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第一章 水分代谢 ppt课件

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第一章植物的水分代谢

第一章植物的水分代谢

第二节 植物细胞对水分的吸收
一、 5.相邻细胞水分移动的规律： 水分总是从水势高的部位向
水势低的部位流动。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式：
方式
渗透吸水 吸胀吸水
代谢吸水
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式：
1.渗透吸水：由于ψw的下降而引起 细胞吸水。是含有液泡的细胞吸水 的主要方式。
当外界溶液浓度小于细胞液浓度时 （低渗溶液），细胞发生质壁分离复原。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式：
2.吸胀吸水：依赖于低的ψm而引起的吸 水。是无液泡的分生组织和干燥种子细 胞的主要吸水方式。
原理：淀粉、纤维素和蛋白质这些亲
水性物质吸水而膨胀。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式： 3. 降 压 吸 水 ： 由 ψp 的 降 低 而 引 发的细胞吸水。蒸腾过旺盛时， 可能导致的细胞吸水方式。
第一章
植物的水分代谢
目的要求：
通过本章学习，主要了解植物对水分的 吸收、运输及蒸腾的基本原理，认识维持植 物水分平衡的重要性，为作物合理灌溉提供 理论基础。
本章重点： 1.植物细胞和根系对水分吸收机制。 2.植物蒸腾作用的调控、气孔运动机
制及其调控。
水是植物的一个重要的先天环境 条件,没有水就没有生命,也就没有植 物。植物的水分代谢包括：
水水 水 水 分分 分 分 的的 的 的 吸运 利 散 收输 用 失
第一节 水分在植物生命活动中的重要性
一、植物的含水量 植物的含水量一般占组织鲜重的70%~90%。它
随植物种类、植物组织以及外界环境条件而变化。 1、 不同植物：
水生植物：在90%以上； 中生植物：70% ~ 90%； 旱生植物：低于中生植物； 地衣：6%。 2、同一植物生长在不同环境中,含水量有差异。 3、不同发育时期、不同器官和组织中，含水量不同。

植物生理学第1章水分生理ppt课件

植物生理学第1章水分生理ppt课件
2019/12/27
本章内容
第一节 植物对水分的需要 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 蒸腾作用 第五节 植物体内水分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
2019/12/27
§ 1、植物对水分的需要
1、1植物的含水量
⑴不同植物的含水量不同。
• 水生植物90%；旱生地衣6%，一般植物55~85%
本书内容
• 第一篇 植物的物质生产和光能利用
包括水分生理、矿质营养和光合作用
• 第二篇 植物体内物质和能量的转变
包括呼吸作用、有机物代谢（次生代谢）、有 机物运输。
• 第三篇 植物的生长发育
包括信号转导、生长物质、光形态建成、生长生 理、生殖生理、成熟和衰老、抗性生理。
2019/12/27
• 代谢（metablolism）：是指维持各种生命活动 （如生长、发育、繁殖和运动）过程中化学变化 （包括物质合成、转化和分解）的总称。
•水分通过水孔蛋白迁移 的速度远远大于通过脂 双分子层的速度。
2019/12/27
水分跨膜运输途径示意图（Buchanan et al. 2000） A．水分子通过水孔蛋白形成的水通道
2019/12/27 B．水分子通过膜脂间隙进人细胞
水孔蛋白的结构（依据Buchanan et al. 2000修改）
三、渗透作用（osmosis） 动力为水势梯度。 水势的概念及水的迁移
1、自由能、化学势、水势
1. ）自由能(free energy):体系内可以用于做功的能量。而束缚 能(bound energy)是不能用于做功的能量。
2. ）化学势( chemical potential):指一个体系中，在恒温恒压下 1mol某物质的自由能(偏摩尔自由能)，用μ表示。它衡量物质 反应或做功的能量。规定纯水的化学势为0焦耳/摩尔（N m/mol）。

