植物生物学第四章第一节 水分代谢

第四章第四章 植物的物质与能量代谢植物的物质与能量代谢第一节第一节 水分代谢水分代谢l 水分在生命活动中的作用水分在生命活动中的作用l 植物细胞的水势植物细胞的水势l 水分的吸收与运输水分的吸收与运输水分在生命活动中的作用：水分在生命活动中的作用：l 水分是原生质体的主要成分水分是原生质体的主要成分l 水分是代谢作用过程的反应物质水分是代谢作用过程的反应物质l 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂水分是植物对物质吸收和运输的溶剂l 水分能保持植物的固有姿态水分能保持植物的固有姿态l 水分在植物体内不断流动和叶面蒸腾水分在植物体内不断流动和叶面蒸腾能散发热量，保证植物体不被日光灼能散发热量，保证植物体不被日光灼伤。伤。 含水量减少含水量减少 溶胶溶胶 凝胶凝胶 含水量增加含水量增加水的运动方式：水的运动方式：1.1.团流团流(bulk flow):(bulk flow):是指液体中成群的原子或分是指液体中成群的原子或分子在压力梯度子在压力梯度( (根压和蒸腾拉力根压和蒸腾拉力) )下共同移动。下共同移动。2.2.扩散扩散(diffusion):(diffusion):是指一个系统中可移动的物是指一个系统中可移动的物质的分子或离子从某个区域向各个方向移动，最质的分子或离子从某个区域向各个方向移动，最后均匀分布在系统中的现象。后均匀分布在系统中的现象。3.3.渗透渗透(osmosis):(osmosis):是扩散的一种特殊形式水分从是扩散的一种特殊形式水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。现象。 动画：动画：半透膜演示半透膜演示渗透作用渗透作用水势水势(water potential)(water potential)：水可以用来作功或发生化学：水可以用来作功或发生化学 反应的能量大小的度量。单位：反应的能量大小的度量。单位：PaPa，纯水：，纯水： 0 0， 溶液：负值，水总是由水势高的区域向水势低的溶液：负值，水总是由水势高的区域向水势低的区域移动。区域移动。细胞的吸水方式：细胞的吸水方式：1.1.渗透性吸水渗透性吸水2.2.吸胀吸水：亲水胶体吸水膨胀的现象。吸胀吸水：亲水胶体吸水膨胀的现象。3.3.代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过质膜而进入细胞的过程。质膜而进入细胞的过程。水孔蛋白水孔蛋白水分的吸收和运输水分的吸收和运输1.1. 吸水部位：吸水部位：根尖根尖( (根毛区根毛区) )、叶片、叶片2.2. 吸收和运输过程吸收和运输过程3.3. 吸水动力吸水动力 根压根压(root pressure)(root pressure)：植物根系的生理活动使液流：植物根系的生理活动使液流 从根部上升的压力。从根部上升的压力。 伤流伤流(bleeding)(bleeding)：从受伤或折断的植物组织溢出液：从受伤或折断的植物组织溢出液 体的现象。体的现象。 吐水吐水( (guttationguttation) )：从未受伤的叶片尖端或叶缘的水：从未受伤的叶片尖端或叶缘的水 孔向外溢出液滴的现象。孔向外溢出液滴的现象。 蒸腾拉力蒸腾拉力(transpirational(transpirational pull) pull) 蒸腾作用蒸腾作用(transpiration)(transpiration)：植物体以水蒸汽状态向：植物体以水蒸汽状态向 外界大气蒸散水分的过程。外界大气蒸散水分的过程。部位部位皮孔蒸腾皮孔蒸腾叶片蒸腾叶片蒸腾角质蒸腾角质蒸腾气孔蒸腾气孔蒸腾( (小孔扩散原理小孔扩散原理) )蒸腾蒸腾内聚力内聚力张力学说张力学说(transpiration-cohesion-tension theory)(transpiration-cohesion-tension theory)根毛区伸长区分生区水分运输的途径 土壤水 根毛 根皮层 根中柱鞘 根导管 茎导管 叶柄导管 叶脉导管 叶肉细胞 叶细胞间隙 气孔下腔 气孔 大气A.淀粉糖互变学说光合光合CO2减少减少PH升高升高淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖水势降低水势降低白白天天吸水吸水气孔开放气孔开放OH-？A.淀粉糖互变学说光合停止光合停止CO2增加增加PH降低降低淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶葡萄糖葡萄糖水势升高水势升高黒黒夜夜淀粉淀粉H+失水失水气孔关闭气孔关闭？B.无机离子泵学说质子泵开放质子泵开放细胞内细胞内K增多增多水势降低水势降低气孔开放气孔开放光合光合ATP增加增加白白天天胞外胞外H+增加增加 K内流通道开放内流通道开放H+泵出 ？B.无机离子泵学说黑黑夜夜光合停止光合停止ATP减少减少质子泵关闭质子泵关闭细胞内细胞内K减少减少水势增加水势增加气孔关闭气孔关闭胞内胞内H+增加增加 K外流通道开放外流通道开放C.苹果酸学说葡萄糖葡萄糖PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）（磷酸烯醇式丙酮酸）OAA（草酰乙酸）（草酰乙酸）苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸2-+2H+ATP质子泵开放质子泵开放细胞内细胞内K增多增多水势降低水势降低气孔开放气孔开放离子泵离子泵淀粉糖淀粉糖白白天天糖酵解作用