第3章植物的矿质营养-下
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第3章 植物的矿质营养
二、细胞吸收溶质的方式和机理
(一) 被动吸收 是指细胞对矿质元素的吸
收不需要代谢能量直接参与，离子顺着电化学 势梯度转移的过程。
单纯扩散:溶液中的溶质从浓度高的区域直接
跨膜移向浓度较低的邻近区域。 (脂溶性比较好的有机溶质)
易化扩散：小分子物质经膜转运蛋白顺浓度梯
度或电化学梯度跨2膜4％的转运。
24％
55％
21％
14
跨膜运输总结
第3章 植物的矿质营养
15
(三) 胞饮作用
细胞通过质膜的 内折而将物质转移到 胞内的过程称为胞饮 作用(简称胞饮)。
胞饮作用属于非 选择性吸收物质的方 式，不是植物吸收矿 质元素的主要方式。
第3章 植物的矿质营养
16
饱饮过程示意图
第3章 植物的矿质营养
植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些？
三、根系吸收矿质元素的过程
1、 离子在根细胞表面的吸附
2、 离子进入根内部：① 质外体途径 3、 离子进入导管
② 共质体途径
四、影响根部吸收矿质元素的土壤条件
1、土壤温度； 2、土壤通气状况 ； 3、土壤溶液的pH值；4、土壤溶液的浓度； 5、土壤中离子间的相互作用； 6、土壤水分含量；7、土壤颗粒对离子的吸附 8、土壤微生物
➢这表明,溶质进入质外体与其跨膜 进入细胞质和液泡的机制不同，前 者以被动吸收为主;后者以主动吸 收为主。
图3-2 植物组织对溶质的吸5 收
植物细胞对矿质元素的吸收方式可分为：
被动吸收（passive absorption） 主动吸收（active absorption） 胞饮作用（pinocytosis）
(2)
区域化，发生不同的生理生化反应。
(2) 物质运输：膜上有传递蛋白（又称载体），可调控物 质出入细胞。
(3) 信息传递与转换的作用：膜上嵌入膜受体蛋白，有调 控外界化学信号的作用。
(4) 能量转换：膜上可进行光能的吸收、电子传递、光合 磷酸化等。
(5)细胞识别：有可感应和鉴别异物的能力。
(6) 物质合成：粗糙型内质网是蛋白质合成的场所。
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第3章 植物的矿质营养
质子泵
H+-ATP酶
质膜上的H+-ATP酶； 液泡膜上的H+-ATP酶； 线粒体膜与叶绿体膜上的H+ -ATP酶 。
离子泵
质膜上的Ca2+-ATPase催化膜 内侧的ATP水解放能，驱动胞
Ca2+-ATP酶 质内的Ca2+泵出细胞。其活性
依赖于与ATP和Mg2+的结合，
故又称Ca2+ ，Mg2+-ATPase
第三节 植物细胞对矿质元素的吸收
一、
二、细胞吸收溶质的方式和机理
第四节 根系对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的区域 二、根系吸收矿质元素的特点 三、根系吸收矿质元素的过程 四、影响根部吸收矿质的条件
第五节 植物地上部分对矿质元素的吸收--第六节 矿质元素在植物体内的运输与分配 第七节 氮的同化 第八节 合理施肥的生理基础
被动转运(顺电化学势梯度进行，协同扩散)
主动转运55(％逆电化学势梯度进21行％，主动转运)
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离子通道基本上是按
扩散原理进行，胞外离 子浓度高时，通过离子 通道扩散（协助）进入胞 内，膜上离子通道有多 种，如K+、Cl-、Ca2+ 、NO3- 等，允许不同 离子通过。这种吸收离 子的方式无需呼吸作用
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第三节 植物细胞对矿质元素的吸收
植物的营养可分为无机营养和有机营养。化肥是 我们最常听到无机营养，其中有N肥、P肥和K肥等等； 有机营养主要指糖类、脂类、各种氨基酸等。这些营 养物质溶于水后称为溶质。人吸收营养是通过嘴把食 物吃到胃里，而细胞吸收溶质时，溶质要穿过细胞膜 这道障碍。这一过程是如何进行的呢？首先让我们先 了解细胞膜的结构。
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一、生物膜
糖
膜由磷脂双分 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。
膜上蛋白质与外表面
相连称外在蛋白;
细胞膜的立体结构图
镶嵌在磷脂之间，甚 至穿膜的内外表面称
内在蛋白。
基本成分：蛋白质（外在蛋白和内在蛋白）、脂类和糖 3
生物膜的生理功能:
(1) 分室作用：把细胞内部/的空间分隔开耒，使细胞内部
（1）被动吸收：包括简单扩散、易化扩散 不消耗代谢能量。
（2）主动吸收：有载体和质子泵参与。需要
消耗代谢能量。
24％
（3）胞饮作用：是一种非选择性物质吸收。
55％
21％
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第3章 植物的矿质营养