一章水分代谢ppt课件

一章水分代谢ppt课件

3. ψg （重力势）
重力势是指由于高度的存在而使水势增 加的值。规定海平面上的重力势为0，则 10米高的水其水势为ρgh=0.1MPa,从实验 室角度出发，重力势比较小因而认为可以 忽略。
质壁分离时：Ψ=Ψs
注意：
水势是决定水流方向的，水分总是从水势高的体 系流向水势低的体系。
如下题： 有一个充分吸水的细胞，将其放在比其细胞液浓
"Vorlesungen über Pflanzenphysiologie " (Lectures on Plant Physiology; 1882, 1887),
Julius von Sachs (1832 - 1897)
Wilhelm Pfeffer (1845-1920)
"Lehrbuch der Pflanzenphysiologie" ("Textbook of Plant
• 另外，凯氏带也能阻止已经进入中 柱的物质渗回皮层和土壤中。
如果将内皮层细胞放入高渗溶液中， 使其发生质壁分离时，结果只有在凯氏 带处的质膜仍与细胞壁紧连在一起，而 细胞的其它部位均发生正常的质壁分离， 这种独特的现象，称为“带外质壁分离”
例：以下有关凯氏带的叙述哪些是不正确的：
3.水势： (水分能量状态的概念)
为体系中水的化学势与同温同压下纯水化学势的差 除以水的偏摩尔体积；或称为偏摩尔体积水的化 学势，用Ψ表示。
Ψ= Ψs+ Ψp+ Ψg(渗透势+压力势+重力势)
单位：帕斯卡(Pa),巴(1bar=105Pa),Mpa, atm
规定纯水的水势为0，而水总是从水势高处向水势 低处流。
C
微 型 压 力 计 法 测 压 力 势

01 水分代谢[1][1] (PPTminimizer)

01 水分代谢[1][1] (PPTminimizer)

中柱无机 盐和有机 物浓度
根压产生的机理
根部导管四周的活细胞由于新陈代谢，不断向导管分泌无机 盐和有机物，导管的水势下降，而附近活细胞的水势较高， 所以水分不断流入导管。 同样道理，较外层细胞的水分向内移动。因而水分就不断由 水势高的皮层通过渗透作用进入导管，依次向地上部分运 输。这种由于水势梯度引起水分进入中柱后就产生一种静 水压力，即根压。
pi淀粉磷酸化酶ng1pphstarchsugarconversiontheory气孔关闭黑暗保卫细胞呼吸作用产生co细胞内ph淀粉磷酸化酶合成活性g1p合成为淀粉水势提高保卫细胞失水膨压气孔开放光照保卫细胞光合作用消耗co细胞内ph淀粉磷酸化酶水解活性淀粉水解为g1p水势下降保卫细胞吸水膨压保卫细胞气孔开气孔闭外副卫细胞内副卫细胞气孔开放和关闭时的保卫细胞的副卫细胞k和ph变化示意图ph578ph519积累学说气孔开放光照暗保卫细胞光合呼吸作用产生atp和苹果酸质膜atpase水解atp苹果酸解离产生h进入保卫细胞水势下降保卫细胞吸水膨压atpaseatp苹果酸代谢学说光下保卫细胞光合作用co降低ph升高pepc活性增强pepoaa苹果酸胞吸水膨胀气孔打开光照保卫细胞进行呼吸作用光合作用co降低光合磷酸化氧化磷酸化淀粉ph升高水解empatppeppepc苹果酸光活化hatpe糖苹果酸k保卫细胞水势下降排出向周围细胞吸水膨压升高气孔张开气孔运动机理影响光合作用叶子水分状况的因素等均可影响气孔运动
压力的存在而引起的水势增加值。
一般情况下，压力势为正值；
质壁分离时，压力势为零；
剧烈蒸腾时，压力势为负值。
Ψg ：重力势（gravity potential) ,
重力势是水分因重力下移与相反力量相等时的力量。
重力势依赖参与状态下水的高度，水的密度和重力 加速度。 水分在平移时，重力势通常省略不计。

1专题. 植物水分代谢(36张PPT)

