第一章 植物的水分代谢
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植物生理考研专用第一章植物的水分代谢名词解释:1、水势:每偏摩尔体积水的化学势差。
就是说,水溶液的化学势与纯水化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得的商,称为水势。
2、根压:由于植物根系生理活动促使液流从根部上升的压力3、伤流:从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象4、水分临界期:植物在生命周期中对缺水最敏感、最易受害的时期5、内聚力学说:以水分的内聚力(相同分子间互相吸引的力量)来解释水分在木质部中上升的学说6、小孔扩散规律:指气体通过多孔表面扩散的速率,不与小孔的面积成正比,而与小孔的周长或直径成正比的规律。
气孔蒸腾速率符合小孔扩散律填空:1、水分在植物体内由(自由水)和(束缚水)两种形式存在2、将一个充分饱和的细胞放入比其细胞液还低10倍的溶液中,其体积(变小)3、细胞间水分子移动的方向决定于(水势差),即水分从(水势高)的细胞流向(水势低)的细胞4、(伤流)和(吐水)现象可以证明根压的存在5、细胞中自由水越多,原生质粘性(越小),代谢(越旺盛),抗性(越弱)6、植物细胞吸水有多种方式,未形成细胞液的细胞靠(吸胀作用)吸水,液泡形成后主要靠(渗透作用)吸水7、相邻的两个植物细胞,水分移动方向决定于两端细胞的(水势差异)8、干燥种子吸收水分的动力是(吸胀作用)判断题:(只有对的)1、处于初始质壁分离状态的细胞,若其细胞内液浓度等于外液浓度,则细胞的吸水速度与排水速度相等,出现动态平衡2、水分通过根部内皮层,需经过共质体,因而内皮层对水分运转起调节作用3、将ΨP=0的细胞放入等渗溶液中,其体积不变4、植物体内水在导管和管胞中能形成连续的水柱,主要是由于蒸腾拉力和水分子内聚力的存在问答题:1、温度过高或过低为什么不利于根部吸水?答:温度尤其是土壤温度与根系吸水关系很大。
过高或过低对根系吸水均不利。
(1)低温使根系吸水下降的原因:①水分在低温下粘度增加,扩散效率降低,同时由于细胞原生质粘度增加,水分扩散阻力加大;②根呼吸效率下降,影响根压产生,主动吸水减弱;③根系生长缓慢,不发达,有碍吸水面积扩大。
第一章 植物的水分代谢 一、名词解释: 植物的水分代谢: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 水势:(ψw 或φw ):在一个系统(溶液)中,水的化学势与相同温度压力下纯水的化学势之差,再除以水的偏摩尔体积。
1bar=105Pa = 0.1MPa = 0.987atm水势的单位是压强单位,帕斯卡(Pa )、大气压(atm )、巴(bar )渗透作用:水分子通过半透膜扩散的现象,是扩散作用的一种特殊形式。
渗透压:渗透作用所形成的流体静压叫渗透压渗透吸收:依赖渗透作用的吸水方式为渗透吸水植物根系的主动吸水:由植物根系生理活动而引起的吸水过程称为主动吸水质外体途径:水分通过质外体进入根内部质外体是指由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的体系。
根中的质外体被内皮层凯氏带分隔成两个区域:外部质外体和内部质外体。
共质体途径:土壤水分通过共质体进入根内部导管共质体是指由胞间连丝把一个个生活细胞的原生质体连成一体的体系。
水分在共质体内运输时需要跨膜,移动阻力较大。
植物根系的被动吸水:由蒸腾作用产生的水势梯度而引起根的吸水称为被动吸水 吸胀吸水:依赖于低的衬质势而引起的吸水称为吸胀吸水。
蒸腾作用:植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程称为蒸腾作用二、知识点:植物的水分代谢包括哪些内容?水分的吸收→水分的运输→水分的利用→水分的散失自由水/束缚水的生理意义?是衡量植物代谢强弱和抗性强弱的生理指标之一。
二者比值越大代谢越旺盛;反之,抗性越强。
溶液水势高低与溶液浓度的关系?纯水的水势为零,其他任何溶液的水势为负值。
溶液浓度愈大,水势值愈小。
若体系存在水势差,则发生水分子转移,水分总是从水势高处向水势低处移动,直至两处水势差为0。
植物细胞水势的组成?溶质势、重力势、衬质势和压力势(帕)Pa N/m J/m mol m mol J 23131===⋅⋅=--w ψ溶液渗透压与浓度的关系?水分移动方向与渗透压的关系?ψs =ψπ=-π=-iCRT溶液越浓=渗透压越大=水势越低。
第一章植物的水分代谢本章内容提要水是植物生命的基础。
植物水分代谢包括水的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸水有三种方式:渗透吸水、吸胀吸水和代谢性吸水,以渗透吸水为主。
根系是植物吸水的主要器官,吸水的主要区域为根毛区,吸水的方式有主动吸水和被动吸水,其吸水动力分别为根压和蒸腾拉力。
蒸腾拉力是植物主要的吸水动力。
水分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉力—内聚力克服水柱张力的结果。
植物主要通过叶片蒸腾散失水分,具有重要生理意义。
气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。
蒸腾速率与气孔的开闭关系很大。
气孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。
许多外界因子能调节气孔开闭。
作物需水因作物种类不同而异,一般而论,植物的水分临界期是花粉母细胞四分体形成期,合理灌溉要综合考虑土壤含水量、作物形态指标及生理指标。
灌溉的生理指标能即使反映植物体内的水分状况,是较为科学的。
第一节水分在植物生命活动中的作用一、植物体内的含水量不同植物的含水量不同;同一种植物生长在不同的环境中含水量也有差异;在同一植株中不同器官和不同组织的含水量也不同。
