水在植物体中的代谢
植物的水分代谢
植物的水分代谢陆生植物是由水生植物进化而来的，因此，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。
植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下，才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。
所以说，没有水，就没有生命。
在农业生产上，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”，就是这个道理。
植物从环境中不断地吸收水分，以满足正常生命活动的需要。
但是，植物又不可避免地要丢失大量水分到环境中去。
这样就形成了植物水分代谢(water metabolism)的3个过程：水分的吸收、水分在植物体内运输和水分的排出。
植物对水分的需要一、植物的含水量植物体中都含有水分，但是植物体的含水量并不是均一和恒定不变的，因为含水量与植物种类、器官和组织本身的特性和环境条件有关。
不同植物的含水量有很大的不同。
例如，水生植物(水浮莲、满江红、金鱼藻等)的含水量可达鲜重的 90％以上，在干旱环境中生长的低等植物(地衣、藓类)则仅占6％左右。
又如草本植物的含水量为70～85％，木本植物的含水量稍低于草本植物。
同一种植物生长在不同环境中，含水量也有差异。
凡是生长在荫蔽、潮湿环境中的植物，它的含水量比生长在向阳、干燥的环境中的要高一些。
在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也甚大。
例如，根尖、嫩梢、幼苗和绿叶的含水量为60～90％，树干的为40～50％，休眠芽的为40％，风干种子的为10～14％。
由此可见，凡是生命活动较旺盛的部分，水分含量都较多。
二、植物体内水分存在的状态水分在植物体内的作用，不但与其数量有关，也与它的存在状态有关。
水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态，而这又与原生质有密切联系。
原生质的化学成分，主要是由蛋白质组成的，它占总干重60％以上。
蛋白质的分子很大，其水溶液成为高分子溶液，具有胶体的性质，因此，原生质是一个胶体系统(colloidal system)。
蛋白质分子形成空间结构时，疏水基(如烷烃基、苯基等)包在分子内部，而许多亲水基(如—NH，—COOH，—OH等)则暴露在分子的表面。
植物的水分代谢
二 水的生理生态作用
1、水是细胞质的主要成分 2、水是代谢过程的反应物质 3、水是物质吸收和运输的良好溶剂 4、水维持细胞的紧张度 5、水的理化性质给植物的生命活动带来了各种有利的 条件 6、水能调节植物周围的小气候
以水调温 以水调肥 以水调气 以水调湿
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3
三、水分在植物体内存在状况
1 植物体的含水量：不同种类、器官、年龄不同 2 水分存在形式：自由水、束缚水
2 质壁分离复原—把已发生质壁分离的细胞置于低渗溶液中，
溶液中的水分进入细胞， 液泡变大，整个原生质体慢慢恢复到原来状 态的现象。
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（四）植物细胞水势的组成：
Ψ w = ψs + ψ p + ψ m
Ψs ：渗透势 Ψp ：压力势 ψm ：衬质势
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渗透势—在某系统中，由于溶质颗粒的
存在,而使水势降低的值，又叫溶质势。
束缚水—被原生质胶体吸附不易流动的水 特性：*不能自由移动，含量变化小，不易散失
*冰点低，不起溶剂作用 *决定原生质胶体稳定性 *与植物抗逆性有关
4
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植物体内的含水量 （content of water in plant）
植物的种类不同含水量不同 同种植物的不同器官、年龄及生活环境，其含水量不同
3、集 流—指液体中成群的原子或分子（如组
成物质的各种组分）在压力梯度下共同的移动 现象。
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Section 2 Absorption of water by plant cells
主要有3种方式： 一、扩散 diffusion 二、集流 mass flow 三、渗透作用 osmosis
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Diffusion （dynamic from density）
植物的水分代谢解读
质壁分离（plasmolysis):植物细胞由于液泡失水而是 原生质体和细胞壁分离的现象 质壁分离的复原（deplasmolysis)
第二节 植物细胞对水分的吸收
4、细胞的水势
水势就是水的化学势。水流动需要能量，水用于做功的能量大小的 量度用水势来表示。一个系统中物质所含的能量可分为束缚能和自 由能两部分。束缚能是在恒温、恒压下不能做功的能量，而自由能 是在恒温恒压下用于做功的能量。只有自由能可用来做功，水只能 延着能量减小的方向移动，即从水势高向水势低的方向移动。
重力势ψ
g
：是水分因重力下移而引起水势降低的
力量，其大小取决于参考状态下水的高度（h）、
水的密度和重力加速度。
植物细胞水势的组分：
一个典型细胞的水势是由溶质势、压力
势、衬质势和重力势所组成。
ψ w =ψ
s
+ψ
p
+ψ
m
+ψ
g
对已形成中央大液泡的成熟植物细胞
来说，由于原生质仅为一薄层，液泡内的
大分子物质又很少，衬质势 ψ 为 ψ w =ψ 质势 ψ
水势的单位：兆帕（ MPa ）、帕（ Pa ）、巴
(bar)、大气压(atm)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105 帕
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
Ψp Ψw
Ψs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势 可用于判断水分迁移的方向。如：
1.
