植物生理学生物竞赛

植物对水分的需要 植物细胞对水分的吸收 根系吸水和水分向上运输 蒸腾作用
水是一切生命活动的源泉，没有水就没有生命。生命 不仅发生于水的环境，而且生命过程必须在水的环境中进 行。
• ＊水分代谢（water metabolism）：植物对水分的吸收、 运输、利用和水分散失的过程。
水份吸收 水分运输 水分利用 水份散失
1.1 植物对水分的需要
➢植物的含水量 ➢植物体内水分存在的状态 ➢水分在植物生命活动中的作用
1.1 植物对水分的需要
1.1.1 植物的含水量规律 1、不同植物含水量不同 2、同种植物生长环境不同，含水量不同 3、同株植物不同器官和组织含水量也相 同 4、同一器官在不同生长期含水量不一样。
1.1 植物对水分的需要
2013,29
1.2.3 水分跨膜运输原理
一、植物细胞的自由能和水势
1 自由能（free energy)物质可以做功的能量。
2 *化学势µ（chemical potential) : 等温、等压条件下，1mol物质的自由能就是该
物质的化学势。
3 *水势ψ（water potential）：指体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水
A）单个水分子通过膜脂双分子层 扩散进入细胞内。
B）多个水分子通过膜的水通道蛋 白呈线性扩散
＊水通道蛋白（water channel protein）：存在生物膜上的具有选择性高效转运
水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白（aquaporin),其活性受磷脂化或去磷脂化调节， 主要调节细胞中的水分快速流动，也有一些还运输少量离子和小溶质，调节细胞 渗透势，影响植物生长发育，广泛存在植物各组织。
1.1.2 植物体内的水分存在状态
水分在植物细胞内存在状态与细胞质状态有关。
细胞质：蛋白质，水溶性大，内部疏水基，外 部亲水基。
细胞质胶体微粒（胶粒），亲水性。
亲水物质
被吸附的水分子
＊束缚水（bound water）: 靠近胶粒被胶粒吸附束缚不易轻易自由流动的水分，不参与植物代谢活动，与植物抗 性大小有密切联系。 ＊自由水（free water）：距离胶粒较远可以自由流动的水分。参与植物代谢活动，自由水越多，植物代谢越旺 盛。
2 水在植物的生理活动中有重要的作用
①水是代谢作用中的反应底物水不仅是细胞内代谢反应的基质， 而且直接参加了许多生物化学反应。光合、呼吸、许多有机物 质的合成与分解。 ②水分是植物对物质吸收和运输的溶剂③水 能维持细胞膨压，促进生长④水分能保持植株的固有姿态
3 水对植物的生存有重要的生态意义
①水对植物体温的调节②水对植物生存环境调节③水的透光性 使水生植物的需光反应正常进行
的化学势之差，除以水的偏摩尔体积。
w
W W 0
W
VW
VW
偏摩尔体积（partial molal volume): 在一定温度压力和浓度下， 1mol某组分在混合物中所体现出来的体积，成为该组份在该 条件下的偏摩尔体积。水的偏摩尔体积指1 mol水中加入1 mol某溶液后，该1 mol水所占的有效体积。
➢降压吸水：因压力势降低而引起的细胞吸水。如蒸腾旺盛时，木 质部导管和叶肉细胞的细胞壁因失水而收缩，使压力势引起的细 胞水势下降而吸水。
1.2.2 水分跨膜运输途径
跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一 个细胞，要经两次膜。水分在细胞膜内 的移动又有两种方式：一是单个水分子 直接越膜，二是经过一种膜通道蛋白— —水孔蛋白进行
此两种水分状态划分是相对的，没有严格的界限
原生质的两种存在状态（根据自由水含量） 溶胶（sol）：自由水多，大多数情况 凝胶（gel）：种子
1.1 植物对水分的需要
1.1.3水分在植物生命活动中的作用
1 水分是构成原生质的主要成分 原生质的含水量大约在70-90%。 在细胞中物质的代谢、运输及生物体中细胞间的信号传递、物 质运输都是在水溶液中进行的。
动力） 第6章 生长物质（23,11）（五大激素的生理作用） 第7章 生长生理（21，4）（种子萌发、光形态建成） 第8章 生殖生理（15,5）（春化作用、光周期） 第9章 成熟和衰老生理（7,0）（脱落） 第10章 抗性生理（3,3） （抗性机制）
第1章 植物水份生理
➢1.1 ➢1.2 ➢1.3 ➢1.4
植物生理学竞赛辅导
袁莉 安徽大学生命科学学院
安徽大学生命科学学院
第1章 水份生理（17,5）（水势、根压、蒸腾作用、气孔运动） 第2章 矿质营养（22,7）（必需元素生理作用、氮素同化） 第3章 光合作用（31,11）（叶绿素、原初反应、电子传递链、碳反应、光呼吸） 第4章 呼吸作用（9,2）（糖酵解、三羧酸循环、电子传递、末端氧化酶） 第5章 同化物的运输（12,5）（韧皮部装载、运输及卸出途径、方向，韧皮部运输
1.2植物细胞对水分的吸收
一 、吸水方式 二 、水分跨膜运输途径 三、水分跨膜运输原理 四、细胞间的水分移动
1.2.1 吸水方式
➢渗透吸水：由于细胞的溶质势下降引起的细胞的吸水。具有液泡 的细胞多数都为渗透吸水。
➢吸胀吸水：依赖于低衬质势引起的细胞吸水（无液泡）。衬质吸 引水分子的力量称为吸胀力，衬质吸水膨胀的作用称为吸胀作用 。如干燥的种子或分生组织。
水总是水势高处流到水势低处。
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1.2.3 水分跨膜运输原理
稀溶液的溶质势
ψw = ψs= -ίcRT
ί: 溶质的解离系数
-1 c：质量摩尔浓度（mol·kg ）稀溶液
水势
水的化学势 水的偏摩尔体积
N·m·mol 1 m3mol 1
N·m2
Pa
化学势单位为J/mol (J=N·m ） 水势的单位是压强的单位：帕斯卡（Pa）、大气压 （atm）、巴（bar）。 1bar = 105Pa = 0.1MPa = 0.987atm
1.2.3 水分跨膜运输原理
水势的大小：水势是一个相对值，其绝对值不容易测的 ➢ 纯水的自由能最大，因此水势最高，这样规定一个大气压、0℃时， 纯水的水势为0，其他溶液与它相比较，而得出其大小。 ➢ 由于溶液中溶解了溶质，而溶质颗粒存在降低了水的自由能，所以 溶液中水的自由能要比纯水低，溶液的水势就成为负值，溶液越浓， 水势越低，负值越大。