二、水对植物的生理作用1、原生质的主要组分。
原生质一般含水量在70%~90%以上,这样才可使原生质保持溶胶状态,以保证各种生理生化过程的进行。
如果含水量减少,原生质由溶胶变成凝胶状态,细胞生命活动大大减缓(例如休眠种子)。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。
3、多生化反应和物质吸收、运输的良好介质。
植物体内绝大多数生化过程都是在水介质中进行的。
水分子是极性分子,参与生化过程的反应物都溶于水,控制这些反应的酶类也是亲水性的。
各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配,以及无机离子的吸收和运输在水介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有大量的水分,维持细胞的紧张度,因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。
3、分裂和延伸生长都需要足够的水。
第一章植物的水分代谢一. 名词解释水分代谢(water metabolism):植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
自由水(free water):距离胶粒较远而不被胶粒所束缚,可以自由流动的水分。
束缚水(bound water):靠近胶粒而被胶粒所束缚、不易自由流动的水分。
扩散(diffusion):水分通过磷脂双分子层的运输方式。
集流(mass flow):水分通过膜上的水孔蛋白的运输方式。
水通道蛋白( water channel protein):存在于生物膜上的一类具有选择性、高效转运水分功能的内在蛋白,亦称水孔蛋白。
束缚能(bound energy):不能用于做功的能量。
自由能(free energy):在温度恒定的条件下可用于做功的能量。
化学势( chemical potential):每摩尔物质所具有的自由能。
水势(water potential ):每偏摩尔体积水的化学势差。
临界水势(critical water potential):气孔开始关闭的水势。
渗透势(osmotic potential):由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。
压力势(pressure potential):由于细胞壁压力的存在而增大的水势值。
衬质势(matrix potential):由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值。
重力势(gravitational potential):由于重力的存在而使体系水势增加的数值。
水的偏摩尔体积(partial molar volume):在温度、压强及其他组分不变的条件下,在无限大的体系中加入1mol水时,对体系体积的增量。
质壁分离(plasmolysis):植物细胞由于液泡失水,使原生质体收缩与细胞壁分离的现象。
质壁分离复原(deplasmolysis):把正在质壁分离的细胞移到低渗溶液或水中时,质壁分离的原生质体恢复原状的现象。
植物⽣理学第01章植物的⽔分代谢第⼀章植物的⽔分代谢本章内容提要⽔是植物⽣命的基础。
植物⽔分代谢包括⽔的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸⽔有三种⽅式:渗透吸⽔、吸胀吸⽔和代谢性吸⽔,以渗透吸⽔为主。
根系是植物吸⽔的主要器官,吸⽔的主要区域为根⽑区,吸⽔的⽅式有主动吸⽔和被动吸⽔,其吸⽔动⼒分别为根压和蒸腾拉⼒。
蒸腾拉⼒是植物主要的吸⽔动⼒。
⽔分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉⼒—内聚⼒克服⽔柱张⼒的结果。
植物主要通过叶⽚蒸腾散失⽔分,具有重要⽣理意义。
⽓孔蒸腾是植物叶⽚蒸腾的主要形式。
蒸腾速率与⽓孔的开闭关系很⼤。
⽓孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。
许多外界因⼦能调节⽓孔开闭。
作物需⽔因作物种类不同⽽异,⼀般⽽论,植物的⽔分临界期是花粉母细胞四分体形成期,合理灌溉要综合考虑⼟壤含⽔量、作物形态指标及⽣理指标。
灌溉的⽣理指标能即使反映植物体内的⽔分状况,是较为科学的。
第⼀节⽔分在植物⽣命活动中的作⽤⼀、植物体内的含⽔量不同植物的含⽔量不同;同⼀种植物⽣长在不同的环境中含⽔量也有差异;在同⼀植株中不同器官和不同组织的含⽔量也不同。
⼆、⽔对植物的⽣理作⽤1、原⽣质的主要组分。
原⽣质⼀般含⽔量在70%~90%以上,这样才可使原⽣质保持溶胶状态,以保证各种⽣理⽣化过程的进⾏。
如果含⽔量减少,原⽣质由溶胶变成凝胶状态,细胞⽣命活动⼤⼤减缓(例如休眠种⼦)。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。
在光合作⽤、呼吸作⽤、有机物质合成和分解的过程中均有⽔的参与。
3、多⽣化反应和物质吸收、运输的良好介质。
植物体内绝⼤多数⽣化过程都是在⽔介质中进⾏的。
⽔分⼦是极性分⼦,参与⽣化过程的反应物都溶于⽔,控制这些反应的酶类也是亲⽔性的。
各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配,以及⽆机离⼦的吸收和运输在⽔介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有⼤量的⽔分,维持细胞的紧张度,因⽽使植物枝叶挺⽴、花朵开放等。
第一章植物的水分代谢一、名词解释1.自由水:距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
2.束缚水:靠近胶粒而被胶粒所束缚不易自由流动的水分。