1专题. 植物水分代谢(36张PPT)
往比较复杂，因此判断影响蒸腾情况时，应注意区 分主要因素及非主要因素，以得到正确结论。
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【四】根压
1.根压的产生 根压是植物体除蒸腾作用外第二个为水分逆重力流动 提供动力的过程。根压指的是植物通过消耗能量，通 过主动吸收离子，水分随浓度差往上沿木质部运动的 生理过程。根吸收离子的结果，造成根的内皮层离子 浓度高于外面。水分自然会随浓度梯度往中柱流动， 进入木质部，被往上引导到植物其他器官。
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课堂练习
1.（07年全国联赛）下列植物的干种子，吸水力最强的是
A.花生
√B.大豆
C.小麦
D.玉米
2.（05年全国联赛）生长在岩石上的一片干地衣和生长在
地里的一株萎蔫的棉花，一场阵雨后，两者的吸水方式
A.都是吸胀作用
√B.分别是吸胀作用和渗透作用
C.都是渗透作用
D.分别是渗透作用和吸胀作用
干地衣细胞： 无大液泡 棉花细胞： 有成熟大液泡
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【三】蒸腾作用
3.影响蒸腾作用的因素
决定蒸腾速率大小的因素主要包括两个方面，一是扩 散力，二是扩散阻力，这可用公式表示：
蒸腾速率=扩散力/扩散阻力 扩散力越大，蒸腾越快，扩散阻力越大，蒸腾越慢。
上式中扩散力一般由气孔下腔中水蒸气分压与大气水蒸气分压的差值 决定，差值越大，扩散力越大（即气孔下腔与大气ψw差越大，扩散力越 大）。 扩散阻力主要包括界面层阻力和叶中阻力两部分，界面层阻力是指叶 表面滞留一层水蒸气分子增大了气孔下腔中水蒸气分子向外扩散的阻力， 而叶中阻力主要是气孔阻力，即气孔开度大小对水蒸气扩散的阻力。 很显然，凡是影响扩散力及扩散阻力的因素均会影响蒸腾速率。
1.水势
水的偏摩尔体积 水分移动方向由水势（Ψw）决定，水分总是从Ψw高 处向低处转移。 Vw是指1mol水中加入1mol某溶液后，该1mol水所占 的有效体积。 Vw 与Vw（纯水摩尔体积）相差很小，可用Vw代替Vw。

植物生理学课件-01水分代谢共115页文档

植物生理学课件-01水分代谢共115页文档
物质总是从化学势高的地方自发地转移到化 学势低的地方，而化学势相等时，则呈现动 态平衡。
水的G(自由能) 1mol水的G
μw △μw= μw - μ˚w
△μw
Ψw ＝ Vw，m
水势（water potential）：用来衡量水分反应 或作功能量的高低，每偏摩尔体积水的化学势差。
偏摩尔体积（partial molal volume） 在 一定温度、压力和浓度下，1 摩尔某组分 在混合物中所体现出来的体积，称为该组 分在该条件下的偏摩尔体积。偏摩尔体积 的单位是m3·mol-1。
6个跨膜螺旋与两个保留的NPA（Asn-Pro-Ala）残基的水孔蛋白的结构
水孔蛋白的生物学意义：
◇快速灵活地调节水孔蛋白的基因表达，调控转录水平， 控制水孔蛋白的合成速度。
◇ 水孔蛋白的活化依靠磷酸化(及脱磷酸化)作用来调节。 如依赖Ca2+的蛋白激酶可使其丝氨酸残基磷酸化，水孔蛋白的 水通道加宽， 水集流通过量增加。如除去此磷酸基团，则水通 道变窄，水集流通过量减少。
农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之一， 农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”。
1 植物对水分的需要
1 植物的含水量
不同植物含水量不同 水生植物——鲜重的90％以上 地衣、藓类——仅占6％左右 草本植物——70％～85％ 木本植物——稍低于草本植物。 一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿 > 向阳、干燥环境 同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶——60％～90％ 树干——40～50％ 休眠芽——40％ 风干种子为8％～14％
偏摩尔体积的单位为m3／mol， 两者相除并化简，得N／m2，成为压力单位帕Pa 这样就把以能量为单位的化学势转化为以压力为

