药用植物生理学水分代谢
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h=2Tcos/rg=14.9×10-6/r
毛细作用对植物的重要性：
1. 土壤下层的水分可上升，供植物利用。 2. 可使植物的细胞壁可通过毛细作用保持湿润。 3. 植物导管是一种水分可湿的毛细管，如把一根干树
杆插入水中，水可上升一段距离(导管r =20~40um,水 可上升0.37~ 0.74m。 4. 毛细作用产生的前提是存在空气—水界面，而导管 和上下都是完整的细胞，无空气—水界面。) 5. 蒸腾时气孔下腔细胞间的毛细管产生的蒸腾拉力是 水分上升的主要动力。
• 渗透作用是由膜两侧的水势差所驱动的。
•
•• •
水通道 ••
•
•
•
•
•
••
•
•
水分子
水分跨膜移动途径示意图
类脂
§2. 植物体中水分的作用
一 、பைடு நூலகம்物的含水量
1. 含水量的指标： 含水量=(鲜重-干重)/鲜重 ×100% 相对含水量=(鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重)×100%
2. 一些经验数值(以含水量计)： 水生植物90%；旱生地衣6%一般植物70~90% 生长旺盛部位如根尖、芽、幼叶70~90% 生长缓慢部位如主干35~70% 体眠种子5~15%
temperature of dark green leaves essentially "parked" in sunshine.
4)内聚力和粘附力 (cohesion and adhesion)
• 内聚力(Cohesion):液体状况下同类分子间的吸引力 叫内聚力 ，水的内聚力可达30MPa.
• 粘附力(adhesion):液相与固相间的吸引力叫粘附力 或附着力
• 若水与某物质的粘附力大于水的内聚力，则水可吸附在该物 质上，该物质即为可湿的，或可浸润的；反之则不可湿或不 可浸润。如水可浸润土壤(SiO32-)、滤纸、CO32-，SO42-等， 而不可浸润石碏，石墨等。
内聚力、粘附力和表面张力导致毛细现象 (cohesion, adhesion and surface tension leads to capillarity)
5)水是不可压缩的
• 维持细胞组织紧张度（膨压）
6) 高抗张强度
• 抗张强度即为物体在断裂前所能经受的最大 张力(拉力)。水在20℃时可忍受30MPa的拉力， 相当于同样粗铜丝的10%。这可保证导管中 的水不会被轻易拉断。
7) 水是极好的溶剂 8) 水合作用 9) 透光性强
3 水分的迁移方式
• This property of water is called specific heat. It means that this liquid can absorb much heat from the various chemical reactions occurring in cells without temperature change; it is a heat buffer. It helps maintain an even body temperature.
but : water 18 boiling point 100℃ reason: n H2O≒(H2O) n +heat
2)高比热 (high specific heat)
• 稳定植物体温
• It takes much heat (one calorie) to raise the temperature of 1 mL of water just 1°C.
3)高汽化热 (high latent heat of vaporization)
• 降低体温，避免高温危害 • Among liquids, water has the highest latent
heat of vaporization (44 kJ·mol-1). • This is a critical property in maintaining the
扩散仅适应于短距离水的迁移
2) 集流
定义：液体中成群的分子在压力梯度下共同的移动 特点：是植物体内水经木质部做长距离迁移的主要
机制，集流只与水柱两端的压力差有关，而与浓度 梯度无关。
流速：ν=πr4(8η)-1 ΔΨΡΔΧ-1
其中r为管道半径， η为水的粘度系数，ΔΨΡ为两端 的压力差， ΔΧ为距离。
§1 水的结构与特性
1. 结构：水是极性分子，能形成分子间氢键。
2. 水的特性
1)高沸点 (High boiling point)
Compare: CH4 16 CH3CH3 30 CH3CH2CH3 44 CH3CH2CH2CH3 58 CH3(CH2)3CH3 72
gas
` boiling point 36℃
3)渗透作用
水透过半透膜的一种迁移方式，是一种特殊
的扩散。
水分子可直接通过脂双分子层扩散进入；水 分子可通过水孔蛋白和水通道蛋白跨膜迁 移。
水孔蛋白是一种位于质膜、液泡膜和某些细胞 器膜上的主要内在蛋白(MIP)， MW26~30KD，它由6个α-helix跨膜而成通 道，允许水分通过。水分通过水孔蛋白迁移的 速度远远大于通过脂双分子层的速度。
二 、植物体内水分存在的状态
束缚水: 被细胞内的胶体颗粒吸附不易流动的水 自由水 距胶粒较远而可以自由移动的水。 自由水/束缚水 代谢强弱和抗性
✓比例大时，原生质颗粒之间联系弱，胶体呈溶液状 态，植物代谢旺盛;
✓比例小时，原生质胶粒相互联结成网状而水分子分 布于网眼中。代谢缓慢，但对不良环境的抗性增大。
• 扩散(diffusion) • 集流(bulk flow) • 渗透(osmosis)
1) 扩散
定义：物质从高浓度(高化学势)的区域向低浓度(低化学势)
区域自发的转移称为扩散。
原理：分子随机热运动的结果，高浓度区分子密集其相互
碰撞的机会多，因而向相反方面移动。
扩散速率：JB=-D C/
tc=½= ( 2/D)K 对于一般植物细胞而言，其直径为50μm,水的扩散系数 D=10-9m2S-1,则t=(5010-6m)2/ 10-9m2S-1 =2.5S 对于1m的距离来说，t= 1m2/ 10-9m2S-1 = 109 S≈24年
毛细作用对植物的重要性：
1. 土壤下层的水分可上升，供植物利用。 2. 可使植物的细胞壁可通过毛细作用保持湿润。 3. 植物导管是一种水分可湿的毛细管，如把一根干树
杆插入水中，水可上升一段距离(导管r =20~40um,水 可上升0.37~ 0.74m。 4. 毛细作用产生的前提是存在空气—水界面，而导管 和上下都是完整的细胞，无空气—水界面。) 5. 蒸腾时气孔下腔细胞间的毛细管产生的蒸腾拉力是 水分上升的主要动力。
• 渗透作用是由膜两侧的水势差所驱动的。
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水通道 ••
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水分子
水分跨膜移动途径示意图
类脂
§2. 植物体中水分的作用
一 、பைடு நூலகம்物的含水量
1. 含水量的指标： 含水量=(鲜重-干重)/鲜重 ×100% 相对含水量=(鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重)×100%
2. 一些经验数值(以含水量计)： 水生植物90%；旱生地衣6%一般植物70~90% 生长旺盛部位如根尖、芽、幼叶70~90% 生长缓慢部位如主干35~70% 体眠种子5~15%
temperature of dark green leaves essentially "parked" in sunshine.
