植物的水分代谢 PPT课件
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第五章 植物的水分代谢
没有水就没有生命 “有收无收在于水”
第一节
水在植物生命活动中的作用
一、植物的含水量 二、水分在植物体内的存在状态 三、水分在植物生命活动中的作用
一、植物的含水量
1. 不同植物含水量不同
水生＞中生＞旱生
2.植物不同器官、不同发育时期的含水量不同
幼嫩、生命活动旺盛的器官含水量高
有细胞质的移动途径。
2. 越膜途径：水分从一个细胞到另一个细胞，
要两次通过质膜，故称跨膜途径。 3. 共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过 胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一 个细胞质的连续体的途径。
跨膜途径和共质体途径统称为细胞途径。
根系吸水的途径
越膜途径 质外体途径
（三）根系吸水的动力
三 气孔蒸腾
（一）气孔的大小和分布 数目、大小、分布随植物种类而不同 （二）气孔蒸腾的过程 水分子扩散的动力是气孔内部与环境的水蒸 气压差 扩散快慢决定于气孔内外的水蒸气压差气孔 阻力和叶表面的界面层阻力。 （三）气孔扩散的效率 气孔扩散符合小孔扩散规律，扩散速率与小 孔的边缘长度（周长）成正比。
的过程。
（一）腾作用的生理意义
. 生理意义 A 水分吸收和运输的主要动力 B 是矿质元素和有机物运输的动力 C 降低叶温 D有利于气体交换
二、蒸腾作用的部位
（一）部位
1、植物幼小时，地面以上的全部表面
２、皮孔蒸腾 — 高大木本植物，约占全部 蒸腾的0.1% 3、叶片蒸腾 （1）角质蒸腾 — 约占全部蒸腾的5%~10% （2）气孔蒸腾 — 主要方式
第二节
植物对水分的吸收
在植物的生命活 动中，植物不断的从 环境中吸收水分，也 不断的向环境中散失 水分。植物是如何从 环境中吸收水分的呢？
（一）细胞吸水主要有三种方式
1、吸胀作用（未形成液泡的细胞）
2、渗透作用（形成液泡的细胞）
3、代谢性吸水
（1）水势的概念
纯水水势：1摩尔体积水的化学势。 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。
根压（主动吸水） :由于水势梯度引起水分进
入中柱后产生的压力称为根压。
蒸腾拉力（被动吸水）:由于蒸腾作用产生的 一系列水势梯度而形成的向上拉水的力量。
证据证明根系根压主动吸水的存在
伤流：从受伤或折断的植物组处流出液体的现象叫
伤流。
吐水现象：在水分充足的土壤中生长植物，在清
晨或潮湿的天气条件下，叶尖或叶缘也有液
Ψm： 衬质势
Ψs :溶质势，也称渗透势（Ψs）由 于水中存在可溶性亲水物质的水合作用 而降低的水势。 恒为负值。
Ψs
= -iCRT
i:解离系数，C：溶质浓度 R：气体常 数，T：绝对温度
ψm ：衬质势，是由于体系中衬质（亲水胶
体等大分子物质）吸附水分子而使水的自 由能降低的水势，称为衬质势，负值。
思考：
干旱时，自由水/束缚水高抗旱？ 还是自由水/束缚水低抗旱？
三、水分在植物生命活动中的作用
1. 是细胞质的主要成分。70－90%
2. 是代谢过程中的重要反应物质。如水解、
脱氢反应，光合作用。
3. 水是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。 5.水的理化性质给植物的生命活动带来各种有利条件。
溶液的水势 ※
Ψw=ψs+ψm
Ψs :渗透势，也称溶质势 Ψm： 衬质势
(2)渗透作用
渗透作用：水分子通过半透膜从水势高 的部位向水势低的部位扩散的作用称为渗 透作用。
渗透作用
液面上升
蔗糖溶液 半透膜 水
压力（水势）
经过一段时间
典型细胞的水势构成 ※
Ψw=ψs+ψm+ψp
Ψs :渗透势，也称溶质势 Ψp ：压力势
衰老的、生命活动弱、死组织器官含水量低
二、植物体内水分存在的状态
自由水（free water）：距离胶体颗粒亲水物质 较远而且可以自由流动的水分。 束缚水（bound water）：细胞内的亲水物质通 过水和作用而束缚的一部分不易流动的水分。
二、植物体内水分存在的状态
自由水 蛋白质亲水胶粒
束缚水
