植物生理_001

㈤、细胞间水分的移动
水势高低影响水分移动的方向与速度
水势梯度：通常：土壤>根系>茎>叶
雨水充足时：土壤<根系<茎<叶（暂时）
特殊：土壤溶液浓度过高—>？
二、细胞的吸涨作用
亲水胶体吸水膨胀。 蛋白质、淀粉、纤维素 ——————————>降低
三、细胞的 代谢性吸水：能量，通过质膜
机理尚无可靠的解释
四 、水分进入细胞的途径
㈣、 胞饮作用 定义： 1. 需能 2.非选择性 3. 吸收大分子 甚至病毒、细菌.. 4. 不是主要吸收过程，特殊时才发生 5. 吸收物质的两个去向：囊泡溶解；液胞
类似于溶酶体
第三节 Байду номын сангаас物对矿质元素的吸收
＼
特点： 对盐分和水分的相对吸收 1. 有关：溶解；随水流一起进入根部自由空间；盐吸 收促进水吸收；水充足，有利于肥料的吸收
㈢、离子泵运输：
离子泵运输学说:ATP酶—降解ATP—驱动离子运输
主：质子泵
1. 质子泵： 2.l 质子泵运输学说： 生电质子泵：多数资料表明是H+-ATP酶 内容 1.分解ATP→H+外运 质子浓度梯度与膜电位梯度 2.通道蛋白（运输蛋白）将H+ 运进；并伴随协同 运输阳离子： 同向运输，初级主动运输与次级主动运输
（二）、
蒸腾拉力
根部被动吸水， 实验证明：麻醉的、死亡的、或无根的枝条吸水 插花
第四节 蒸腾作用
一、 生理意义与作用部位 ㈠、 生理意义： 1. 水分运输与吸收的动力 2. 矿物质、有机质 3. 降温 速度与生长速度无关，而与环境有关
㈡、
、孔隙
部位：
幼小的植株： 长大的植株：1.气孔 2. 皮孔（0.1%）3.角质：果胶 但对于一些特殊的生态类型，角质蒸腾也占相当的比
1.氧化磷酸化：ADP+Pi ATP 2.转磷酸作用：ADP+1，3-二磷酸甘油酸
ATP
第五节、矿物质在植物体内的运输及分布
一、运输： inc：向上、向下运输以及地上部分的分布及以后的再次 分配等等 1.形式：eg：N：Aa、酰胺 P：H3PO4及少量有机磷化合物（根内合成） S：SO42-、少量Met及GSH 金属：离子（从根部随蒸腾流上升or按浓度扩散 ） 2.途径：应用放射性同位素实验 1.42K柳茎实验：根p49 结论： 2.32P棉花茎实验： 叶 结论： 3.速度：30-100cm/hr
例。
一、
气孔蒸腾
气孔：水、氧气、CO2—>蒸腾、光合、呼吸 ㈠、 小孔扩散原理： 气孔符合小孔扩散原理 ㈡、 气孔运动 保卫细胞：肾形（稻、麦等哑铃形）….. 1.体积小 2.含叶绿体， 原因：吸水膨胀与失水收缩
㈣、影响气孔运动的因素
1.光强….光补偿点下光强气孔关闭 光质：蓝、红光最好 2.温：适度范围内：↑气孔开度↑；30℃最高；↓气 孔开度↓；低温不能很好开启 3.气：CO2：低浓度张开；高浓度关闭 4.湿：叶片含水量正常： 蒸腾剧烈时：失水 关闭 久雨后：饱和，被表皮挤压，关闭 5.化学物质：改变膜透性、阻止光合作用
方式：简单扩散 杜南平衡、载体运输、离子泵运输、胞饮作用
㈠简单扩散： ㈡杜南平衡：前提：细胞内存在不扩散离子
㈡、载体运输
载体运输学说：
载体蛋白类型： 1.单向运输载体：如Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+ 等 2.同向运输器：H++其他离子or 分子， 如Cl-、NO3-、NH4+、PO43-、Aa、Sugar等 3.反向运输器： H++其他离子or 分子，
a. 来源：H4SiO4 b. 存 在 形 式 : 主 以 非 结 晶 水 化 物 形 式 （ SiO2.nH2O)沉积于内质网、细胞壁、和细胞间隙中 ，也可以与多酚类物质形成复合物称为细胞壁加厚 的物质，以增加细胞壁的刚性和弹性。 c. 生理作用？抗性 ㈡、微量元素（略） 7. Si:
第二节 植物细胞对矿质元素的吸收
第二节：植物细胞对水分的吸收
三种方式：渗透、代谢、吸胀
一、细胞的渗透性吸水 ㈠、自由能与水势 自由能、束缚能、化学势、 水势：每偏摩尔体水化学势 是相对值，是建立在化学势概念的基础上的，任何引 起化学势改 变的因素均可引起水势改变 纯水：0，溶液：<0 如：海水：-25bar， 1MKCl：-44.6bar 1M蔗糖：-26.9bar 不同环境下叶片的范围：完全膨胀的叶片：0 生长迅速、水分供应充足：-2~-8bar 生长缓慢、土壤干旱：-8~-15bar 水往低处流（水势）
（三）
二、根部对溶液中矿质元素的吸收 ㈠吸收区域：？？ ㈡吸收过程： 1. 把离子吸附到根部细胞表面： a：交换吸附， b：不需能量，（非代谢性） c：与温度无关 2. 离子由自由空间进入皮层内部： ３．遇到凯氏带，进入细胞，通过胞间连丝运输，最 终到达导管 三、根外施肥