4)内聚力和粘附力 (cohesion and adhesion)
• 内聚力(Cohesion):液体状况下同类分子间的吸引力 叫内聚力 ，水的内聚力可达30MPa.
• 粘附力(adhesion):液相与固相间的吸引力叫粘附力 或附着力
• 若水与某物质的粘附力大于水的内聚力，则水可吸附在该物 质上，该物质即为可湿的，或可浸润的；反之则不可湿或不 可浸润。如水可浸润土壤(SiO32-)、滤纸、CO32-，SO42-等， 而不可浸润石碏，石墨等。
内聚力、粘附力和表面张力导致毛细现象 (cohesion, adhesion and surface tension leads to capillarity)
5)水是不可压缩的
• 维持细胞组织紧张度（膨压）
6) 高抗张强度
• 抗张强度即为物体在断裂前所能经受的最大 张力(拉力)。水在20℃时可忍受30MPa的拉力， 相当于同样粗铜丝的10%。这可保证导管中 的水不会被轻易拉断。
7) 水是极好的溶剂 8) 水合作用 9) 透光性强
3 水分的迁移方式
• This property of water is called specific heat. It means that this liquid can absorb much heat from the various chemical reactions occurring in cells without temperature change; it is a heat buffer. It helps maintain an even body temperature.
but : water 18 boiling point 100℃ reason: n H2O≒(H2O) n +heat
2)高比热 (high specific heat)
• 稳定植物体温
• It takes much heat (one calorie) to raise the temperature of 1 mL of water just 1°C.
3)高汽化热 (high latent heat of vaporization)
• 降低体温，避免高温危害 • Among liquids, water has the highest latent
heat of vaporization (44 kJ·mol-1). • This is a critical property in maintaining the
扩散仅适应于短距离水的迁移
2) 集流
定义：液体中成群的分子在压力梯度下共同的移动 特点：是植物体内水经木质部做长距离迁移的主要
机制，集流只与水柱两端的压力差有关，而与浓度 梯度无关。
流速：ν=πr4(8η)-1 ΔΨΡΔΧ-1
其中r为管道半径， η为水的粘度系数，ΔΨΡ为两端 的压力差， ΔΧ为距离。
§1 水的结构与特性
1. 结构：水是极性分子，能形成分子间氢键。
2. 水的特性
1)高沸点 (High boiling point)
Compare: CH4 16 CH3CH3 30 CH3CH2CH3 44 CH3CH2CH2CH3 58 CH3(CH2)3CH3 72
gas
` boiling point 36℃
3)渗透作用
水透过半透膜的一种迁移方式，是一种特殊
的扩散。
水分子可直接通过脂双分子层扩散进入；水 分子可通过水孔蛋白和水通道蛋白跨膜迁 移。
水孔蛋白是一种位于质膜、液泡膜和某些细胞 器膜上的主要内在蛋白(MIP)， MW26~30KD，它由6个α-helix跨膜而成通 道，允许水分通过。水分通过水孔蛋白迁移的 速度远远大于通过脂双分子层的速度。
二 、植物体内水分存在的状态
束缚水: 被细胞内的胶体颗粒吸附不易流动的水 自由水 距胶粒较远而可以自由移动的水。 自由水/束缚水 代谢强弱和抗性
✓比例大时，原生质颗粒之间联系弱，胶体呈溶液状 态，植物代谢旺盛;
✓比例小时，原生质胶粒相互联结成网状而水分子分 布于网眼中。代谢缓慢，但对不良环境的抗性增大。
• 扩散(diffusion) • 集流(bulk flow) • 渗透(osmosis)
1) 扩散
定义：物质从高浓度(高化学势)的区域向低浓度(低化学势)
区域自发的转移称为扩散。
原理：分子随机热运动的结果，高浓度区分子密集其相互
碰撞的机会多，因而向相反方面移动。
扩散速率：JB=-D C/
tc=½= ( 2/D)K 对于一般植物细胞而言，其直径为50μm,水的扩散系数 D=10-9m2S-1,则t=(5010-6m)2/ 10-9m2S-1 =2.5S 对于1m的距离来说，t= 1m2/ 10-9m2S-1 = 109 S≈24年