植物生理学-水分代谢

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三 、细胞的吸胀作用吸水
吸胀作用——亲水胶体吸水膨胀的现象。
1、风干种子的吸水（种子萌发时的吸水） 2、分生细胞(未形成液泡）的吸水过程 3、果实种子形成过程的吸水
问题:
为什么豆科植物种子易吸水胀破种皮而顺利发芽？
三、细胞的代谢性吸水
❖代谢性吸水 ——
利用细胞呼吸作用释放的能量使水 分经过质膜进入细胞的过程。
❖压力势 —
ψp 〉0，正常情况压力正向作用细胞，增加 ψw ψp〈 0，剧烈蒸腾压力负向作用细胞，降低ψw ψp = 0，质壁分离时，壁对质无压力
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❖重 力 势 重力势Ψg ——
当水高1米时，重力势是0.01MP，考虑到水在 细胞内的小范围水平移动，通常忽略不计。
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衬质势 由于亲水性物质和毛细管对自由水
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3、水的偏摩尔体积
注：
*1mol纯物质所占体积为摩尔体积V，水为18.0cm3 *1mol某物质在一个混合体系中所占的体积为偏摩
尔体积V
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4、水势
水势(ψW)
水的化学势ՄW – 纯水的化学势ՄW0
ψW =
=
ψW单位：
偏摩尔体积VW
1巴（bar) = 0.987 大气压（atm)
= 105 帕（ Pa）
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总结
➢ 植物细胞吸水有多种方式，即扩散、集流、渗 透作用、吸胀作用等。一般认为水分的跨膜运 输是通过单分子扩散和多分子集流两种方式， 具液泡的成熟细胞的渗透吸水和未形成液泡的 细胞吸胀吸水则是扩散和集流两种方式的组合。 水分通过细胞膜的方向和速度不单纯决定于水 分子浓度梯度或压力梯度，而是决定于这两种 驱动力之和，即依水势梯度而定。渗透作用吸 水是细胞吸水的主要方式。
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（五）细胞水势与相对体积的关系
细胞吸水，体积增大、ψsψpψw 增大 细胞吸水饱和，体积、 ψs ψp ψw = 0最大 细胞失水，体积减小，ψs ψp ψw 减小 细胞失水达初始质壁分离 ψp = 0，ψw = ψs 细胞继续失水， ψs 、 ψp 可能为负 ψw《ψs
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的束缚而引起的水势降低值
ψm 〈 0，降低水势
亲水物质吸水力：
蛋白质〉淀粉〉纤维素
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记住
*有液泡细胞，原生质几乎已被水饱和
ψm = --0.01 MPa ,忽略不计； Ψg也忽略 水势公式简化为：ψw = ψs+ ψp
*没有液泡的分生细胞、风干种子胚细胞：ψw = ψm *初始质壁分离细胞：ψw = ψs *水饱和细胞： ψw = 0
以水调温 以水调肥 以水调气 以水调湿
二、水分在植物体内存在状况
1 植物体的含水量：不同种类、器官、年龄不同
2 水分存在形式：
自由水、束缚水
束缚水—被原生质胶体吸附不易流动的水
特性：*不能自由移动，含量变化小，不易散失 * 冰点低，不起溶剂作用 * 决定原生质胶体稳定性 * 与植物抗逆性有关
自由水
植物的水分代谢
水分代谢过程: 吸收、运输、散失
【重、难点提示】
植物水分代谢的过程；细胞吸水的方式与原 理；根系吸收和运输水分的动力；水势的概念 及组成；气孔运动的机理；蒸腾作用的原理
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第一节 水在植物生命中的意义
一、水的生理生态作用
1、水是细胞质的主要成分 2、水是代谢过程的反应物质 3、水是物质吸收和运输的良好溶剂 4、水维持细胞的紧张度 5、水的理化性质给植物生命活动提供各种有利条件 6、水能调节植物周围的小气候
（六）细胞间的水分移动
相邻两细胞间水分移动方向取决于两细
胞间的水势差，水总是从水势高处流向水 势低处，势差越大，流速越快 。
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思考
以下论点是否正确，为什么？
1、一个细胞溶质势与所处外界溶液的溶质势相等， 则细胞体积不变。 2、若细胞的ψp = - ψs，将其放入某一溶液中时， 则体积不变 3、将一充分饱和的细胞放于某一比细胞液浓度低 50倍的溶液中，则体积变小。
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（四）植物细胞水势的组成：
Ψw = ψs + ψp + ψm + ψg
Ψs ：渗透势
Ψp ：压力势
Ψm ：衬质势 Ψg ：重力势
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渗透势 —在某系统中由于溶质颗粒的存在而使水
势降低的值，又叫溶质势（ψπ）。
ψs大小取决于溶质颗粒总数
1 M蔗糖ψs > 1M NaCl ψs （电解质）
测定方法： 小液流法
= 0.1兆帕（M Pa）
ΔՄW
VW
（三）植物细胞是一个渗透系统
细胞壁：透性膜 原生质层：质膜、细胞质、液泡膜组成 ，半透膜 细胞渗透作用的三种情况：
（1）细胞ψW 》外界ψW，细胞失水，质壁分离 （2）细胞ψW《 ψ 外界 W，细胞吸水，质壁分离复原 （3）细胞ψW = ψ 外界 W，细胞达渗透平衡
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四 水分进入细胞的途径
A
B
水通道

膜脂双分子层

水分子
A 单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入细胞 B 水集流通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入细胞
水孔蛋白
在植物细胞质膜和液泡膜上的膜内蛋白， 分子量在25~30KD，其单体是中间狭窄 的四聚体，呈“滴漏”状，每个亚单位 的内部形成狭窄的水通道，特异的允许 水分子通过，具有高效转运水分子的功 能。水通道半径大于水分子半径，小于 最小的溶质分子半径。
新提法：
扩散、集流、渗透作用
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一、扩散与集流 1、扩散作用—由分子的热运动所造成的物质从浓
度高处向浓度低处移动的过程。
特点： 简单扩散是物质顺浓度梯度进行 适于短距离运输（胞内跨膜或胞间）
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2、集 流—指液体中成群的原子或分子
在压力梯度下共同移动的现象。
特点
物质顺压力梯度进行 通过膜上的水孔蛋白形成的水通道
束缚水
自由水 距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。
特性：*不被吸附或吸附很松，含量变化大
*冰点为零，起溶剂作用
*与代谢强度有关
自由水/束缚水：比值大，代谢强、抗性弱 比值小，代谢弱、抗性强
自由水
束缚水
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第二节 植物细胞对水分的吸收
植物细胞吸收水分的三种形式: 1 吸胀吸水： 2 渗透吸水： 3 代谢吸水：
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二、植物细胞的渗透性吸水
渗透作用定义：水分从水势高的系统通
过半透膜向水势低的系统移动的现象。
半透膜—wk.baidu.com只允许水等小分子通过，其它溶
质分子或离子不易通过的膜。 注：渗透作用是物质顺浓度梯度和压力梯度进行
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（一）相关概念
1、自由能 2、化学势—在恒温、恒压、其它组分不变
的条件下，在无限大的体系中加入1mol该 物质引起体系自由能的改变量。 1mol该物 质所含的自由能。