同化物的运输
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植物同化物的运输和分离名词解释质外体:指除元甚至以外由细胞壁的纤维丝及其以外的胞间空间组成的运输通道共质体:指由胞间连丝及原生质膜本身在细胞的偶联所形成的运输通道质外体运输:物质转移是一个物理过程,质外体大小用表观自由空间表示,当外液与自由空间扩散平衡时,溶质在植物组织中浓度转移细胞:主要分布在输导组织末端及花果器官等同化物装入或卸出部位的一些特化细胞,其特点是胞壁和质膜内凹,使表面积瞪大,此外胞质浓厚,细胞器发达,代谢旺盛,有利于物质吸收和排出。
(源端装入,库端卸出)筛胞:和筛管结合紧密,有大量的胞间连丝相连。
为筛管提供物质和能量构成筛管伴胞复合体(SE/CC)用作转移细胞,参与同化物的装卸。
P-蛋白:也称韧皮蛋白,借提供的能量来伸缩以推动筛管内物质运输源:指制造或输出同化物的部位或器官(成熟叶、发芽时块根、块茎等)库:消耗或贮藏同化物的部位或器官(根系形成中种子、幼果、膨大中块根块茎)比集运量或比集运速率:指单位时间通过韧皮部横截面积的干物质运转量压力流动假设:推动韧皮液流动的动力在于“源”“库”两端的压力差收缩蛋白学说:筛管P-蛋白,靠ATP能量上下收缩或扩区,推动筛管中有机物运转生长中心:指在某一特定的生长期中,生长最迅速,最易获得同化物的部位源库单位:在某一发育时期一个叶片的同化物主要供应其邻近的器官或组织,它们之间在营养上相互依赖,这些叶片和器官组织称为源库单位胞间连丝:由质膜、压缩的内质网、丝状蛋白质连接球蛋白组成,有传递物质和信息的功能输导组织:植物体中担负物质长途运输的主要组织韧皮部运输途径:筛管和筛胞运输Sieve element:筛板—筛孔—P-蛋白(胞间联络束)—胼胝体环割:环绕植株的枝干,剥去一定宽度树皮的作法韧皮部装入:同化物从成熟叶片中叶肉细胞的绿叶体运送到筛分子-伴胞复合体的整个过程韧皮部卸载:韧皮部进行输出的同化物在库端被运出韧皮部并被邻近生长或贮存组织所吸收的过程配制:从代谢而言,指光合产物多少用于细胞代谢,多少用于合成淀粉储存在叶绿体中,多少合成可输出蔗糖分配:植物体中有规律的光合产物向各库器官输送的模式区室化:植物细胞将不同的代谢途径分隔到膜包被的不同的细胞室或区室中,而各细胞器或区室在其功能上有其相对独立性,但又相互联系代谢源Metabolic source代谢库Metabolic sink生长中心Growth center配制Allocation分配Partition (distribution)转移细胞Transfer cell糖与质子共转运Sugar and proton cotransport 韧皮部运输Phloem transport区室化Compartmentation输导组织Conduct tissue筛分子Sieve element环割Girdling压力流假说Pressure flow hypothesis 韧皮部装载和卸载Phloem loading and unloading 直链淀粉Amylose支链淀粉Amylopectin胞间连丝Plasmodesma 知识点一.植物体内的同化物运输1.短距离运输:胞内运输(共质体),胞间运输(质外体)2.长距离运输:韧皮部运输途径(筛板—筛孔—P-蛋白(胞间联络束)—胼胝质)筛胞:和筛管结合紧密,有大量的胞间连丝相连。
同化物的运输和分配短距离:细胞内与细胞间;胞内依靠微丝;胞间依靠胞间连丝;又含质外体运输、共质体运输和共质体-质外体运输长距离:器官、源库之间,主要为维管束系统维管束的组成:木质部(以导管为中心)、韧皮部(以筛管为中心)。
