植物生理学Chapter1
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植物生理学:研究植物生命活动规律的科学。
第一章:自由水:距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
束缚水:靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。
水势Ψw:每偏摩尔体积水的化学势,单位Pa。
即水溶液的化学势与纯水的化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得的商。
渗透势Ψs:由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值。
压力势Ψp:细胞壁阻止原生质体吸水膨胀的力量,是增加水势的值。
重力势Ψg:水分因重力下移而增加水势的值。
衬质势Ψm:细胞内胶体物质的亲水性而引发水势降低的值。
质外体途径:水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部份移动。
此途径速度快。
跨膜途径:水分从一个细胞移动到另一个细胞,要两次通过质膜,还要通过液泡膜。
共质体途径:水分通过胞间连丝的吸收。
移动速度较慢。
根压:靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。
伤流:从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。
吐水:从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。
蒸腾拉力:植物因蒸腾失水而产生的吸水动力,内聚力学说:这种以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力,保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说,称为内聚力学说。
蒸腾作用:水分以气体状态,通过植物体的表面(主如果叶片),从体内散失到体外的现象。
蒸腾速度:植物在一按时间内单位叶面积蒸腾的水量,用g/m2*h表示。
蒸腾比率:植物光合作用产生的干物质与蒸腾失水量的比值,用g.kg-1表示。
蒸腾系数:植物制造1 g干物质所需水分的克数,用g.g-1表示。
水分临界期:植物对水分不足最敏感的时期。
第二章:矿质营养:植物对矿物质的吸收、转运和同化灰分元素:指以氧化物形式存在于灰分中的元素,又叫矿质元素。
大量元素:植物对其需要量相对较大的元素,碳、氢、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫九种。
微量元素:植物需要量极微,稍多即发生迫害的元素,氯、铁、锰、硼、锌、铜、镍、钼八种。
通道运输理论:细胞质膜上有内在蛋白组成的通道,横跨膜的双侧,离子顺着跨膜的电化学势梯度进入细胞。
第一章、水分代谢1、细胞对水分的吸收水分存在状态:自由水、束缚水水势组成、细胞吸水与水势的关系ψw(水势)=ψs(溶质势)+ψm(衬质势)+ψp(压力势)+ψg(重力势),成熟的植物细胞的水势主要由溶质势、压力势组成,忽略衬质势和重力势,;未形成液泡的非成熟细胞水势主要是衬质势,进行吸胀吸水。
当细胞水势大于外界溶液水势时,细胞失水;当细胞水势小于外界溶液水势时,细胞吸水;两者相等时,既不失水,也不吸水。
渗透性吸水:具液泡的成熟的细胞通过渗透作用的吸水方式;吸胀性吸水:未形成液泡的细胞通过吸胀作用的吸水方式;2、根系对水分的吸收方式、途径及动力方式:主动吸收、被动吸收途径:质外体途径(由细胞壁、细胞间隙、胞间层及导管空腔等无生命的部分组成,对水分运输的阻力小)、共质体途径(所有细胞的原生质体通过胞间连丝和内质网连成的整体,对水分运输的阻力较大)、跨膜途径(运输阻力大,作用小)动力:根压、蒸腾拉力3、蒸腾作用:衡量指标、发生部位、意义;气孔运动机理;衡量指标:蒸腾速率、蒸腾效率或蒸腾系数发生部位:植物幼小时,地面以上的全部表面皮孔—高大木本植物,约占全部蒸腾0.1%叶片(1)角质层蒸腾—约占全部蒸腾的5~10%(2)气孔蒸腾—主要方式意义:1、有利于水分的吸收和运输蒸腾拉力是高大树木(木本植物)吸水的主要动力2、有利于矿物质和有机物的吸收和运输3、防止叶片高温烧伤4、蒸腾作用正常进行时,气孔是开放的,有利于CO2的吸收和同化.(气孔是植物水蒸气、CO2、O2进出的共用通道)气孔运动机理:1)淀粉—糖变学说白天:保卫细胞内CO2下降,pH上升到7.0,淀粉磷酸化酶催化淀粉水解成糖,引起保卫细胞渗透势下降,吸水膨胀,气孔开放。
黑暗中:保卫细胞光合作用停止,呼吸仍进行,CO2积累,pH下降到5.0,淀粉磷酸化酶催化糖转化成淀粉,引起保卫细胞渗透势升高,水势升高,失水收缩,气孔关闭。
2)K+积累学说(又称为无机离子泵学说)光照下:保卫细胞叶绿体进行光合磷酸化产生ATP →激活质膜H+-ATPase →分解ATP →分泌H+到细胞壁的同时,把外面的K+吸进保卫细胞的液泡,Cl-也伴随进入,与苹果酸根阴离子共同平衡K+的电性→Ψw下降→吸水膨胀→气孔打开.黑暗下:因缺乏ATP,驱使K+外流至周围细胞,并伴随阴离子释放,Ψw 上升→失水收缩→气孔关闭.(3)苹果酸代谢学说光下:保卫细胞进行光合作用→胞内[CO2]降低→pH 升高→PEPC活性增强→(HCO3- + PEP →OAA(草酰乙酸)→苹果酸)→苹果酸解离成H+和苹果酸根→H+在H+/K+泵驱动下与K+交换,K+进入液泡→苹果酸根进入液泡,与Cl-共同平衡K+的电性→Ψw降低→细胞吸水膨胀→气孔打开.黑暗下:上述过程逆转。
植物生理学手册-------------------------------------------------------------------------------- Chapter 11、胞间连丝(plasmodesma):指从一个细胞的细胞膜连接到另一个细胞的细胞膜,贯穿细胞壁、胞间层,连接两细胞原生质的管状通道。
结构上存在三种状态:a.封闭态、b.可控态、c.开放态。
2、共质体(symplast):植物体活细胞的原生质体通过胞间连丝形成的一个连续的整体,也叫内植物空间。
3、质外体(ayoplast):质膜以外的胞间层、细胞壁以及细胞间隙彼此连接形成的一个连接的整体。
Plant间的通道:(1)胞间连丝;(2)自由空间——共质体、质外体。
4、自由水(free water):细胞质主要由蛋白质组成,其水溶液具有胶体性质,故细胞质是一个胶体系统。
细胞质胶体微料具有显著的亲水性,其表面吸附有很多水分子,形成一层很厚的水层。
距离胶料较远而可以自由流动的水分,称自由水。
5、束缚水(bound water):靠近细胞质胶体微料而被胶料吸附束缚不易自由流动的水分称束缚水。
6、自由水存在意义:参与各种代谢作用,它的含量制约着植物的代谢程度。
如光合、呼吸及生长速率。
自由水占总含量的百分比越大,则植物代谢越旺盛。
7、束缚水存在意义:不参与代谢作用,但植物需要通过低微的代谢强度去度过不良的外界条件,因而束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。
8、植物对水分的吸收方式:a.吸涨吸水、b.渗透性吸水、c.代谢性吸水。
9、植物根系吸水的途径:a.质外体途径、b.跨膜途径、c.共质体途径。
10、植物根系吸水方式及动力:a.被动吸水:蒸腾作用、b.主动吸水:根压。
11、水分进入细胞的途径:(1)单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散进入细胞,较慢;(2)水集流通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入,比较快。
12、气孔运动(stomatal movement):大多数plant的气孔白天张开,晚上关闭的现象。