1水分生理讲解

Chapter 1 植物的水分生理一、名词解释：1、水势(Ψw，Ψs，Ψp，Ψm)水势是同温同压下，每偏摩尔体积细胞中的水与纯水的化学势之差。

Ψw=Δμw／V w.水势反应了植物系统中水参与化学反应和移动的能力。

水势的数值是相对的，纯水的水势最高，设定为零。

任何溶液的ψw均为负值。

溶液越浓，水势越低。

一般情况下细胞水势包括渗透势Ψs、压力势Ψp、衬质势Ψm和重力势Ψg。

Ψw = Ψs + Ψp + Ψm+Ψg渗透势Ψs（负）：由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水。

势水势的水势下降值。

凡影响细胞液浓度的外界条件都能改变渗透势。

Ψs = -icRT压力势Ψp（正）：由于细胞壁压力（细胞膨压）的存在而使水势增加。

细胞初始质壁分离，压力势为零；剧烈蒸腾，压力势为负。

衬质势Ψm（负）：细胞内亲水胶粒（如蛋白质、淀粉、细胞壁物质）对水分吸附而引起水势降低的值。

未形成液泡的细胞、干燥种子具有明显的衬质势：ψw=ψs+ψp+ψm一般植物细胞，衬质势很小可忽略：ψw=ψs+ψp重力势Ψg（正）：由于重力的存在使体系水势增加的数值。

Ψg=P w gh2、伤流和吐水根的主动吸水可由“伤流”和“吐水“两种现象证实。

【伤流】生长旺盛的植株，从地面切断，有汁液从残茎切口溢出的现象，是伤流。

流出的汁液是伤流液。

伤流与地上部无关，由根压引起。

伤流液除了含有大量水分外，还含有多种无机盐、有机物和植物激素。

所以，伤流液的数量和成分可作为根系活力强弱的指标。

【吐水】没有受伤的植物如处于土壤水分充足、气温适宜、空气潮湿的环境中，叶尖或叶缘向外溢出液滴的现象，是吐水。

吐水由根压引起的，通过叶尖或叶缘的水孔排出水分。

禾本科植物常常可出现吐水现象。

可利用吐水现象作为壮苗的一种生理指标。

3、膨压和根压液泡内溶质的存在降低了水势，细胞从外界吸收水分，细胞体积膨胀对细胞壁产生了一种压力，就是膨压。

（与水势中的压力势大小相等、方向相反）由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力，称为根压。

植物生理学第一章水分生理（一）名词解释自由水：远离植物细胞原生质胶体颗粒而可以自由移动的水分。

束缚水：又叫结合水，由于植物细胞原生质胶体颗粒紧密吸附而不易流动和流失的水分。

水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学势差。

蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，是指植物在单位时间、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。

蒸腾效率：也称蒸腾比率，是指植物每蒸腾1kg水所形成干物质的克数。

水分临界期：指植物在生命周期中对水分缺乏最敏感，最易受害的时期。

（二）问答题1、植物细胞的水势由哪几部分组成？说明成熟植物细胞从萎蔫到充分膨胀的过程中，各个组分的变化情况。

含水体系的水势主要由四部分组成，即水势(ψw)= 溶质势(ψs)+衬质势(ψm)+压力势(ψp) +重力势(ψg)。

对于一个已形成液泡的成熟细胞来说，其ψw=ψs+ψp。

植物细胞吸水或失水，细胞体积会发生变化，渗透势和压力势因之也会发生改变。

在细胞初始质壁分离时（相对体积＝1.0），压力势为零，细胞的水势等于渗透势，两者都呈最小值（约-2.0MPa）。

当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释，渗透势増大，压力势増大，水势也増大。

当细胞吸水达到饱和时（相对体积＝1.5），渗透势与压力势的绝对值相等（约1.5MPa），但符号相反，水势为零，不吸水。

蒸腾剧烈时，细胞虽然失水，体积缩小，但并不发生质壁分离，压力势就变为负值，水势低于渗透势。

2、简述气孔运动机理的无机离子泵学说。

无机离子泵学说又称K+泵假说。

在光下，K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K+由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。

这是因为保卫细胞质膜上存在着H+-ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP ，并将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发气孔开张。

第一章食物成份化学第一节水分一、水的作用水是维持动、植物和人类生存必不可少的物质之一。

水的生理功用如下：一、水的溶解力很强，食物中各类无机及有机物质都很容易溶于水中，即便不溶于水的物质如脂肪和某些蛋白质，也能在适当条件下分散于水中，成为乳浊液或胶体溶液。

二、水是体内各类物质运输的载体。

3、水的比热及蒸发潜热大，能使生物体温维持恒定。

4、水是体内关节、肌肉等摩擦的润滑剂，食物吞咽需水的帮忙。

食物的含水量除谷物和豆类等种子外（1216％），一样都比较高（6090％），水是食物各类组分中数量最多的组分。

如：蔬菜85 97％蛋类73 75％水果80 90 ％乳类87 89％鱼类67 81 ％猪肉43 59％食物的含水量与其风味及腐败和发霉等现象有极大关系，如香肠的口味就与其吸水、持水情形关系专门大，而含水多的食物都容易发霉、腐败。