维管束鞘以及穿插于包围木质部与韧皮部的细胞功能:物质长距离运输的通道、信息物质传递的通道、两通道间的物质交换、对同化物的吸收和分泌、对同化物的加工和储存、外源化学物质以及病毒等传播的通道、植物体的机械支撑韧皮部包括筛管分子、伴胞和薄壁细胞成熟筛管分子无细胞核。
高尔基体、液泡、核糖体、微管、微丝等细胞器伴胞又可分为普通伴胞、转移伴胞、中间伴胞物质运输的一般规律:①无机营养在木质部中向上运输,而在韧皮部中向下及双向运输②光合同化物在韧皮部中可双向运输,其运输方向取决于库的方向③含氮有机物和激素在两管道中均可运输,其中根系合成的氨基酸、激素经木质部运输,而冠部合成的激素和含氮物则经韧皮部运输④在春季树木展叶之前,糖类、氨基酸、激素等有机物可以沿木质部向上运输⑤在组织与组织之间,包括木质部和韧皮部之间,物质可以通过被动转运或主动转运等方式进行侧向运输同化物从源到库的运输包括三个过程:同化物从叶肉细胞进入筛管细胞,同化物在筛管中长距离运输,同化物从筛管向库细胞释放质外体装载:指光合细胞的蔗糖进入质外体,然后通过位于筛管分子伴胞复合体质膜上的蔗糖载体逆浓度梯度进入伴胞,最后进入筛管的过程共质体装载:指光合作用细胞的蔗糖通过胞间连丝顺蔗糖梯度进入伴胞,最后进入筛管的过程压力流动学说:同化物在筛管内是随流集流动的,而流集是由疏导系统两端的膨压差维持的同化物的配置:指的是光合同化物的代谢转化去向和调节光合细胞中同化物的配置:叶绿体中淀粉的合成;细胞质中蔗糖的合成;光合细胞中的配置调节库细胞中同化物的配置:蔗糖的代谢、淀粉的合成、源-库单位:在同化物供求上有对应关系的源和库,以及源和库之间的输导组织的合称源-库单位的可变性是整枝、摘心、蔬果等栽培技术的生理基础库可分为代谢库和储藏库、可逆库和不可逆库库容是指能积累的同化物的最大空间库活力是指库的代谢活性、吸引同化物的能力同化物的分配规律:优先供应生长中心;就近供应,同侧运输,运输途径的更改,从源到库,光合产物的再分配同化物的再分配的途径除了走原有的输导系统外,细胞内含物可以解体后再撤离,也可不经解体直接穿壁转移,直至内含物全部撤离细胞。
第六章同化物的运输、分配及信号的传导(一)名词解释源(source) 即代谢源,是产生或提供同化物的器官或组织,如功能叶、萌发种子的子叶或胚乳。
库(sink) 即代谢库,是指消耗或积累同化物的器官或组织,如根、茎、果实、种子等。
共质体运输(symplastic transport) 物质在共质体中的运输称为共质体运输。
质外体运输(apoplastic transport) 物质在质外体中的运输称为质外体运输。
P蛋白(P-protein)即韧皮蛋白,位于筛管的内壁,当韧皮部组织受到损伤时,P-蛋白在筛孔周围累积并形成凝胶,堵塞筛孔以维持其他部位筛管的正压力,同时减少韧皮部内运输的同化物的外流。
转移细胞(transfer cells)在共质体-质外体交替运输过程中起转运过渡作用的特化细胞。
它的细胞壁及质膜内突生长,形成许多折叠片层,扩大了质膜的表面积,从而增加溶质内外转运的面积,能有效地促进囊泡的吞并,加速物质的分泌或吸收。
比集转运速率(specific mass transfer rate, SMTR) 单位时间单位韧皮部或筛管横切面积上所运转的干物质的数量。
韧皮部装载(phloem loading) 同化物从合成部位通过共质体或质外体胞间运输,进入筛管的过程。
韧皮部卸出(phloem unloading) 同化物从筛管分子-伴胞复合体进入库细胞的过程。