第五节 植物根系对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的区域 二、根系吸收矿质元素的特点
1、 吸收矿质与吸收水分的相对独立性 2、根系对离子吸收具有选择性 3、单盐毒害和阳离子对抗
4
当植物根从外部吸收溶质时,首先有一个溶质迅速进入的阶段，称为 第一阶段，然后吸收速度变慢且较平稳，这称为第二阶段。
在第一阶段溶质进入质外体, 在第二阶段溶质进入原生质及液泡。
➢将实验材料从溶液转入水中,原来 进入质外体的那些溶质会泄漏出来
➢ 用无O２、低温或用抑制剂来抑制 呼吸作用,则第一阶段的吸收基本 上不受影响,而第二阶段被抑制。
。 11
ATP酶(又称离子泵学说)
ATP酶与细胞内的阳离 子M+结合并被磷酸化
第3章 植物的矿质营养
酶的构象改变，将离子 暴露于外侧并释放出去
外侧
内侧 图 ATP酶逆电化学势梯度转运阳离子的可能机制
ATP酶释放
Pi恢复原构
象
12
第3章 植物的矿质营养
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第3章 植物的矿质营养
主动吸收的特点：
① 物质可逆浓度梯度由低浓度向高浓度转运； ② 有选择性； ③ 需要能量（可由细胞膜上的呼吸链供给）。
(带电荷的离子) 55％
速度快，不需要细胞提供能量。
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第3章 植物的矿质营养
通道蛋白
又称离子通道
是膜上的内在蛋白构成的跨膜园 形孔道，依赖膜内外电化学势的梯 度，使膜外离子进入细胞内。
转运蛋白
(传递蛋白)
又称载体、传递体、透过酶或运 输酶。
载体蛋白
由载体转运的离子与载体蛋白有
专一的结合部位，因此载体能选择 性地24携％ 带离子通过膜。
提供能量，是一种被动
ห้องสมุดไป่ตู้吸收方式。
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(二) 主动吸收
第3章 植物的矿质营养
是指细胞利用呼吸释放的能量作功而逆着电
化学势梯度吸收矿质元素的过程。
载体的主动运输需要ATP提供能量。在高等植 物的细胞质膜上存在着ATP酶(ATPase)，可以 催化ATP水解生成ADP与Pi，释放能量驱动离 子跨膜运输，在膜两侧形成电势差，所以ATP酶 也称电子泵，是参与能量代谢的关键酶。
第3章 植物的矿质营养
二、细胞吸收溶质的方式和机理
(一) 被动吸收 是指细胞对矿质元素的吸
收不需要代谢能量直接参与，离子顺着电化学 势梯度转移的过程。
单纯扩散:溶液中的溶质从浓度高的区域直接
跨膜移向浓度较低的邻近区域。 (脂溶性比较好的有机溶质)
易化扩散：小分子物质经膜转运蛋白顺浓度梯
度或电化学梯度跨2膜4％的转运。
24％
55％
21％
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跨膜运输总结
第3章 植物的矿质营养
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(三) 胞饮作用
细胞通过质膜的 内折而将物质转移到 胞内的过程称为胞饮 作用(简称胞饮)。
胞饮作用属于非 选择性吸收物质的方 式，不是植物吸收矿 质元素的主要方式。
第3章 植物的矿质营养
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饱饮过程示意图
第3章 植物的矿质营养
植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些？
三、根系吸收矿质元素的过程
1、 离子在根细胞表面的吸附
2、 离子进入根内部：① 质外体途径 3、 离子进入导管
② 共质体途径
四、影响根部吸收矿质元素的土壤条件
1、土壤温度； 2、土壤通气状况 ； 3、土壤溶液的pH值；4、土壤溶液的浓度； 5、土壤中离子间的相互作用； 6、土壤水分含量；7、土壤颗粒对离子的吸附 8、土壤微生物
➢这表明,溶质进入质外体与其跨膜 进入细胞质和液泡的机制不同，前 者以被动吸收为主;后者以主动吸 收为主。
图3-2 植物组织对溶质的吸5 收
植物细胞对矿质元素的吸收方式可分为：
被动吸收（passive absorption） 主动吸收（active absorption） 胞饮作用（pinocytosis）
(2)
区域化，发生不同的生理生化反应。
(2) 物质运输：膜上有传递蛋白（又称载体），可调控物 质出入细胞。
(3) 信息传递与转换的作用：膜上嵌入膜受体蛋白，有调 控外界化学信号的作用。
(4) 能量转换：膜上可进行光能的吸收、电子传递、光合 磷酸化等。
(5)细胞识别：有可感应和鉴别异物的能力。
(6) 物质合成：粗糙型内质网是蛋白质合成的场所。
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第3章 植物的矿质营养
质子泵
H+-ATP酶
质膜上的H+-ATP酶； 液泡膜上的H+-ATP酶； 线粒体膜与叶绿体膜上的H+ -ATP酶 。
离子泵
质膜上的Ca2+-ATPase催化膜 内侧的ATP水解放能，驱动胞