Ψ s ＝-1.4MPa Ψp=+0.8MPa
？？
Ψ s ＝-1.2MPa Ψp=+0.4MPa
甲 Ψw=-0.6MPa
乙 Ψw=-0.8MPa
二、植物根系对水分的吸收
根 毛 （一）根系吸水区域： 区
根尖的根毛区吸水 能力最强
伸 长 区
分 生 区
(二)根系吸水的途径
1.质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没
体外泌，这种现象称为吐水。
蒸腾拉力：被动吸水
（四）影响根系吸水的土壤条件
1、土壤中水分状况
2、土壤通气状况：根系呼吸
3、土壤温度：过低，过高 4、土壤溶液：过高，烧苗Leabharlann 第三节植物的蒸腾作用
气态散失 — 蒸腾作用
失水方式：液态散失 — 吐水、伤流
蒸腾作用：指植物体内的水分以气态方式从
植物的表面从体内扩散到大气中
C.风干种子细胞的水势：Ψw=ψm
(二)水分的跨膜运输和水孔蛋白
水 孔 蛋 白
（磷 质脂 膜双 ）分 子 层
（三）细胞之间的水分移动
流动方向与从水势高到水势低，从浓度低
到浓度高。
例题1： C液＞C细，水的流向？
C液＜C细，水的流向？ C液＝C细，水的流向？
例题：判断甲、乙两细胞水分的移动方向
（四） 气孔运动及其机理
1. 气孔运动：保卫细胞 A.结构： 双子叶－半月形
Ψp ：压力势，由于压力的存在 而使水势发生改变的值。 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。
不同类型细胞的水势组成
A. 分生组织：Ψw=ψ s +ψm+ψp
B. 成熟细胞：Ψw=ψ s +ψp
成熟细胞指已形成中央大液泡的细胞，这种细 胞原生质被挤压为一薄层，因此，（ψg）很 小忽略。 风干种子细胞原生质处于凝胶状态，没有溶液， 即没有渗透势；膜失去弹性，也没有压力势。
如：纯水的摩尔体积是18cm3,将其加入 100cm3的乙醇中，最终体积是118.07cm3， 水的偏摩尔体积是多少？（18.07cm3）
几种常见化合物的水势
溶液
纯水
Ψw /Mpa
0
Hoagland营养液
海水 1mol· L-1蔗糖 1mol· L-1 KCl
-0.05
-2.50 -2.69 -4.50
没有水就没有生命 “有收无收在于水”
第一节
水在植物生命活动中的作用
一、植物的含水量 二、水分在植物体内的存在状态 三、水分在植物生命活动中的作用
一、植物的含水量
1. 不同植物含水量不同
水生＞中生＞旱生
2.植物不同器官、不同发育时期的含水量不同
幼嫩、生命活动旺盛的器官含水量高
有细胞质的移动途径。
2. 越膜途径：水分从一个细胞到另一个细胞，
要两次通过质膜，故称跨膜途径。 3. 共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过 胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一 个细胞质的连续体的途径。
跨膜途径和共质体途径统称为细胞途径。
根系吸水的途径
越膜途径 质外体途径
（三）根系吸水的动力
三 气孔蒸腾
（一）气孔的大小和分布 数目、大小、分布随植物种类而不同 （二）气孔蒸腾的过程 水分子扩散的动力是气孔内部与环境的水蒸 气压差 扩散快慢决定于气孔内外的水蒸气压差气孔 阻力和叶表面的界面层阻力。 （三）气孔扩散的效率 气孔扩散符合小孔扩散规律，扩散速率与小 孔的边缘长度（周长）成正比。
的过程。
（一）腾作用的生理意义
. 生理意义 A 水分吸收和运输的主要动力 B 是矿质元素和有机物运输的动力 C 降低叶温 D有利于气体交换
二、蒸腾作用的部位
（一）部位
1、植物幼小时，地面以上的全部表面
２、皮孔蒸腾 — 高大木本植物，约占全部 蒸腾的0.1% 3、叶片蒸腾 （1）角质蒸腾 — 约占全部蒸腾的5%~10% （2）气孔蒸腾 — 主要方式
第二节
植物对水分的吸收
在植物的生命活 动中，植物不断的从 环境中吸收水分，也 不断的向环境中散失 水分。植物是如何从 环境中吸收水分的呢？
（一）细胞吸水主要有三种方式
1、吸胀作用（未形成液泡的细胞）
2、渗透作用（形成液泡的细胞）
3、代谢性吸水
（1）水势的概念