相邻细胞的水分转移：水分由水势高的细胞沿水势梯度流向 水势低的细胞。 植物体内的水分转移：植株地上部分的水势低于根系，故根 系水分可向地上部分运转。
2水在植物体中的代谢(二)水分的散失蒸腾作用课件华东师大版科学八年级上册
3、促进植物体内水分和无机盐的向上运输： 水分在植物体中上升的时候，也促使进
入根的无机盐随着上升，并进入植物体的各 个部分。
①散发热量，降低植物的温度； ②促进根对水分的吸收； ③促进水分和无机盐的向上运输。
蒸腾作用能有效降低叶片温度 ，是根吸收水的 主要 动力，有利于植物对水的 吸收和运输 和 对无机盐的 运输。
水分充足，气孔张开
水分不足，气孔闭合
蒸腾作用是一种复杂的生理过程。
建立假设：
光照强度 蒸腾作用 温度
空气湿度 空气流动速度
根吸收的水约有95 % ～ 99%从叶通过蒸腾 作用散失到体外。
蒸腾作用并不是在浪费水分，而是对植物的 生命活动具有重要的意义。
三、蒸腾作用对植物生命活动的意义
1、避免植物晒伤： 在炎热的夏天，太阳直射，气温很高， 但植物生长仍然
活动： 观察植物的蒸腾作用
1、在A、B两个量筒中加入等量清水 。 然后在A量筒中插入一根枝条 , 但B量筒中不插入枝条 。
A
B
活动： 观察植物的蒸腾作用
2、在上述两个量筒水面上加一层油， 你知道在水面上加一层油的目的是什么吗？
隔绝空气,减少水分的蒸发,防止外 来矿物质进入影响水的浓度,导致失水。
1、蒸腾作用：
水分以气体状态从植物体内散发到体外
的过程，称为蒸腾作用。
2、蒸腾作用的部位
蒸腾作用主要是通过叶片进行的；叶柄 和幼嫩的茎也能进行少量的蒸腾作用。植物 幼小时，暴露在空气中的全部表面都能蒸腾。
3、蒸腾作用的调节
水分的散失主要由气孔进行，植物能通过气孔 的张开与闭合来调节蒸腾作用的快慢，使植物体内 经常保持着适量的水分。
十分茂盛，并没有受到伤 害，这是因为植物的蒸腾作用带走 了相当多的热量的缘故。
植物生理学 2.水分代谢
原因：(F)
①根毛区有许多根毛，增大了吸收面积； 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。
二 根系吸水的途径
1、质外体途径 2、跨膜途径 3、共质体途径
三 根系吸水的动力
角质蒸腾 叶片蒸腾的方式 气孔蒸腾（主要方式）
（二）气孔蒸腾
一)气孔的形态结构及生理特点
1.气孔数目多、分布广 2.气孔的面积小，蒸腾速率高 3.保卫细胞体积小,膨压变化迅速 4.保卫细胞具有多种细胞器 5.保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微 纤丝结构 6.保卫细胞与周围细胞联系紧密
图2-6 气孔蒸腾的过程
（1）气孔的构造：(F)
由两个肾形的保卫细胞组成。
（2）保卫细胞的特点：外壁薄内壁厚；内有叶绿体；
有淀粉磷酸化酶。
（3）气孔运动：
（1）单位：巴（Pa）(帕)
1巴=0.987大气压=106达因/cm2
（10.2米水柱高）
（2）符号：Ψ （3）纯水的水势：0巴 （4）溶液的水势：为负值（小于0）（原因）
（水分的流动是由水势高处流向水势低处。）
小结：
纯水的水势定为零， 溶液的水势就成负值。 溶液越浓，水势 越低 。 水分移动需要能量。
土壤温度过高对根系吸水也不利。