空种皮技术(empty seed coat technique,empty-ovule technique) 切除部分豆荚壳和远种脐端的半粒种子,并去除另半粒种子的胚性组织,制成空种皮杯。
短时间内,空种皮杯内韧皮部汁液的收集量与种子实际生长量相仿,此法适用于研究豆科植物的同化物运输。
源库单位(source-sink unit) 在同化物供求上有对应关系的源与库合称为源-库单位。
源强和库强源强(source strength)是指源器官同化物形成和输出的能力;库强 (sink strength) 是指库器官接纳和转化同化物的能力。
第五章植物同化物运输1.有机物的运输是由韧皮部担任的。
主要的运输组织是韧皮部的筛管和伴胞,由于在他们的起源和功能上关系密切,称为筛分子--伴胞复合体。
2.被子植物是筛管和伴胞。
裸子植物是筛胞。
成熟的被子植物的筛分子没有细胞核,液泡膜,微丝,微管,但是有线粒体,质体和光面内质网。
筛管分子首尾组成筛板,大多数的植物筛分子的内壁上还有韧皮蛋白(简称P--蛋白),功能是当韧皮部的组织受伤时,处于高膨压状态的筛分子其细胞质的正常状态就会收到破坏,迫使细胞内含物迅速的向受伤的位置移动,P--蛋白就会在筛孔的周围形成凝胶,以维持其他筛管的正压力,同时减少同化物的流失。
3.筛分子的质膜和胞壁之间还有胼胝质,是一种葡聚糖,当筛分子受伤,它把筛孔堵住,万杰的胁迫等解除后,就会消失,筛分子恢复运输功能。
4.伴胞和筛分子有共同的母细胞,伴胞有细胞核,细胞质,核糖体,线粒体,能把光合产物和ATP共给筛分子,也可以进行重要代谢功能。
伴胞有3种:(1)通常伴胞,胞间连丝少(2)传递细胞,增强运输功能,胞间连丝长,分支(3)居间细胞,胞间连丝多。
5.伴胞和筛管之间有许多的胞间连丝,普遍存在植物体,是连接两个相邻植物细胞的胞质通道,每个胞间连丝的中央有与两侧细胞内质网相连的连丝微管,连丝微管和质膜之间形成胞质套管,连丝微管和孔的质膜之间有球形蛋白,把胞质套管分为微通道,也是胞间连丝的疏导途径之一。
接受多个源器官的同化物,有机物进入韧皮部,可以向上运输,也可以向下运输,即可以双向运输,但是,正常的状态下,横向运输甚微,只有当纵向运输受到阻碍时,从加强横向运输。
8.同化物的成分是利用蚜虫吻刺法收集韧皮部的汁液,分析结果表明:主要运输的物质是水,其中溶解愈多糖分。
非还原糖:蔗糖,棉子糖,水苏糖和毛蕊花糖,甘露醇,山梨糖醇,其中蔗糖最多。
原因:(1)蔗糖的溶解度高。
(2)是还原性糖,性质稳定。
(3)蔗糖具有较高的能量。
(4)运输的速度快。
同化物运输机理引言:同化物运输是指物质从一个地方通过运输手段传送到另一个地方的过程。
同化物运输机理是研究同化物在运输过程中的传输、转化和影响因素的科学。
了解同化物运输机理对于环境保护、资源利用和工业生产具有重要意义。
本文将从同化物的传输途径、转化过程和影响因素三个方面探讨同化物运输机理。
一、同化物的传输途径同化物的传输途径主要包括大气传输、水体传输和土壤传输三种方式。
1. 大气传输:大气传输指同化物通过空气中的气溶胶或气体形式进行传输。
同化物进入大气后,可通过对流、扩散、沉降等过程进行传输。
其中,对流是指同化物随空气的垂直运动进行传输;扩散是指同化物在气体分子之间的碰撞扩散传输;沉降是指同化物随着气溶胶或颗粒物沉降到地面。
2. 水体传输:水体传输是指同化物通过水体进行传输。
同化物可以以溶解态、悬浮态或吸附态存在于水体中。
水体传输主要受水流、湍流、水体混合等因素的影响。
同化物在水体中的传输路径可以是河流、湖泊、海洋等。
3. 土壤传输:土壤传输是指同化物通过土壤进行传输。
同化物进入土壤后,可以通过水分的运动和土壤颗粒的迁移进行传输。
