气孔运动机理word版

实验2 气孔运动的观察及钾离子对气孔开度的影响一、实验目的1、了解气孔的运动情况。

2、了解钾离子对气孔开度的影响。

二、实验原理气孔的开闭运动是由组成气孔器的两个保卫细胞的膨压控制的，将叶片表皮放在高渗溶液中，保卫细胞失水，气孔关闭；置换成低渗溶液后，保卫细胞吸水，气孔开启。

气孔的开闭运动可在显微镜下直接观察。

保卫细胞的渗透系统可由钾离子所调节，无论是环式或非环式光合磷酸化都可形成ATP，A TP不断供给保卫细胞膜上的H+—泵作功，使保卫细胞中的H+泵出，并从周围表皮细胞吸收钾离子，降低保卫细胞的水势，使保卫细胞吸水，气孔张开。

三、实验材料、试剂与工具材料与试剂：鸭跖草、5％甘油溶液、1%KNO3溶液、1％NaNO3溶液、等渗蔗糖水工具：有光源的显微镜1台、载玻片与盖玻片若干、尖头镊子1把、滴管、刀片、吸水纸四、实验步骤1、取一片鸭跖草叶片，用尖头镊子撕取一小片下表皮，浸入有水滴的载玻片上，盖上盖玻片后立即在显微镜下观察。

2、尽可能找到开得最大的气孔观察。

3、在盖玻片的一端用滤纸吸去水，而从另一端滴上5％甘油溶液，使甘油溶液取代水，再次观察同个气孔开启关闭的情况。

4、在盖玻片的一端用滤纸吸去甘油，而从另一端滴上水，使水取代甘油溶液，再次观察同个气孔开启关闭的情况。

观察完毕后取下载玻片。

5、取三个培养皿编号，分别放入2－3ml的1%KNO3溶液，1％NaNO3溶液和等渗蔗糖水中。

6、用尖头镊子撕取几小片鸭跖草叶片表皮分别放入上述3个培养皿中。

7、把3个培养皿放入灯光下照30分钟，分别取出叶表皮，加盖玻片，在显微镜下观察气孔的开度。

五、实验现象与结果气孔运动的观察:一开始在清水中的时候气孔是打开状态的,后来加入甘油，放置一段时间，气孔稍微关闭了,最后再次加入清水放置一段时间气孔再次打开并且开度与刚开始在清水中的差不多。

钾离子对气孔开度的影响:钾离子溶液中的气孔开度最大,其次是钠离子溶液,开度最小的是蔗糖等渗溶液。

气孔的结构及运动气孔是植物叶表皮组织上的小孔，为气体出入的门户，气孔在叶的上下表皮都有，但一般在下表皮分布较多，花序，果实，尚未木质化的茎，叶柄等也有气孔存在。

气孔的大小随植物的种类和器官而异，一般长约20~40um，宽约5~10um.每平方厘米叶面上约有气孔2000~4000个。

气孔是由两个保卫细胞围绕而成的缝隙，保卫细胞有两种类型：一类存在于大多数植物中，呈肾形；另一类存在于禾本科与莎草科等单子叶植物中，呈哑铃形，与其他表皮细胞不同，保卫细胞中有叶绿体和磷酸化酶，保卫细胞与叶肉细胞也不同，前者叶绿体较小，数目较少，片层结构发育不良，且无基粒存在，但能进行光合作用，保卫细胞内外壁厚度不同，内壁厚，外壁薄，当液泡内溶质增多，细胞水势下降，吸收邻近细胞的水分而膨胀，这时较薄的外壁易于伸长；细胞向外弯曲，气孔就张开。

反之，当溶质减少，保卫细胞水势上升而失水缩小，内壁伸长互相靠拢，导致气孔关闭。

这种自主运动可以根据体内水分的多少自动控制气孔的开闭，以调节气体交换和蒸腾作用。

气孔总面积只占叶面积的1%~2%，但当气孔全部开放时，其失水量可高达与叶面积同样大小的自由水面蒸发量的80%~90%，为什么气孔散失水分有这样高的效率呢？当水分从较大的面积上蒸发时，其蒸发速率与蒸发面积成正比；但从很小的面积上蒸发时，其蒸发速率与周长成正比，而不与小孔的面积成正比。