3.渗透作用: 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。
4.水势(w):每偏摩尔体积水的化学势差。
符号:w。
5.渗透势():由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值,符号。
用负值表示。
亦称溶质势(s)。
6.压力势(p):由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。
一般为正值。
符号p。
初始质壁分离时,p为0,剧烈蒸腾时,p会呈负值。
7.衬质势(m):细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值,以负值表示。
符号m 。
8.吸涨作用:亲水胶体吸水膨胀的现象。
9.代谢性吸水:利用细胞呼吸释放出的能量,使水分经过质膜进入细胞的过程。
10.蒸腾作用:水分以气体状态通过植物体表面从体内散失到体外的现象。
11.根压:植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。
12.蒸腾拉力:由于蒸腾作用产主的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。
13.蒸腾速率:又称蒸腾强度,指植物在单位时间内,单位面积通过蒸腾作用而散失的水分量。
(g/2·h)14.蒸腾比率:植物每消耗l公斤水时所形成的干物质重量(克)。
15.蒸腾系数:植物制造 1克干物质所需的水分量(克),又称为需水量。
它是蒸腾比率的倒致。
16.内聚力学说:又称蒸腾流-内聚力-张力学说。
即以水分的内聚力解释水分沿导管上升原因的学说。
二、填空题1.植物细胞吸水有、和三种方式。
2.植物散失水分的方式有和。
3.植物细胞内水分存在的状态有和。
4.植物细胞原生质的胶体状态有两种,即和。
5.一个典型的细胞的水势等于;具有液泡的细胞的水势等于;形成液泡后,细胞主要靠吸水;干种子细胞的水势等于。
6.植物根系吸水方式有:和。
7.根系吸收水的动力有两种:和。
8.证明根压存在的证据有和。
9.叶片的蒸腾作用有两种方式:和。
10.某植物制造1克干物质需消耗水400克,则其蒸腾系数为;蒸腾效率为。
第一章植物的水分代谢一填空题1 淀粉磷酸化酶在pH值降低时催化________转变为________,在光下由于光合作用的进行,保卫细胞中的________减少,pH值上升。
2 典型植物细胞的水势是由________组成的,细胞间水分子移动的方向决定于________,即水势________的细胞向水势________的细胞方向流动。
3 植物根系吸水的动力是________和________,其中________较为重要。
4 将已发生质壁分离的细胞放入清水中,细胞的水势变化趋势是________,细胞的渗透势________,压力势________。
当________时,细胞停止吸水。
5 水分在植物细胞内以________和________状态存在,________比值大时,代谢旺盛;________比值小时,代谢降低。
6 在相同________下,一个系统中一偏摩尔容积的________与一偏摩尔容积的________之间的________,叫作水势。
7 ________和________现象可以证明根压的存在。
8 当相邻两个植物细胞连在一起时,水分移动方向决定于两端细胞的________。
9 植物对蒸腾的调节方式有________、________和________。
10 植物根部吸水能力最强的部位为________,因为________________。
二是非题1 Leave is always the source and root is always the sink in the source-sink relationship.()2 Osmotic adjustment is an active process in reducing the plant osmotic potential during water deficiency. ()3 小麦从灌浆期倒乳熟末期是它的第二水分临界期。
()4 伤流速度主要取决于木质部溶液与外界溶液的水势差。
()5 深秋的早晨,树木花草叶面上有许多水滴,这种现象称为吐水。
()6 落叶乔木在春天芽刚萌动时主要依靠根压吸收水分。
()7 植物的蒸腾比率越大,说明其越抗旱。
()8 土壤中水分越多,对植物吸收越有利。
()9 植物蒸腾系数大,说明其利用水效率低。
()10 蒸腾效率高的植物,一定是蒸腾量小的植物。
()11 具液泡的细胞,其衬质势数值很小,通常忽略不计。
()12 细胞水势在根部距离导管越远,则越高。
()三选择题1 The direction of water movement between adjacent cells is determined by the _______ gradient of the cells.A. water potentialB. osmotic potentialC. pressure potentialD. matric potential2 The loss of water from plants is called ____ and typically occurs through the ____.A. evaporation, leavesB. transpiration, leavesC. transpiration, stemD. osmosis, roots3 Through which part of the leaf does water transpire?A. stomataB. epidermisC. xylemD. chloroplast4 When the guard cells have a ___ water pressure, they