土壤传输受土壤类型、土壤含水量、土壤质地等因素的影响。
同化物在土壤中的传输路径可以是垂直方向的入渗和深层渗漏,也可以是水平方向的侧向流动。
二、同化物的转化过程同化物在运输过程中会发生一系列的转化过程,包括化学转化、生物转化和物理转化三种类型。
1. 化学转化:化学转化指同化物在运输过程中发生的化学反应。
这些反应可以是同化物与其他物质之间的化学反应,也可以是同化物自身的化学变化。
化学转化通常受到温度、压力、pH值等条件的影响。
化学转化过程可以导致同化物的转化、降解、生成新的化合物等。
2. 生物转化:生物转化指同化物在运输过程中受到生物活性物质的影响,发生生物降解、生物吸附等过程。
生物转化通常涉及微生物、植物和动物等生物体的参与。
生物转化可以促进同化物的降解和转化,也可以将同化物转化为生物体的组成部分。
第五章植物同化物运输
1.有机物的运输是由韧皮部担任的。
主要的运输组织是韧皮部的筛管和伴胞,由于在他们的起源和功能上关系密切,称为筛分子--伴胞复合体。
2.被子植物是筛管和伴胞。
裸子植物是筛胞。
成熟的被子植物的筛分子没有细胞核,液泡膜,微丝,微管,但是有线粒体,质体和光面内质网。
筛管分子首尾组成筛板,大多数的植物筛分子的内壁上还有韧皮蛋白(简称P--蛋白),功能是当韧皮部的组织受伤时,处于高膨压状态的筛分子其细胞质的正常状态就会收到破坏,迫使细胞内含物迅速的向受伤的位置移动,P--蛋白就会在筛孔的周围形成凝胶,以维持其他筛管的正压力,同时减少同化物的流失。
3.筛分子的质膜和胞壁之间还有胼胝质,是一种葡聚糖,当筛分子受伤,它把筛孔堵住,万杰的胁迫等解除后,就会消失,筛分子恢复运输功能。
4.伴胞和筛分子有共同的母细胞,伴胞有细胞核,细胞质,核糖体,线粒体,能把光合产物和ATP共给筛分子,也可以进行重要代谢功能。
伴胞有3种:(1)通常伴胞,胞间连丝少(2)传递细胞,增强运输功能,胞间连丝长,分支(3)居间细胞,胞间连丝多。
5.伴胞和筛管之间有许多的胞间连丝,普遍存在植物体,是连接两个相邻植物细胞的胞质通道,每个胞间连丝的中央有与两侧细胞内质网相连的连丝微管,连丝微管和质膜之间形成胞质套管,连丝微管和孔的质膜之间有球形蛋白,把胞质套管分为微通道,也是胞间连丝的疏导途径之一。
接受多个源器官的同化物,有机物进入韧皮部,可以向上运输,也可以向下运输,即可以双向运输,但是,正常的状态下,横向运输甚微,只有当纵向运输受到阻碍时,从加强横向运输。
8.同化物的成分是利用蚜虫吻刺法收集韧皮部的汁液,分析结果表明:主要运输的物质是水,其中溶解愈多糖分。
非还原糖:蔗糖,棉子糖,水苏糖和毛蕊花糖,甘露醇,山梨糖醇,其中蔗糖最多。
原因:(1)蔗糖的溶解度高。
(2)是还原性糖,性质稳定。
(3)蔗糖具有较高的能量。
(4)运输的速度快。
其中还有微量的氨基酸,酰胺,蛋白质,植物激素,有机酸和矿物质。
9.运输速率:还单位时间内物质运动的距离,用m/h或者m/s表示。
集流运输速率:是单位截面积筛分子在单位时间里运输的物质的量。
运输速率白天大于晚上。
幼嫩植物大于老的植物。
10.韧皮部的装卸是光合产物从韧皮部周围的叶肉细胞装到筛分子--伴胞复合体的整个过程。
主要经过3个步骤:(1)白天,叶肉细胞光合作用形成的磷酸丙糖,从叶绿体运送到细胞基质转变成蔗糖,晚上淀粉也离开叶绿体变成蔗糖(2)叶肉细胞把蔗糖运送到筛分子附近(3)糖分运入筛分子和伴胞。
糖分和其他溶质从源运走的过程称为输出。
同化物在细胞间的运输叫做短距离运输,在围观系统从源到库的运输叫做长距离运输。
11.韧皮部装载存在两条途径:质外体途径和共质体途径。