这是因为气体分子穿过小孔时，边缘的分子比中央的分子扩散速度较大，由于气孔很小，符合小孔扩散原理，所以气孔蒸腾散失的水量比同面积的自由水面蒸发的水量大得多。

如上所述，气孔运动是保卫细胞内膨压改变的结果。

这是通过改变保卫细胞的水是而造成的。

人们早知道气孔的开闭与昼夜交替有关。

在温度合适和水分充足的条件下，把植物从黑暗移到光照下，保卫细胞的水势下降而吸水膨胀，气孔就张开。

日间蒸腾过多，供水不足或在黑夜时，保卫细胞因水势上升而失水缩小，使气孔关闭。

是什么原因引起保卫细胞水势的下降与上升呢？目前存在以下学说：1，淀粉—糖转化学说,光合作用是气孔开放所必需的。

植物中气孔运动的调控和机制研究气孔是植物表面的通道，能够调节气体交换和水分蒸发，对于植物的生长发育和环境适应具有重要的作用。

气孔的开闭是由气孔两侧的成对肾形细胞所控制，这些细胞的伸缩运动直接影响气孔通道的开闭，从而调节植物体内的气体交换和水分利用。

植物中气孔运动的调控和机制在生物学领域一直是一个热门的研究方向。

近年来，研究人员通过组成分析、基因表达分析、生物化学分析等方法，取得了许多关键性的研究进展，对于揭示气孔在植物生长发育和逆境适应中的机制具有重大意义。

植物中气孔运动的调控气孔能够通过调节肾形细胞的细胞壁弹性变形来伸长或缩短，从而影响气孔通道的大小。

这种细胞壁弹性变形主要由细胞的糖胞质酸化或碱化、细胞壁的酸碱作用、细胞膜的离子通道等信号通路所调控。

在植物细胞中，钾离子起着重要的调控作用。

钾离子在气孔肾形细胞内外分布不均，形成了高钾、低钾的梯度，这种梯度可以通过细胞膜上的离子通道来控制。

当细胞内钾离子浓度升高时，均质液压力增大，肾形细胞伸长，气孔通道扩大；当细胞内钾离子浓度下降时，均质液压力下降，肾形细胞收缩，气孔通道缩小。

这表明，钾离子在气孔开闭的调控中起着重要的作用。

除了离子通道外，植物中还存在其他的信号通路对气孔运动进行调控。

例如，气孔收缩可以受到ABA（脱落酸）的调节，这种植物内源性激素能够在环境逆境下诱导气孔收缩，从而减少水分的蒸发。

此外，光信号、温度等环境因素也能够通过复杂的信号通路对气孔开闭进行调控。

植物中气孔运动的机制研究植物中气孔运动的机制研究主要集中在肾形细胞细胞壁的分子机制、离子通道的功能和信号通路的调控等方面。

细胞壁分子机制的研究主要探讨肾形细胞的细胞壁松弛和紧张机制。

研究表明，植物中的纤维素、半纤维素等细胞壁成分具有弹性，可以通过不同的化学调节来影响其弹性指数和体积弹性模量，从而影响细胞壁的形态和气孔通道的开闭状态。

离子通道的研究主要集中在肾形细胞细胞膜上的离子通道，例如，KAT1、MscS等通道在气孔开闭中起着重要的作用。

六论述题1.试述气孔运动的机理2.试述水对植物生
长发育的影响
1.试述气孔运动的机理
气孔开闭由保卫细胞吸排水引起，因此气孔开闭机理的研究主要是研究保卫细胞任何吸、排水的。

1、无机离子吸收假说：实验：用K+预处理叶片表皮，使K+进入保卫细胞，再移至清水中结果气孔开放。

由此推论保卫细胞中高浓度的K+是气孔开放的关键。

根据上述试验有人提出无机离子假说，认为：照光→ ATP上升→质膜H+-ATP泵活化→ H+排出→同时带动K+进入→水势下降→保卫细胞吸水→气孔张开。

2、苹果酸－生成假说：照光后由于C4途径的存在，形成了草酰乙酸，引起了保卫细胞水势的下降。

3、淀粉-糖转化学说：植物在光下，保卫细胞进行光合作用，导致 CO2 浓度的下降，pH 值升高，淀粉磷酸化酶促使淀粉转化为葡萄糖-1-磷酸，细胞里糖分高，水势下降，吸收水分，气孔开放。

