《水分代谢》PPT课件

一. 植物的含水量 二. 植物体内水分存在的状态
三. 水分在植物生命活动中的作用
一. 植物的含水量
不同植物含水量不同 水生植物——鲜重的90％以上 地衣、藓类——仅占6％左右 草本植物——70％～85％ 木本植物——稍低于草本植物。 一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿 > 向阳、干燥环境 同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶——60％～90％ 树干——40～50％ 休眠芽——40％ 风干种子为8％～14％ 生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
纯水的水势定为零，
溶液的水势就成负值。 越低 溶液越浓，水势 。
水分移动需要能量。
水分 水势高 水势低
Hale Waihona Puke Baidu
表2-1 几种常见化合物 水溶液的水势范围
溶液 水势/MPa
纯水
Hoagland营养液 海水
0
-0.05 -2.50
1mol/L 蔗糖
1mol/L KCl
-2.69
-4.50
2. 细胞的渗透性吸水
亦称溶质势(solute potential), 是由于 溶质颗粒的存在而降低的水势值。
是负值。
压力势(pressure potential) ψp
概念
压力势是指由于细胞壁压力的存在而 引起的细胞水势增加的值。是正值 。
细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生 一种作用力（膨压），引起细胞壁产生一 种限制原生质体膨胀的反作用力。 溶液:ψw
(1)渗透作用(osmosis) 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，
就称为渗透作用。
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（2）细胞的水势
细胞吸水情况决定于细胞水势。 典型细胞水势ψw是由4个势组成的：
ψw = ψ +ψp+ ψm+ ψg
水 势 渗 透 势 压 力 势 衬 质 势
重 力 势
概念 渗透势(osmotic potential) ψ
1．水分是细胞质的主要成分 2．水分是代谢作用过程的反应物质 3．水分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. 水的某些理化性质也有利于植物的 生命活动 高的比热和气化热，有利于调节植物 体的温度。
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第二节 植物细胞对水分的吸收
植物细胞吸水主要有3种方式： 未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水； 液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水； 另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水； 在这3种方式中，以渗透性吸水为主。
二. 植物体内水分存在的状态 束缚水： 与细胞组分紧密结合而不能 自由流动的水分； 自由水： 未与细胞组分相结合可以自 由流动的水分。
自由水参与各种代谢作用，自由水占总 含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与 植物抗性大小有密切关系。
三. 水分在植物生命活动中的作用
ψw = ψ +ψp
植物细胞的质壁分离及其复原
植物细胞是一个渗透系统，
质膜和液泡膜接近于半透膜
质壁分离(plasmolysis)和质壁分离复原 (deplasmolysis)现象就可证明植物细胞是 一个渗透系统。
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成熟植物细胞的吸水与失水现象
水势单位: 兆帕（MPa) 1Mpa=106 Pa
1bar (巴)=0.1 MPa
=0.987 atm (大气压) 1标准atm=1.013×105 Pa =1.013 bar
化学势是能量概念，单位为J／mol [J=N（牛顿）· m]， 偏摩尔体积的单位为m3／mol，
两者相除并化简，得N／m2，成为压力 单位帕Pa 这样就把以能量为单位的化学势转化为 以压力为单位的水势。
1. 水势的概念
图 2-1由渗 透作用引起 的水分运转 a.烧杯中的 纯水和漏斗 内液面相平； b.由于渗透 作用使烧杯 内水面降低 而漏斗内液 面升高
物质能量
束缚能(bound energy)：是 不能用于做有用功的能量。
自由能(free energy)： 是 在恒温、恒压条件下能够作 功的那部分能量。
干燥种子的水势：
已形成液泡的细胞，其衬质势只 有-0.01 MPa左右， ψm＞＞0,只占整 个水势的微小部分，通常省略不计。
ψw = ψm
概念
重力势(the gravitational potential)
ψg重力势是指由于高度的存在而使水
势增加的值。规定海平面上的重力势为0， 则10米高的水其水势为ρgh=0.1MPa,从实 验室角度出发，重力势比较小因而认为 可以忽略。
化学势(chemical potential,μ) 每偏
摩尔物质所具有的自由能。用希腊字母μ 表示。可用来描述体系中组分发生化学反 应的本领及转移的潜在能力。如果物质带 电荷或电势不为零时的化学势称为电化学 势（electrochemical potential）。物质总 是从化学势高的地方自发地转移到化学势 低的地方，而化学势相等时，则呈现动态 平衡。
= ψ
因为ψp= 0
概念
衬质势(matric potential) ψm 是细胞 胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚 而引起水势降低的值，是负值。
ψm由于亲水的衬质（matrix） （例如淀粉、蛋白 质和纤维素等） 的存在而引起体系水势降低的值称为 衬质势(matrix potential)
未形成液泡的细胞具有一定的衬 质势，干燥种子的ψm可达-100 MPa；
第一章 植物的水分生理
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被 称为植物的水分代谢(water metabolism)。
§1-1. 水在植物生命活动中的作用GO
§1-2. 植物对水分的吸收GO §1-3. 植物的蒸腾作用GO
§1-4. 植物体内水分的运输GO §1-5. 合理灌溉的生理基础GO
第一节 植物对水分的需要
水势(water potential)就是每偏摩尔体积水 的化学势。就是说，水溶液的化学势(μw)与 同温、同压、同一系统中的纯水的化学势
— 0 (μw )之差(△μw)，除以水的偏摩尔体积(Vw)
所得的商，称为水势。
概念
偏摩尔体积（partial molal volume）
在一定温度、压力和浓度下，1 摩尔某组 分在混合物中所体现出来的体积，称为该 组分在该条件下的偏摩尔体积。偏摩尔体 积的单位是m3· mol-1。