become ____ and close the stoma.A. low, turgidB. low, flaccidC. high, turgidD. high, flaccid5 Which of the following systems functions to absorb water and minerals?A. leafB. stemC. rootD. flower6 A cell that is hypertonic...A. will experience a net movement of water into the cell from the surrounding environment.B. has a lower concentration of solutes than the surrounding environment.C. will experience a net movement of water out of the cell into the surround environment.D. is in danger of plasmolysis.7 What is the term for a situation in which water osmoses out of a cell and into the surrounding environment?A. lysisB. plasmolysisC. hemolysisD. hydrostatic pressure increase8 Which types of molecules usually will not pass through the membrane's lipid core?A. permeableB. nonpolarC. smallD. polar9 During the two procedures from lab, what was the indicator that cell membranes were damaged?A. Betacyanin leaked from the tonoplast and the plasma membrane, turning the water red.B. Betacyanin was absorbed from the water turning the tonoplasts red.C. Tonoplasts were produced.D. The cell membrane pulled away from the cell wall.10 吐水时由于高温高湿环境下A. 蒸腾拉力引起的B. 根系生理活动的结果C. 土壤中水分太多的缘故D.空气中水分多的缘故11 把植物组织放在高渗溶液中,植物组织是________A. 吸水B. 失水C. 水分动态平衡D. 水分不动12 水分沿导管或管胞上升的主要动力是________A. 吐水B. 内聚力C. 蒸腾拉力D. 根压13 渗透作用进行的条件是________A. 水势差B. 细胞结构C. 半透膜D. 半透膜的膜两侧水势差14 如果外液的水势高于植物细胞的水势,这种溶液称为________A. 等渗溶液B. 高渗溶液C. 平衡溶液D. 低渗溶液15 风干种子的萌发吸水靠________A. 代谢作用B. 吸胀作用C. 渗透作用16 在同温同压条件下,溶液中水的自由能与纯水相比________A. 要高一些B. 要低一些C. 两者相等17 植物的保卫细胞中的水势变化与下列哪项有关________A. 糖B. 脂肪酸C. 苹果酸四名词解释1 吐水2 共质体3 渗透势4 蒸腾系数5 根压6 渗透作用7 水势8 生理干旱五解释现象1 小麦灌浆期缺水严重减产。
2 水分沿着植物茎部导管上升可高达100m,为什么水柱不断?3 为什么有时在植物移栽时要剪掉一部分叶子,根部还要带土?4 为什么植物受水淹时反而出现萎焉现象?5 盛夏中午植物不宜浇水,为什么?6 植物如何维持其体温的相对恒定?7 植物叶片水势的日变化如何?六问答题1 If a grocer wanted to keep his fresh vegetables fresh and crispy, which type of water would he spray on them and why, distilled water, salt water, or no water at all?2 What factors affect the direction of diffusion? If diffusion is observed to stop, does this mean that the molecules have stopped moving? Why or why not?3 What is the basic driving force that causes the opening and closing of stomata? Exactly how does this affect the stomata?4 Briefly describe how light, wind, and humidity affect transpiration.5 How to promote the water utilization efficiency on the basis of different photosynthetic pathways of plants?6 试述植物气孔开闭的机理。
7 试以淀粉—糖转化学说,说明叶片气孔开闭的原因。
8 为什么说水是植物进行正常生命活动所必需的外界环境条件?9 水分代谢与植物体温的关系何在?10 举例说明外界环境条件对根系吸水和蒸腾作用的影响。
11 请说明保卫细胞的水势在光照和黑暗的不同条件下为什么不同。
12 溶液中的水势为什么是负值?13 植物水分代谢包括哪些过程?。