植物的水分代谢PPT课件

水分是构成细胞质的主要成分 70－90% 水分是代谢作用中的反应底物 脱氢反应，光合作用 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 水分能保持植株的固有姿态 水具有特殊的理化性质
（1）高比热, 利于体温稳定 （2）高气化热, 避免高温伤害 （3）具极性, 原生质胶体稳定 （4）表面张力大, 利于吸附和运输 （5）透光性好, 利于光合作用
对一种溶液来说， ψw = ψs
对植物细胞来说， ψs主指液泡中细胞液溶 质颗粒存在而降低的水势， ψs 〈 0 ，负值
ψs大小取决于溶质颗粒总数
1 M蔗糖ψs > 1M NaCl ψs （电解质）
返回
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❖压力势 —由于细胞壁压力的存在，而使 水势发生的变化。（压力对水势的影响）
（1） ψp 〉0，正常情况，压力正向作用细胞， 增加 ψw （2） ψp〈 0，叶片剧烈蒸腾，压力负向作用 于细胞，降低ψw （3） ψp = 0，质壁分离时，壁对质无压力
透 力质 力 势 势 势势 势
返回
渗透势(osmotic potential) ψs
概念
亦称溶质势(solute potential), 是由于
溶质颗粒的存在而降低的水势值 负值
ψs = －iCRT
i：溶质解离系数 T：热力学温度
R：气体常数 C：溶质浓度
Ψs主要决定于溶质颗粒（分子、离子）总数
返回
充分饱和的细胞:
ψw = 0 ψs = -ψp
蒸腾剧烈时：
ψp < 0， ψw < ψs
细胞是一个自动调节的渗透系统
返回
➢多个细胞
植
地上比根部低
物 上部叶比下部叶低
器
官 在同一叶子中距离
之 主脉越远则越低