原因：
①高温加速根的老化过程，吸收面积减少， 吸收速率也下降。
②温度过高使酶钝化，影响根系主动吸水。
４土壤溶液浓度
根系要从土壤中吸水，根部细胞的水势必须 低于 土壤溶液的 水势。
➢在一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较 高，根 系吸水；
➢盐碱土则相反
植物的水分代谢
2、化学势：一摩尔任何物质所具有的自由 能称为该物质的化学势(用μ来表示)。
单位J/mol
水的化学势用μw来表示
△ μw= μw- μw0
纯水的化学势规定为0，因此水的化学势差也可视 为水的化学势。
＊△3、水 势(Ψw)：
水势是每偏摩尔体积水的化学势（差）.单位J/m3
即同温同压下，一体系中水溶液的化学势（ w ）与纯水的化
一、植物的含水量 植物体都含有水，其含水量一般约占组织鲜重70%~90%。 但可因植物的种类、器官和组织、年龄、环境条件的不同
而有较大的差异。
植物种类： 水生90%>陆生(中生70-90%,旱生可以低至6%)； 草本>木本；
器官或组织：根尖、幼叶80~90%；树干 40~50%； 休眠芽40%；休眠种子10%~14%；
例溶2液：中细，胞体A积, 不S＝变－；4巴，若把它放入－2巴的 细中胞 ，B体,积S不＝变－；8巴，若把它放入－5巴的溶液 问A、B细胞的W， P 各为多少？若将A、 B细胞连在一起，问水分向何处流动？
例3：把植物组织放入一系列不同浓度的 蔗糖溶液里，当温度27℃，浓度0.55M时 ，此时溶液的浓度和细胞体积不再发生 变化，求植物组织Ψw？
4、重力势(Ψg):是指重力对水势的影响。 其值依赖于相对于参考状态而言水的高度、密度和重
力加速度。
高度每增加10米，水势增加0.1MPa
当在细胞水平考虑水分运输时， Ψg很小，常忽略， 此时典型细胞的Ψw=Ψs+Ψp+Ψm
已形成中央大液泡的成熟细胞，Ψm很小, Ψw=Ψs+Ψp
未形成液泡的细胞（风干种子）或干燥的土壤， Ψw=Ψm
水是许多生化反应的良好介质，如光合作用的碳同 化、呼吸作用的糖降解、蛋白质和核酸的代谢都 发生在水相当中；
植物的水分代谢
第5章植物的水分代谢生命离不开水，没有水就没有生命。
植物的一切正常生命活动，只有在细胞含有足够的水分条件下才能进行。
植物的水分代谢，包括植物对水分的吸收、运转、利用和散失的过程。
这一过程能否顺利进行，直接关系到植物生长的好坏，因此，了解植物水分代谢规律，对指导农业生产有着重要意义。
第一节水在植物生活中的重要性一、植物的含水耀植物的含水量因植物种类、器官和生活环境的不同而差异很大。
如水生植物的含水量可达鲜重的90％以上；而干旱地生长的地衣类仅占6％；草本植物的含水量占其重量的70％~80％，木本植物稍低于草本植物；根尖嫩梢、肉果类的含水量可达60％~90％，树干约为40％~50％；而干燥的种子其含水量只有10％~14％。
一般来说，生长旺盛和代谢活跃的器官水分含量较高，随着器官的衰老，代谢减弱，其含水量也逐渐降低(表5-1)。
表5-1 几种植物不同器官的含水量二、植物体内水分存在的状态水分在植物体内通常呈束缚水和自由水两种状态。
由于原生质胶体是由蛋白质等大分子化合物组成，其表面带有很多亲水基团(如NHl、0)c)H等)，所以能吸附水分子。