质外体途径是指糖从某点进入质外体到达韧皮部,共质体途径是指糖从共质体经细胞连丝到达韧皮部的过程。
12.质外体途径是水分和溶质的运输只经过细胞壁而不经过任何膜的途径。
,它是开放的连续的自由的空间,速度很快,同化物在质外体的运输时被动过程。
13.质外体--伴胞细胞壁--筛分子。
进入复合体的过程:质外体的氢离子浓度比共质体高,形成质子梯度,作为推动力,蔗糖和质子沿着这个质子梯度经运输过蔗糖--质子同向运输器,一起进入筛分子--复合器。
特点:(1)逆浓度梯度(2)需要能量过程和氢离子运输相伴(3)具有选择性。
其中:没有外周的保护,其中的物质容易流失到体外。
液流阻力小,物质在其中运输快。
运输速率受到外力的影响。
14.共质体的装载:是胞间连丝把木质部和韧皮部的汁液从一个细胞到另一个细胞的途径,它通过胞间连丝的途径进入复合体,共质体是一个连续的整体,因此是共质体途径的胞间连丝密度比质外体的大。
它可以传递有机物和无机物和刺激。
共质体:胞间连丝--伴胞--筛分子。
同化物在韧皮部装载有时走质外体途径,有时走共质体途径,交替进行,互相进行,相辅相成。
15.不同位置的筛分子成分不同,所以这表明:不同糖分的运输时有选择性的,
16.韧皮部卸出:是指装载在韧皮部的同化物输出到库的接受细胞的过程。
韧皮部卸出首先是蔗糖分子从筛分子卸出,然后以短距离的运输途径到接收细胞,最后在接受细胞中储藏。
卸出的原则就是:阻止卸出的糖被重新运输。
17.同化物被卸出的途径有2条:共质体途径和质外体途径。
18.共质体途径是指同化物通过胞间连丝沿浓度梯度从筛分子--伴胞复合体释放到库细胞。
正在发育的嫩叶和幼芽是通过共质体条途径卸出的,其卸出方式是扩散和集流的方式进行。
19.质外体卸出是筛分子--伴胞复合体与库细胞之间在某位置不存在胞间连丝,同化物从筛分子--伴胞复合体通过扩散被动地或者在运输器的帮助下,主动的送至质外体,在到库细胞。
20.质外体卸出有2条途径;(1)在甘蔗,甜菜的储藏细胞,他们与库细胞之间没
有胞间连丝,当蔗糖送到质外体后,就被水解成葡萄糖,果糖。
被库细胞吸收后,再结合成蔗糖,存在液泡内。
(2)在大豆,玉米等种子中,母体组织与胚性细胞之间没有胞间连丝,蔗糖通过质外体,直接进入库细胞。
21.研究表明:大豆韧皮部对缺少氧气,低温的条件敏感,这说明蔗糖进入质外体是主动,依靠载体,可是大豆卸出到发育成胚的过程,对缺少氧气,低温不敏感,所以卸出是被动的。
22.韧皮部的运输机理,压力流学说,是德国科学家Munch提出的:源细胞浆蔗糖装载进入筛分子--伴胞复合体,降低了源端筛分子水势,而筛分子又从临近的木质部吸收水分,由此产生高的膨压,与此同时,库的筛管内的蔗糖不断卸出,进入库细胞,库的筛管水势升高,水分也流到木质部,于是降低了库端筛管的膨压,源端和库缎就存在了膨压差,它就是推动筛管内同化物的集流,穿过筛孔沿着筛分子,有源端到库端的运输。
流动是因为两段压力差。
23.同化物的分布:配置:是源叶中新形成的同化物转化贮藏利用和运输的使用情况。
配置有3个方向:代谢利用,合成暂时贮藏化合物,从叶使出到植物其他部分。
分配:是指新形成的同化物在各种库之间的分布。
但不是平均分配,而使有所倚重。
分配原则:(1)优先供应生长中心(2)就近供应,同侧运输(3)同化物和营养元素的再分配与再利用。
24.库强度其调节:在同一植物中,很多部分都需要有机物,但是同化物究竟分配到哪里,多少,就决定于各部分的竞争能力大小即使各种库强度的差异。
库强度等于库容量和库活力的乘积。
库容量是库的总质量,库活力是单位时间干重吸收同化物的速率。
库强度的调节主要是膨压和植物激素两个因素。