另外，食物中水分含量的转变也常引发食物的物理性质发生转变，如面包和饼类烘烤后变硬就不仅是失水干燥；而且也是水分含量的转变，使得淀粉结构发生转变的结果。

二、结合水与自由水尽管食物中含有大量水分，但在切开它们时一样都可不能流出水来，这表明，食物中含的水有二种，一种是与一般水一样能自由流动的水，称为自由水或游离水。

另一种是与食物中蛋白质、碳水化合物等以氢键结合着而不能自由运动的结合水，结合水的性质与一般水的不同：一、它的冰点为－40 C二、它没有溶剂作用3、食物中的微生物孢子不能利用结合水进行发芽和繁衍，因此，只要从食物中除去自由水，就可使食物安全地保藏。

食物的含水量，是指其中自由水与结合水的总和。

三、水分活性新鲜或干燥食物中的含水量，都随环境条件的变更而转变。

若是食物周围环境的空气干燥，湿度低，则水分会从食物向空气中蒸发，水分慢慢减少而干燥，反之，如环境湿度高，则干燥的食物就会吸湿,使得水分增多。

当食物所吸收的水量等于从食物中蒸发的水量时，食物的水分含量就再也不发生转变，咱们把现在的水分称为平稳水分。

第⼀章植物的⽔分⽣理第⼀章⽔分代谢第⼀节植物对⽔分的需要⼀、植物的含⽔量及其存在状态植物组织含⽔量⼀般为70%~90%。

存在状态：束缚⽔和⾃由⽔束缚⽔（bound water）：凡被原⽣质组分吸附、束缚不能⾃由移动的⽔分。

⾃由⽔（free water）：不被原⽣质组分吸附可⾃由移动的⽔分。

⾃由⽔/束缚⽔是衡量植物代谢强弱和抗性的⽣理指标之⼀。

⼆、⽔对植物的⽣理作⽤1、⽔是原⽣质的主要组分2、⽔直接参与植物体内重要的代谢过程3、⽔是物质吸收、运输的良好介质4、⽔保持植物的固有姿态5、细胞的分裂和⽣长需要⾜够的⽔6、⽔有特殊的理化性质⾼⽐热：稳定植物体温⾼汽化热：降低体温，避免⾼温危害介电常数⾼：有利于离⼦的溶解第⼆节植物细胞对⽔分的吸收※细胞吸⽔有3种⽅式：未形成液泡的细胞—吸胀吸⽔具中⼼液泡的成熟细胞—渗透性吸⽔代谢性吸⽔⼀、细胞的渗透性吸⽔（⼀）⾃由能、化学势、⽔势的概念⾃由能（G）：物质能⽤于做功的潜在能量。

化学势（µ）：描述体系中各组分发⽣化学反应的本领及转移的潜在能⼒。

每偏摩尔体积某物质的⾃由能。

⽔势（water potential）：每偏摩尔体积⽔的化学势差。

µ?w：纯⽔的化学势，定为0单位：ΔµJ /mol N·m/mol NΨw = = = =Vw，m m3/mol m3/mol m2⽔势的单位是压强的单位，帕Pa）、⼤⽓压（atm）、巴（bar）。

1bar = 0.1MPa = 0.987atmVw，m ：偏摩尔体积，指在恒温恒压其它组分不变的条件下加⼊1摩尔的⽔所引起的体积变化。

如：纯⽔的摩尔体积是18.00ml,加⼊58.00ml的⼄醇中，最终体积是75.00ml，⽔的偏摩尔体积是多少？17.00ml⽔分⼀定是从⽔势⾼处流向⽔势低处。

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。

（⼆）植物细胞构成的渗透系统成熟细胞的原⽣质层（原⽣质膜、原⽣质和液泡膜）相当于半透膜。

第一章植物的水分生理植物对水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出等3个过程，称为植物的水分生理(Water physiology of plant)第一节植物对水分的需要一、植物的含水量不同植物的含水量有很大的不同。

例如，水生植物（水浮莲、满江红、金鱼藻等）的含水量可达鲜重的98%以上，在干旱环境中生长的低等植物（地衣、藓类）则仅占6%左右。

又如，草本植物的含水量为70%~90%，木本植物的含水量稍低于草本植物。

同一种植物生长在不同环境中，含水量也有差异。

凡是生长在荫蔽、潮湿环境中的植物，它的含水量比生长在向阳、干燥环境中的要高一些。

在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也甚大。

例如，根尖、嫩梢、幼苗和绿叶的含水量为80%~90%。

树干为40%~50%，休眠芽为40%，风干种子为10%~14%。

二、植物体内水分存在的状态水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态。

细胞质主要是由蛋白质组成的，占总干重60%以上。

蛋白质分子很大，其水溶液具有胶体的性质，因此，细胞质是一个胶体系统。

蛋白质分子的疏水基（如烷烃基、苯基等）在分子内部，而亲水基（如—NH2，—COOH，—OH等）则在分子的表面。

这些亲水基对水有很大的亲和力，容易起水合作用。

所以细胞质胶体微粒具有显著的亲水性，其表面吸附着很多水分子，形成一层很厚的水层。

水分子距离胶粒越近，吸附力越强；相反，则吸附力越弱。

靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分，称为束缚水（bound water）；距离胶粒较远而可以自由流动的水分，称为自由水（free water）。

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。

由于含自由水含多少不同，所以细胞质亲水胶体有两种不同的状态：一种是含水较多的溶胶，另一种含水较少的凝胶。

除了休眠种子的细胞质呈凝胶状态外，在大多数情况下，细胞质呈溶胶状态。