那些与原生质胶粒紧密结合而不能自由移动的水分子称为束缚水；而未与原生质胶粒相结合能自由移动的水则称为自由水。
自由水参与生理生化反应，而束缚水则不能。
所以当自由水/束缚水比值高时，细胞原生质呈溶胶状态，植物代谢旺盛，生长较快；反之，细胞原生质呈凝胶状态，代谢减弱，生长减慢，但抗逆性相应增强。
三、水在植物生活中的重要性1水是原生质的重要组分原生质的含水量约为70％~90％左右。
水使原生质呈溶胶状态．从而保证了代谢活动的正常进行。
水分减少，原生质趋向凝胶状态，生命活动减弱．如休眠种子。
如果植物严重失水，可导致原生质破坏而死亡。
2水是代谢作用的介质水分子具有极性，是自然界中能溶解物质最多的良好溶剂。
植物体内离子和气体的交换，有机物的合成和分解，矿物质和有机物的运输都必须在有水条件下进行。
第八章 植物的水分代谢
第八章植物的水分代谢一、内容提要（一）基本知识体系水是地球上所有生命得以生存的一个必不可少的条件。
水分在植物体内主要以束缚水和自由水两种状态存在。
自由水含量越大，代谢越旺盛。
束缚水含量相对较多，植物抵抗不良环境的能力增强，常以束缚水／自由水的比率作为衡量植物抗性强弱的指标之一。
细胞是植物水分代谢的基本单位，植物细胞吸收水分的方式有三种：有液泡的植物细胞主要靠渗透作用吸水；没有液泡或未形成液泡的细胞，靠吸涨作用吸水；此外，细胞还有代谢性吸水。
在这三种吸水方式中，以渗透性吸水为主。
典型的植物细胞水势由三部分组成，即ψW = ψS + ψP + ψm 。
植物细胞水分得失情况决定于细胞与其环境之间的水势梯度，如果细胞水势高于环境水势，细胞失水；反之则细胞吸收水分。
植物细胞之间和组织之间的水分流动同样遵循这样的规律。
根系是陆生植物吸收水分的主要器官。
根的各部分吸水能力并不相同，其中根毛区吸水能力最大。
根系吸水方式主要有主动吸水和被动吸水。
主动吸水是由根代谢活动而引起的吸水过程，根压是植物主动吸收水分的主要动力。
被动吸水是由于植物地上部蒸腾作用而引起的根部吸水，蒸腾拉力是植物被动吸水的主要动力。
植物根系主动吸水和被动吸水所占比重因植物蒸腾强度而不同。
植物根系吸水除了受内部因素(如根系发达程度和根系代谢作用强弱等)影响外，还受周围环境因素的影响，如蒸腾速率、土壤水分、土壤温度、土壤通气状况、土壤溶液浓度等。
植物吸收的水分中，绝大部分水都会通过蒸腾作用排出体外。
植物主要通过叶片进行蒸腾作用。
蒸腾作用有皮孔蒸腾、角质层蒸腾和气孔蒸腾三种，气孔蒸腾是植物蒸腾作用的主要形式。
气孔是由叶表皮组织上的一对保卫细胞构成的一个特殊小孔结构，其扩散完全符合小孔扩散定律。
有关气孔运动的机理主要有：淀粉与糖转化学说、K＋泵学说、苹果酸代谢学说、玉米黄素学说。
影响气孔运动的因素有光照、CO2、温度、水分和植物激素。
蒸腾作用的影响因素有气孔频度和大小、气孔下腔体积及叶片内部面积等内部因素及光照、温度、湿度等外部因素。
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典型题析
1、水分主要是在根、茎、叶的 ＿导＿管＿ 中进行 运输的。 2、田间一次施用化肥过多，作物会变得枯萎发黄， 俗称“烧苗”其原因是（ B ）。 A.细胞从土壤中吸收养分过多； B.根细胞不能从土壤中吸水； C.根系加速了呼吸作用，释放的能量过多； D.根系不能将水向上运输。