在暗中，呼吸积累 CO2和H2CO3，使pH 值下降，淀粉磷酸化酶促使糖转化为淀粉，细胞里糖分低，水势升高，排出水分，气孔关闭。

2.试述水对植物生长发育的影响
植物的生长、发育、繁殖、休眠等都与水分有密切的关系。

水是植物生长必不可少的重要条件，植物必须在适宜的空气湿度和土壤湿度条件下才能正常生长。

活的植物体重的80%以上都是水分。

水是绿
色植物进行光合作用的重要原料之一。

花卉植物的一切生理活动，离开水都无法进行。

气孔的结构及运动气孔是植物叶表皮组织上的小孔，为气体出入的门户，气孔在叶的上下表皮都有，但一般在下表皮分布较多，花序，果实，尚未木质化的茎，叶柄等也有气孔存在。

气孔的大小随植物的种类和器官而异，一般长约20~40um，宽约5~10um.每平方厘米叶面上约有气孔2000~4000个。

气孔是由两个保卫细胞围绕而成的缝隙，保卫细胞有两种类型：一类存在于大多数植物中，呈肾形；另一类存在于禾本科与莎草科等单子叶植物中，呈哑铃形，与其他表皮细胞不同，保卫细胞中有叶绿体和磷酸化酶，保卫细胞与叶肉细胞也不同，前者叶绿体较小，数目较少，片层结构发育不良，且无基粒存在，但能进行光合作用，保卫细胞内外壁厚度不同，内壁厚，外壁薄，当液泡内溶质增多，细胞水势下降，吸收邻近细胞的水分而膨胀，这时较薄的外壁易于伸长；细胞向外弯曲，气孔就张开。

反之，当溶质减少，保卫细胞水势上升而失水缩小，内壁伸长互相靠拢，导致气孔关闭。

这种自主运动可以根据体内水分的多少自动控制气孔的开闭，以调节气体交换和蒸腾作用。

气孔总面积只占叶面积的1%~2%，但当气孔全部开放时，其失水量可高达与叶面积同样大小的自由水面蒸发量的80%~90%，为什么气孔散失水分有这样高的效率呢？当水分从较大的面积上蒸发时，其蒸发速率与蒸发面积成正比；但从很小的面积上蒸发时，其蒸发速率与周长成正比，而不与小孔的面积成正比。

这是因为气体分子穿过小孔时，边缘的分子比中央的分子扩散速度较大，由于气孔很小，符合小孔扩散原理，所以气孔蒸腾散失的水量比同面积的自由水面蒸发的水量大得多。

如上所述，气孔运动是保卫细胞内膨压改变的结果。

这是通过改变保卫细胞的水是而造成的。

人们早知道气孔的开闭与昼夜交替有关。

在温度合适和水分充足的条件下，把植物从黑暗移到光照下，保卫细胞的水势下降而吸水膨胀，气孔就张开。

日间蒸腾过多，供水不足或在黑夜时，保卫细胞因水势上升而失水缩小，使气孔关闭。

是什么原因引起保卫细胞水势的下降与上升呢？目前存在以下学说：1，淀粉—糖转化学说,光合作用是气孔开放所必需的。

气孔形成的原因气孔形成的原因及解决的措施杨群收汇编在工厂的生产实践中，人们对气孔的叫法不一样。

有的叫气眼、气泡、气窝，丛生气孔，划为一体统称为“气孔”。

气孔是铸件最常见的缺陷之一。

在铸件废品中，气孔缺陷占很大比例，特别是在湿模砂铸造生产中，此类缺陷更为常见，有时会引起成批报废。

球墨铸铁更为严重。

气孔是在铸件成型过程中形成的，形成的原因比较复杂，有物理作用，也有化学作用，有时还是两者综合作用的产物。

有些气孔的形成机理尚无统一认识，因为其形成的原因可能是多方面的。

各类合金铸件，产生气孔缺陷有其共性，但又都是在特定条件下生成的，因此又都具有特殊性。

所以要从共性中分析产生气孔的一般规律，也要研究特性中的特有规律，以便采取有效的针对性措施，防止气孔缺陷的产生。

一、气孔的特征气孔大部分产生在铸件的内表面或内部、砂芯面以及靠近芯撑的地方。

形状有圆形的、长方形的以及不规则形状，直径有大的、小的也有似针状丛生孔形。

气孔通常具有干净而光滑的内孔面，有时被一层氧化皮所覆盖。

光滑的孔内颜色一般是白色，或带有一层暗蓝色，有的气孔内壁还有一个或几个小铁豆豆，常把这种气孔称作“铁豆气孔”。

距铸件表面很近的气孔，又叫“皮下气孔”，往往通过热处理、清滚或者机械加工后才被发现。

还有一种常见的气孔，叫做“气缩孔”，是气体和铸件凝固时的收缩而共同促使其产生的，形状又有其特殊性。

铸钢和高牌号铸铁都常出这种名称的缺陷，但形成的机理有所差异。

气孔和缩孔是可以区别开的，一般说来气孔是圆形或梨形的孔洞，内壁光滑。

而不像缩孔那样内表面比较粗糙。

二、气体的来源各类铸造合金在熔炼及成型过程中，总要和气体相接触的，气体就会进入并以各种形式存在于合金中，气体来源是多方面的，归纳起来，主要来自以下几个方面：1、原材料带进的。