Ca2+-ATP酶 质内的Ca2+泵出细胞。其活性
依赖于与ATP和Mg2+的结合，
故又称Ca2+ ，Mg2+-ATPase
第三节 植物细胞对矿质元素的吸收
一、
二、细胞吸收溶质的方式和机理
第四节 根系对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的区域 二、根系吸收矿质元素的特点 三、根系吸收矿质元素的过程 四、影响根部吸收矿质的条件
第五节 植物地上部分对矿质元素的吸收--第六节 矿质元素在植物体内的运输与分配 第七节 氮的同化 第八节 合理施肥的生理基础
被动转运(顺电化学势梯度进行，协同扩散)
主动转运55(％逆电化学势梯度进21行％，主动转运)
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离子通道基本上是按
扩散原理进行，胞外离 子浓度高时，通过离子 通道扩散（协助）进入胞 内，膜上离子通道有多 种，如K+、Cl-、Ca2+ 、NO3- 等，允许不同 离子通过。这种吸收离 子的方式无需呼吸作用
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第三节 植物细胞对矿质元素的吸收
植物的营养可分为无机营养和有机营养。化肥是 我们最常听到无机营养，其中有N肥、P肥和K肥等等； 有机营养主要指糖类、脂类、各种氨基酸等。这些营 养物质溶于水后称为溶质。人吸收营养是通过嘴把食 物吃到胃里，而细胞吸收溶质时，溶质要穿过细胞膜 这道障碍。这一过程是如何进行的呢？首先让我们先 了解细胞膜的结构。
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一、生物膜
糖
膜由磷脂双分 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。
膜上蛋白质与外表面
相连称外在蛋白;
细胞膜的立体结构图
镶嵌在磷脂之间，甚 至穿膜的内外表面称
内在蛋白。
基本成分：蛋白质（外在蛋白和内在蛋白）、脂类和糖 3
生物膜的生理功能:
(1) 分室作用：把细胞内部/的空间分隔开耒，使细胞内部
（1）被动吸收：包括简单扩散、易化扩散 不消耗代谢能量。
（2）主动吸收：有载体和质子泵参与。需要
消耗代谢能量。
24％
（3）胞饮作用：是一种非选择性物质吸收。
55％
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第3章 植物的矿质营养
第五节 植物根系对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的区域 二、根系吸收矿质元素的特点
1、 吸收矿质与吸收水分的相对独立性 2、根系对离子吸收具有选择性 3、单盐毒害和阳离子对抗
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当植物根从外部吸收溶质时,首先有一个溶质迅速进入的阶段，称为 第一阶段，然后吸收速度变慢且较平稳，这称为第二阶段。
在第一阶段溶质进入质外体, 在第二阶段溶质进入原生质及液泡。
➢将实验材料从溶液转入水中,原来 进入质外体的那些溶质会泄漏出来
➢ 用无O２、低温或用抑制剂来抑制 呼吸作用,则第一阶段的吸收基本 上不受影响,而第二阶段被抑制。
。 11
ATP酶(又称离子泵学说)
ATP酶与细胞内的阳离 子M+结合并被磷酸化
第3章 植物的矿质营养
酶的构象改变，将离子 暴露于外侧并释放出去
外侧
内侧 图 ATP酶逆电化学势梯度转运阳离子的可能机制
ATP酶释放
Pi恢复原构
象
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第3章 植物的矿质营养
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第3章 植物的矿质营养
主动吸收的特点：
① 物质可逆浓度梯度由低浓度向高浓度转运； ② 有选择性； ③ 需要能量（可由细胞膜上的呼吸链供给）。
(带电荷的离子) 55％
速度快，不需要细胞提供能量。
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第3章 植物的矿质营养
通道蛋白
又称离子通道
是膜上的内在蛋白构成的跨膜园 形孔道，依赖膜内外电化学势的梯 度，使膜外离子进入细胞内。
转运蛋白
(传递蛋白)
又称载体、传递体、透过酶或运 输酶。
载体蛋白
由载体转运的离子与载体蛋白有
专一的结合部位，因此载体能选择 性地24携％ 带离子通过膜。
提供能量，是一种被动
ห้องสมุดไป่ตู้吸收方式。
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(二) 主动吸收
第3章 植物的矿质营养
是指细胞利用呼吸释放的能量作功而逆着电
化学势梯度吸收矿质元素的过程。
载体的主动运输需要ATP提供能量。在高等植 物的细胞质膜上存在着ATP酶(ATPase)，可以 催化ATP水解生成ADP与Pi，释放能量驱动离 子跨膜运输，在膜两侧形成电势差，所以ATP酶 也称电子泵，是参与能量代谢的关键酶。