢性吸收。
细胞吸附离子具有交换性质，故称为交换吸 附。
离子交换有两种方式：
（1）根与土壤溶液的离子间接吸附
间接交换
（2）接触交换
离子交换遵循“同荷等价”的原则。
2.离子进入根部导管
质外体途径 （自由空间）
共质体途径
§3.3 植物对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的特点 （一） 根系吸收矿质和水的关系
（二）离子的选择吸收
（三）单盐毒害与离子颉抗
（一） 根系吸收矿质和水的关系
联系
• 1.矿质必须溶解在水中，才能被吸收 • 2.凡是吸水快的，蒸腾快，吸收矿质快 ，运输也快。 • 3.吸收矿质多时，根据水势，更促进吸 水。
（2）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动；
（3）起电化学作用，即平衡离子浓度、稳定 胶体和中和电荷等。
草 莓 叶 片 的 缺 素 症 状
• 老叶首先表现症状：N .P .K .Mg Zn • 幼叶表现症状：Ca B Fe Cu S Mn • 出现缺绿症状：N . Mg .Fe Cu S Mn
§3.2
被动吸收特点: 顺浓度梯度或电化学势梯度 进行，不需提供能量
主要有简单扩散、协助扩散等类型
(一)扩散作用 指分子或离子沿着化学势或电化学梯度转移 的现象 （二）协助扩散 溶质分子经膜转运蛋白协助顺浓度梯度或电 化学势梯度进行的跨膜运转。 通道蛋白 载体蛋白
1、离子通道
离子通道是细胞膜中一类内在蛋白组 成的孔道，可通过化学方式或电学方式激 活，控制离子顺电化学势梯度通过细胞膜。
区别
1.吸水运输到蒸腾叶面积最大的部分， 吸 收矿质运输到生长部位。
• 2.植物对矿质元素有选择吸收作用。 • 3.水分吸收的动力主要来自于蒸腾拉力 ，而矿质元素的吸收则须消耗代谢能量
（二）离子的选择吸收
1、物种间的差异， 如番茄吸收Ca、Mg 多 ， 而 水 稻 吸 收 Si 多。 表示试验 结束时培 养液中各 种养分浓 度占开始 试验时％
学）
二、植物必需的矿质元素和确定方法
（一）植物必需的矿质元素 必需元素:是指正常生长发育必不可少的营 养元素。 • 大量元素（大量营养）：共9种：即C、H、 O等三种非矿质元素和N、P、K、Ca、Mg、 S等6种矿质元素。 微量元素（微量营养）：元素在植物体内稍 多即可对植物产生毒害。共8种：即Fe、Mn 、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等矿质元素。
a b
d
c
C.气培法：根悬于营养液上方，营养液被搅起成雾状。
溶液培养或砂基培养时，注意： 1.溶液浓度要适宜，离子浓度过高易造成伤害 2.调节适宜的pH值； 3.注意通气； 4.注意各种离子的平衡，否则会造成毒害。
三、植物必需元素的生理作用及缺素症
生理作用有三个方面： （1）细胞结构物质的组成成分；
第三章
植物矿质营养
基本内容：主要了解植物生命活动中必需矿质元 素的重要生理功能及缺素诊断，植物对矿质元
素吸收、利用及吸收机理。
重点：矿质元素的重要生理功能根系吸收矿质的 特点。 难点：细胞吸收矿质的特点
§3.1植物体内的必需元素 §3.2植物细胞对矿质元素的吸收
§3.3植物根系对矿质元素的吸收 §3.4矿物质在植物体内的运输和分配（自
NaCl+ KCl+ CaCl2； NaCl+CaCl2 CaCl2； NaCl
小麦根在盐类溶液中的生长 情况
溶液
NaCl CaCl2
根的总长度(mm)
59 70
生长情况
生长不好 生长不好
NaCl+CaCl2
NaCl+CaCl2+KCl
254
324
生长较好
生长正常
二、根系吸收矿质元素的过程
1.离子被吸附在根部细胞表面
植物细胞对矿质元素的吸收
细胞对溶质的吸收可分化二个阶段:
第一阶段溶质被动扩 散到质外体。 第二阶段溶质越过膜 进入细胞内或液泡， 以主动吸收为主
吸 收 溶 质 量
转入水中
Ⅱ
正常条件
Ⅰ
抑制呼吸 转入水中
时间
一、被动吸收
指由于扩散作用或其他物理过程而进行的 溶质吸收，不需要代谢能量，故又称非代 谢性吸收。
离子通道类型
运输方向
内向的离子通道
外向的离子通道
1. 对跨膜电势梯度发生反应，常称为电 压门控型（voltage-gated） 2. 对光、激素等刺激发生反应，即受药物 调节，称配体门控（ligand-gated）
可 控
电压感受器
孔道区域
内向K＋通道结构
模型示意图
“门控结构” 质膜 胞外
电 化 学 势 梯 度
• 生理碱性盐 • 生理中性盐
NaNO3或Ca(NO3)2 NH4NO3
（三）单盐毒害与离子颉抗
某溶液中只含有一种盐分,该溶液被 称为单盐溶液. 若将植物培养在单盐溶液中,植物不 久就会呈现不正常状态,最后死亡,这 种现象即为单盐毒害
离子间能相互减弱或消除单盐毒害 作用的现象叫做离子拮抗
A. B. C. D.
水稻和番茄养分吸收的差异
2、同一植物对溶液中的不同离子
玉米根对离子的选择性吸收
离子 K+ Na+
胞外浓度 mmol/L 0.14 0.51
胞内浓度 积累率（膜 内浓度/膜外） mmol/L 160 0.6 1142 1.18
NO3SO42-
0.13
0.61
38
14
292
23
• 3.对同一种盐的不同离子吸收的差异上。 • 生理酸性盐 (NH4)2SO4
电压门控K＋通道 模型示意图
由带正电荷的氨基 酸构成“门控结构， 门控结构在膜电位 的调控下控制通道 通道主体结构 蛋白的构象变化使 通道打开或关闭。
胞内
选择性过滤结构 调节亚基
微 电 极
原生质体（细胞器）
用膜片钳（PC）测定膜上离子通道活性
使用微电极从一小片细胞膜上获得电子信息的技术， 将跨膜电压保持恒定，测量通过膜的离子电流的大小。
三、胞饮作用
物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折将物质及液 体转移到细胞内的攫取物质及液体的过程，称为胞饮作 用（pinocytosis）。是非选择性吸收。 囊泡把物质转移给细胞的方式有两种：
（1）囊泡在移动过程中，囊泡本身在细胞内溶解消 失，把物质留在细胞质内；
（2）囊泡一直向内移动，到液泡膜后便将物质交 给液泡。
(二) 判断必需元素的标准 1.不可缺少性 2.不可替代性 3.直接功能性
（三）植物必需的矿质元素的确定方法
A.水培法: 使用不透明的容器(或以锡箔包裹容器),以防止光照 及避免藻类的繁殖,并经常通气;营养液
B. 营养膜(nutrient film)法: 营养液从容器a流进长着植株的浅槽b,未被吸收的 营养液流进容器c,并经管d泵回a。营养液pH和成分 均可控制。