四、影响根部吸收矿物质的条件：
㈠、渗透作用：
渗透作用 渗透势
㈡、植物细胞是一个渗透系统
1. 为什么？ 2. 渗透膜？ 3. 实验验证：质壁分离与质壁分离复原
㈢、细胞的水势
㈠、
细胞的水势
ψw=ψπ+ψP+ψM ψw： ψ π： ψP：一般>0，何时=0？何时<0？ ψM：<0 正常细胞中以上三者之间的关系： p11图1-2（具液胞） 1.处于液相中： 2.处于纯水中： 3.质壁分离临界状态时： 4.处于气相中：（剧烈蒸腾）
3.直接转化为氨甲酰磷酸： NH3+CO2+ATP NH2COOPi+ADP 4.与氨基酸直接结合形成酰胺：消耗ATP主谷氨酰胺 可以用以检测N肥是否充足
（四）生物固氮
固氮作用、工业固氮、自然固氮（闪电固氮、生物固氮 ） 1 3 （ 1 9） 1.固氮生物的类型 豆科根瘤菌 共生 非豆科的放线菌：如与松、云杉、葡萄等… 与满江红共生的蓝藻 厌氧、自养的巴氏梭菌 非共生 需氧、自养的固氮杆菌 光合细菌 化能自养细菌 蓝绿藻
交换吸附 主动吸收 内部、外部条件 ㈠温度：1.单峰曲线 2. 高温：酶 透性 3.低温：代谢弱 粘性 ㈡通气： 氧气 二氧化碳 ㈢溶液浓度：
㈣[H+]即pH值
pro. 两性电解质 离子的溶解状态：eg：Fe、PO4 、etc 为什么酸性土壤一般会缺少PO4 、K、Ca、Mg 等4元素？ 咸酸田，pH2.5~5.0, Al,Fe,Mn等溶解度加大，植物受 害 3. 微生物活动： pH低：根瘤菌死亡、固氮能力丧失 pH高：反硝化细菌发育良好 1. 2.
8.固氮酶可使 ：C2H2
C2H4
可用气相色谱法测定
9.H2
氢化酶
H++e 还原
Fd
10. H2 生物产能的一种方式
11. 固定1分子N2需16分子ATP
固定1gN2需12g有机物
如何减少能量损耗
二、硫酸盐同化 SO42-+ATP→APS PAPS→Cys、Met、 ATP
活化硫酸盐
三、磷酸盐同化
总反应式：NO3-+8e+NAD(P)H+9H+→NH4++3H2O+NAD(P)+
呼吸电子传递链 1.还原氨基化：消耗NADH
（三）氨的同化： 植物体内的NH3必须立即被同化，多余NH3抑制 NH3+α-酮酸+NADH+H+ 氨基酸
2.氨基交换作用：体内形成Aa的主要方式之一 须有转氨酶和磷酸吡哆醛参与
NH3 硝化作用 NO3 硝酸还原作用 NO2 反硝化作用） 中间物 （土壤细菌） N2
一般植物：最佳生育pH6~7 ㈤、离子间的相互作用：载体的竞争效应：
第四节：无机养料的同化
主 N、P、S 一、 N素同化 （一）植物的N源 l 21C的重点科研课题：合理利用氮肥及提高N素的利 用率 l 中国土壤耕作层含N量：0.06~0.1%，有效N：1% l 土壤中含N化合物：有机~、铵盐、硝酸盐 有机~：缓效N 1.不易或不能被直接利用 2.Aa及酰胺类可直接进入细胞（如细胞与组织 培养），但源有限 3.尿素：可直接~，但土壤中尿酶将之→NH3 无机：速效N ： 营养效应相似，但吸收利用上有差 异
植 物 生 理 学
北郊中学 姜文波
Welcome!
第一章：植物的水分代谢
研究内容：植物与水分的关系（作用、存在状况）、水 分代谢（吸收、运输、排出）
第一节：植物对水分的需要
一、植物的含水量： 与种类、器官、组织、代谢强度、环境条件有关 生命活动旺盛，水分含量较多：如种子萌发 二、植物体内水分存在状态 自由水→代谢强度→亲水胶体的两种状态：溶 胶与凝胶 结合水→抗性（干旱等） 三、水在生命活动中的作用： 1.成分 2. 反应物质 3. 吸收与运输的溶剂 4. 维持固有姿态——光、气
2. 无关：机理不同→量上不依赖
一、 ㈠、
（二）、
离子的选择吸收
1. 对同一溶液中的不同离子：载体，如番茄 ：Ca、Mg；水稻Si eg：p46，图2-13 2. 对同一盐分的阴阳离子：生理酸性盐、生 理中性盐、生理碱性盐 如何区分？ 另外：同一植物不同生长阶段对离子也有选择性 吸收
、 单盐毒害和离子对抗 1. 单盐毒害：定义；阳离子较明显 具体表现：根停止生长；生长区细胞壁黏液化， 细胞破坏，最后变成一团没有结构的东西 2. 离子对抗：定义；Ca-K；Ba-Na； 但Na、K之间、Ca、Ba之间不拮抗（同族之间 ） 3. 平衡溶液：定义；合适比例的多盐溶液，各种离子 的毒害作用已基本消除
第五节 植物体内水分的运输
土壤→根→茎、叶等→代谢、蒸腾、吐水等→空气 水分运输的途径 水分在植物体内的运输途径： 质外体、共质体 水分在茎、叶细胞内的运输途径： 1.经过死细胞：长距离 速度快 扩散 2.经过活细胞：短距离 速度慢 渗透