纯水水势：1摩尔体积水的化学势。 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。
根压（主动吸水） :由于水势梯度引起水分进
入中柱后产生的压力称为根压。
蒸腾拉力（被动吸水）:由于蒸腾作用产生的 一系列水势梯度而形成的向上拉水的力量。
证据证明根系根压主动吸水的存在
伤流：从受伤或折断的植物组处流出液体的现象叫
伤流。
吐水现象：在水分充足的土壤中生长植物，在清
晨或潮湿的天气条件下，叶尖或叶缘也有液
Ψm： 衬质势
Ψs :溶质势，也称渗透势（Ψs）由 于水中存在可溶性亲水物质的水合作用 而降低的水势。 恒为负值。
Ψs
= -iCRT
i:解离系数，C：溶质浓度 R：气体常 数，T：绝对温度
ψm ：衬质势，是由于体系中衬质（亲水胶
体等大分子物质）吸附水分子而使水的自 由能降低的水势，称为衬质势，负值。
思考：
干旱时，自由水/束缚水高抗旱？ 还是自由水/束缚水低抗旱？
三、水分在植物生命活动中的作用
1. 是细胞质的主要成分。70－90%
2. 是代谢过程中的重要反应物质。如水解、
脱氢反应，光合作用。
3. 水是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。 5.水的理化性质给植物的生命活动带来各种有利条件。
溶液的水势 ※
Ψw=ψs+ψm
Ψs :渗透势，也称溶质势 Ψm： 衬质势
(2)渗透作用
渗透作用：水分子通过半透膜从水势高 的部位向水势低的部位扩散的作用称为渗 透作用。
渗透作用
液面上升
蔗糖溶液 半透膜 水
压力（水势）
经过一段时间
典型细胞的水势构成 ※
Ψw=ψs+ψm+ψp
Ψs :渗透势，也称溶质势 Ψp ：压力势
衰老的、生命活动弱、死组织器官含水量低
二、植物体内水分存在的状态
自由水（free water）：距离胶体颗粒亲水物质 较远而且可以自由流动的水分。 束缚水（bound water）：细胞内的亲水物质通 过水和作用而束缚的一部分不易流动的水分。
二、植物体内水分存在的状态
自由水 蛋白质亲水胶粒
束缚水
Ψ s ＝-1.4MPa Ψp=+0.8MPa
？？
Ψ s ＝-1.2MPa Ψp=+0.4MPa
甲 Ψw=-0.6MPa
乙 Ψw=-0.8MPa
二、植物根系对水分的吸收
根 毛 （一）根系吸水区域： 区
根尖的根毛区吸水 能力最强
伸 长 区
分 生 区
(二)根系吸水的途径
1.质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没
体外泌，这种现象称为吐水。
蒸腾拉力：被动吸水
（四）影响根系吸水的土壤条件
1、土壤中水分状况
2、土壤通气状况：根系呼吸
3、土壤温度：过低，过高 4、土壤溶液：过高，烧苗Leabharlann 第三节植物的蒸腾作用
气态散失 — 蒸腾作用
失水方式：液态散失 — 吐水、伤流
蒸腾作用：指植物体内的水分以气态方式从
植物的表面从体内扩散到大气中
C.风干种子细胞的水势：Ψw=ψm
(二)水分的跨膜运输和水孔蛋白
水 孔 蛋 白
（磷 质脂 膜双 ）分 子 层
（三）细胞之间的水分移动
流动方向与从水势高到水势低，从浓度低
到浓度高。
例题1： C液＞C细，水的流向？
C液＜C细，水的流向？ C液＝C细，水的流向？
例题：判断甲、乙两细胞水分的移动方向
（四） 气孔运动及其机理
1. 气孔运动：保卫细胞 A.结构： 双子叶－半月形
Ψp ：压力势，由于压力的存在 而使水势发生改变的值。 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。
不同类型细胞的水势组成
A. 分生组织：Ψw=ψ s +ψm+ψp
B. 成熟细胞：Ψw=ψ s +ψp
成熟细胞指已形成中央大液泡的细胞，这种细 胞原生质被挤压为一薄层，因此，（ψg）很 小忽略。 风干种子细胞原生质处于凝胶状态，没有溶液， 即没有渗透势；膜失去弹性，也没有压力势。
如：纯水的摩尔体积是18cm3,将其加入 100cm3的乙醇中，最终体积是118.07cm3， 水的偏摩尔体积是多少？（18.07cm3）
几种常见化合物的水势
溶液
纯水
Ψw /Mpa
0
Hoagland营养液
海水 1mol· L-1蔗糖 1mol· L-1 KCl
-0.05
-2.50 -2.69 -4.50