各种铁类、铁合金、燃料、熔剂等，自身就含有气体，有的带有雨雪潮湿，有的锈蚀，有的带有浊污，在熔炼过程中都有可能产生气体，其中一部分就会滞留在合金液中。

气孔运动机理？气孔主要受保卫细胞的液泡水势调节，但调节保卫细胞水势的途径比较复杂。

淀粉—糖互变学说：保卫细胞光合作用消耗CO2，细胞质PH↑，淀粉水解，可溶性糖增加，细胞水势↓，吸取水分，气孔张开。

K吸收学说：保卫细胞质膜上的ATP 质子泵，H分泌出保卫细胞，PH↑，质膜超极化，质膜内侧电视变得更负，K从表皮细胞通过K通道进入保卫细胞，液泡水势降低，吸水张开。

苹果酸生成学说：保卫细胞在PEP唆激酶作用生成苹果酸，进入液泡，水势↓，吸水气孔张开，开放气孔时保卫细胞淀粉含量下降而苹果酸的含量升高。

C4植物具有较高光合速率的因素？1、C4植物的光合速率比C3快很多。

2、C4植物的PEP 羧化酶活性较强，对CO2的亲和力很大。

3、C4植物的光呼吸酶主要集中在维管束鞘薄壁细胞中，光呼吸就局限在维管束鞘内进行，他外面的叶肉细胞，具有对CO2亲和力很大的PEP酶，即使光呼吸在维管束鞘放出CO2，也很快被叶肉细胞再次吸收利用。

4、鞘细胞中的光合产物就可就近运入维管束，从而避免了光合产物积累对光合作用可能产生的抑制作用。

生长素的生理作用？1：促进作用：促进雌花增加，单性结实，子房壁生长，细胞分裂，维管束分化，光合产物分配，叶片扩大，茎伸长，偏上性生长，乙烯产生，叶片脱落，形成层活性，伤口愈合，不定根形成，种子发芽，侧根形成，根瘤形成，种子和果实生长，座果，顶端优势。

2、抑制作用：抑制花朵脱落，侧枝生长，块根形成，叶片衰老。

逆境对植物的伤害①逆境可使细胞脱水，膜系统破坏，一切位于膜上的酶活性紊乱，各种代谢活动无序进行，透性加大。

②逆境会使光合速率下降，同化物形成减少，因为组织缺水引起气孔关闭，叶绿体受伤，有关光合过程的酶失活或变性。

③呼吸速率变化，其变化进程因逆境种类而异。

冰冻、高温、盐渍和淹水胁迫时，呼吸逐渐下降；零上低温和干旱胁迫时，呼吸先升后降；感染病菌时，呼吸显著增高。

④逆境诱导糖类和蛋白质转变成可溶性化合物增加，这与合成酶活性下降，水解酶活性增强有关。

光照条件下气孔运动的机理
气孔机理是植物内部气体交换的主要途径之一，气孔的开启和关闭由其内部的光变化机制控制。

气孔的机理会自动受到光照条件的影响，典型的表现为无光的植物储气，在植物有光照条件下植物会释放气体，开启气孔。

光有两种植物所特有的敏感性植物激素来调节气孔的大小，分别是：紫外光敏感的花粉激素（FAR）和紫外光敏感的细胞分裂素（CSL）。

在无光条件下，这两个植物激素不活跃，气孔勃勃封闭，气体存储在植株内部。

当受到光照，如紫外光，CSL就开始活跃，FHRA就开始产生，使植物皮层的细胞发生变化，气孔就会打开，释放较多的气体，调节植物的内部环境。

当bo辐射达到一定强度后，促使气孔关闭，即起到调节植物温度的作用。

当紫外光强度超过最大值Z直接引起气孔对光的大范围关闭，植物细胞会渐渐缩小，最后气孔关闭，以防止水分迅速流失。

然而，当太阳光照射植物下，气孔能扩大到气孔宽度最大程度，当光照强度超过一定阈值时，气孔相对而言是完全关闭的，不再进行气体散发。

另外，在不同光照强度下，植物的表型会有所变化，植物细胞顶端油脂泡膨胀，但当光强超过气孔敏感阈值，植物细胞内气体膨胀现象消失，气孔关闭，植物表型逐渐发生变化。

总之，植物在光照条件下的气孔运动，受到光传导、光敏性植物激素和不同光照的复合影响，能够帮助植物调节不同光照下的环境，使生存环境得以调节。