《水分代谢》PPT课件


水势(water potential)就是每偏摩尔体积水 的化学势。就是说，水溶液的化学势(μw)与 同温、同压、同一系统中的纯水的化学势
— 0 (μw )之差(△μw)，除以水的偏摩尔体积(Vw)
所得的商，称为水势。
概念
偏摩尔体积（partial molal volume）
在一定温度、压力和浓度下，1 摩尔某组 分在混合物中所体现出来的体积，称为该 组分在该条件下的偏摩尔体积。偏摩尔体 积的单位是m3· mol-1。
②根毛细胞壁的外部由果胶质组成，粘 性强，亲水性也强，有利于与土壤颗粒 粘着和吸水；
③根毛区的输导组织发达，对水分移动 的阻力小。
成熟区 (根毛区）
伸长区 分生区 根冠
图 2-4
根尖纵切
2.根系吸水的途径
质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙 等没有原生质的部分移动，移动速度快。 共质体途径：是指水分从一个细胞的细胞 质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细 胞质。移动速度较慢。 内皮层细胞壁上的凯氏带 水分只能通过内皮层的原生质体。即进 入共质体
)和压力势
(ψp)之间的关 系的图解
细胞初始质壁分离时：
ψp =0, ψw = ψ
充分饱和的细胞:
ψw = 0 ψ = -ψp
蒸腾剧烈时： ψp < 0， ψw < ψ
(3) 细胞间的水分移动
相邻两细胞的水分移动方向，决 定于两细胞间的水势差异。
水势高的细胞
水分
水势低的细胞
多个细胞, 植物器官之间, 地上比根部低。 上部叶比下部叶低 在同一叶子中距离 主脉越远则越低；
A
图2-3 水分跨过细胞膜的途径 A. 单个水分子通过膜脂双分子层扩散 或通过水通道 B．水分集流通过水孔蛋白形成的水通道
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2020/10/28
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reason: n H2O≒(H2O) n +heat
（2）高比热 （3）高汽化热 （4）内聚力(Cohesion):液体状况下同类分子间的
吸引力叫内聚力 ，水的内聚力可达30MPa. （5）粘附力(adhesion):液相与固相间的吸引力叫
粘附力或附着力
• 原因：水是极性分子，与其它极性分子形成氢 鍵。
植物生理学
Plant Physiology
2020/10/28
1
绪论
一．植物生理学的概念和内容
1. 概念：研究植物生命活动规律 的科学。
生命活动：水分代谢、矿质代谢、光 合作用、呼吸作用、种子萌发、营养 器官的生长、生殖器官的形成，开花、 传粉、受精、成熟衰老过程。
2020/10/28
2
精品资料
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Байду номын сангаас
Justus von Liebig
(1803-1873)
Organic Chemistry in its Application to Agriculture and Physiology.
Development of the mineral nutrient theory of
2020/10p/28lant nutrition.
2020/10/28
18
毛细现象
2020/10/28
h=2Tcos/rg=14.9×10-6/r
19
6) 水是不可压缩的 7) 水是极好的溶剂 8) 水合作用 9) 透光性强
2020/10/28
20
3 水分的迁移方式
• 扩散(diffusion) • 集流(bulk flow) • 渗透(osmosis)
------Recherches Chimiques
sur la Vegetation"
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Jean-Baptiste BOUSSINGAULT
(1802 - 1887)
The carbon in plants did come from atmospheric CO2 , but nitrogen came from the soil.
• 特点：是植物体内水经木质部做长 距离迁移的主要机制，集流只与水 柱两端的压力差有关，而与浓度梯 度无关。
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2020/10/28
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1) 扩散
• 定义：物质从高浓度(高化学势)的区域向 低浓度(低化学势)区域自发的转移称为扩 散。
• 原理：分子随机热运动的结果，高浓度 区分子密集其相互碰撞的机会多，因而 向相反方面移动。
故：扩散仅适应于短距离水的迁移
2020/10/28
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2)集流
• 定义：指液体中成群的分子在压力 梯度下共同的移动
"Lehrbuch der Pflanzenphysiologie" ("Textbook of Plant
Physiology" ) ，1904
2020/10/28
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第一章：水分代谢
2020/10/28
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§1 水的结构与特性
1. 结构：水是极性分子，能形成分子间氢 键
2020/10/28
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2020/10/28
15
2. 水的特性
（1） 高沸点
Compare: CH4 16 CH3CH3 30 CH3CH2CH3 44 CH3CH2CH2CH3 58 CH3(CH2)3CH3 72
boiling point 36℃
but : water 18 boiling point 100℃
2020/10/28
1. 中国古代的植物生理学相关知识
商代甲骨文来便有记载，如：“贞禾有及雨？”，“雨弗足年”， “日若兹晦，惟年祸”。
西周的井田制
战国时《吕氏春秋》辩土篇“正其行，通其风”
西汉《氾胜之书》 “种瓠法”、施肥技术、粮食贮藏
北魏《齐民要术》嫁接技术
元《农书》
明《农政全书》
明《天工开物》
2. 西方古代的植物生理学
亚里士多德很早提出光是叶片变绿所必需的
古罗马人利用动物排泄物、矿物质作肥料
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(二)科学植物生理学的产生与发展
1. Van Helmont 的柳树实验
2. De Saussure “对植物的化学分析”、矿质 与光合的研究
3. G.Boussingault的砂培法,证明碳、氢、氧是 从空气和水中得来,而矿质元素是从土壤中得 来。
4. J.Liebig 化学肥料的创始人
5. J.Sachs 创建水培法、进行植物生长、光合 和矿质营养的研究，编写植物生理学讲义
6. W.Pfeffer出版植物生理学(1904)
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Dr Jean-Baptiste Van
Helmont (1577-1644)
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"Vorlesungen über Pflanzenphysiologie " (Lectures on Plant Physiology; 1882, 1887),
Julius von Sachs (1832 - 1897)
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Wilhelm Pfeffer (1845-1920)
2. 内容：三大内容：
代谢生理： 水分代谢； 矿质代谢； 光合作用； 呼吸作用
生长发育生理： 生长生理： 植物生长物质 植物生长规律
生殖生理： 开花生理 传粉、受精生理
成熟衰老生理 逆境生理：冷害；冻害；旱害；盐害；
涝 害；高温；病害；气体伤害
2020/10/28
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二、植物生理学的产生和发展
(一)古代的植物生理学
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2020/10/28
The decomposition of carbon dioxide by green plant parts was a process necessary for the continued life and growth of the plant
the great mass of the vegetative body was built up from the components of the atmosphere, it was clear that a part of the vegetable mass was derived from the fixation or utilization of the soil solution.