3、下图是三个相邻的植物细胞，以及它们之间水分流 动方向的示意图。图中三个细胞的细胞液，在浓度上 的关系是（ B ）
2.利用
参与光合作用和呼吸作用等代谢 活动(1-5%)
蒸腾散失(95-99%)
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水分的散失——蒸腾作用
蒸腾作用是怎样进行的 植物通过叶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中的导管运送到叶组织的
液态水，一部分进入叶肉细胞，一部分以气 态水形式散发在气孔下腔中。这些气态水在 气孔下腔中几乎呈饱和状态，蒸汽压很大。 当气孔下腔中的蒸汽压大时，叶内的气态水 就通过气孔向叶外扩散。植物体主要以这种 形式散失水分。
散失方式: 蒸腾作用——水分以气体状态从植物体 内散发到体外的过程
散失水分的主要器官: 叶(气孔)
气孔 保卫细胞 表皮细胞
植物通过 气孔的张 开与闭合 来调节蒸 腾作用的 快慢，使 植物体内 经常保持 着适量的 水分。 8
蒸腾作用的意义
蒸腾作用是植物吸收和运输水分的主要动力 蒸腾作用促进无机盐的运输 蒸腾作用降低叶片的温度，避免阳光灼伤
谢谢
1. 植物细胞吸水和失水的条件 细胞吸水： 细胞液浓度大于外界溶液浓度。 细胞失水： 细胞液浓度小于外界溶液浓度
2. 植物体的吸水 一般的说，根毛细胞的细胞液浓度大于土壤溶 液浓度，根毛细胞吸水。
水分的运输、利用和散失
1.运输
途径: 水
根毛 细胞
根部 导管
茎部 导管
叶及 其它 部位
水分进入根毛细胞以后，经过皮层，最后进入 导管，再由导管运输到茎、叶等器官，供整个 植物体的全部细胞所利用
水在植物体中的代谢
主讲老师： 牟英峰
学习目标
• 植物对水分的吸收、运输和利用 • 水分的散失——蒸腾作用 • 合理灌溉
植物吸水的部位 吸水的主要器官是 根 根吸水的主要部位是根尖的 根毛区
3
根毛吸水的原理
根毛是根的表皮细胞向外突 起形成的，根毛的细胞壁很薄， 细胞质很少，液泡很大。这样的 结构很适合吸收水分。根毛在土 壤中与土壤颗粒紧密地贴在一起， 土粒之间的水分含有无机盐等物 质，这样的液体称为土壤溶液。
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合理灌溉
我国的粗放农业，每年 农田灌溉要用掉大量的水。 传统的灌溉手段（漫灌）， 用水量大，水的利用率很 低。
因此，为了节约 用水，一些地区根据 农作物的需水规律， 采用了喷灌、滴灌等 先进的灌溉技术。
合理灌溉:就是指根据植物的需水规律适时 地、适量地灌溉，以便使植物体茁壮生长，并 且用最少的水获取最大的效益。
A、甲＞乙＞丙
B、甲<乙<丙
甲
C、甲＞乙，且乙<丙
乙
D、甲<乙，且乙＞丙
丙
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4、蒸腾作用指的是（ D ） A、叶片呼出二氧化碳的过程 B、气孔释放氧气的过程 C、叶片排出二氧化碳和氧气的过程 D、水分以气体状态从体内散发到体外的过程
学习小结
重点： 蒸腾作用 植物对水分的吸收、运输和利用
理解 合理灌溉