第二章植物的水分生理
第二章 植物的水分生理
水是生命的源泉，生命不仅发生于水的环境，而且生命过程必须在 水的环境中进行。 水是原生质的最主要成分，原生质的含水量大约在70-90%。在细胞 中物质的代谢、运输及生物体中细胞间的信号传递、物质运输都是 在水溶液中进行的。 水不仅是细胞内代谢反应的基质，而且直接参加了许多生物化学反 应。 细胞的含水量与其生理活动强弱常常是密切相关的。
植物体在一生中需要不断的吸收和散失水分。 水分吸收是其生命活动的需要，而水分散失也是植物必须的。 如，水分可以维持其适宜的体温，夏季炎热干燥的环境，叶片每小 时散失的水分相当于自身所含的全部水分，通过蒸发，将光照带来 的多余的热量散失掉，避免了温度升高的危害。在典型情况下，叶 片吸收的光能有约一半被这种方式消耗掉； 又如水分散失产生的蒸腾拉力，可将根系吸收的矿质元素带到地上 部。
维持导管水流的连续性。
水的内聚力 水分子间的氢键使水分子间存在很大的引力。
粘附力
液固相间引力，如水分子与导管壁表面分子之间存在粘附力。
4. 良好溶剂
水分子体积小、具有极性，是许多电解质和极性分子的良好溶剂， 是已知的溶解范围最宽的溶剂。 水分子可以在离子或极性大分子表面形成水合层，降低溶质分子间 的作用，促进溶解。
分生组织：通过细胞壁的果胶、纤维素，胞内蛋白质亲水胶体对水的 吸附力吸收水分，ψm是也是细胞水势的主要组分。
3. 降压吸水(negative pressure absorption of water)
指因ψp的降低而引发的细胞吸水。 ψp＜0，细胞水势更低，吸水力更强。
(三)细胞吸水过程中水势组分的变化
是指液体中成群的原子或分子(例如组成水溶液的各种物质的分子)在压 力梯度(要受两端压力势差控制。
植物生理学(王忠)复习思考题与答案
第一章植物细胞的结构与功能复习思考题与答案（一）解释名词原核细胞(prokaryotic cell) 无典型细胞核的细胞，其核质外面无核膜，细胞质中缺少复杂的内膜系统和细胞器。
由原核细胞构成的生物称原核生物（prokaryote）。
细菌、蓝藻等低等生物属原核生物。
真核细胞(eukaryotic cell) 具有真正细胞核的细胞，其核质被两层核膜包裹，细胞内有结构与功能不同的细胞器，多种细胞器之间有内膜系统联络。
由真核细胞构成的生物称为真核生物（eukayote）。
高等动物与植物属真核生物。
原生质体(protoplast) 除细胞壁以外的细胞部分。
包括细胞核、细胞器、细胞质基质以及其外围的细胞质膜。
原生质体失去了细胞的固有形态，通常呈球状。
细胞壁(cell wall) 细胞外围的一层壁，是植物细胞所特有的，具有一定弹性和硬度，界定细胞的形状和大小。
典型的细胞壁由胞间层、初生壁以及次生壁组成。
生物膜(biomembrane) 构成细胞的所有膜的总称。
它由脂类和蛋白质等组成，具有特定的结构和生理功能。
按其所处的位置可分为质膜和内膜。
共质体(symplast) 由胞间连丝把原生质（包含质膜，不含液泡）连成一体的体系。
质外体(apoplast) 由细胞壁及细胞间隙等空间（包含导管与管胞）组成的体系。
内膜系统(endomembrane system) 是那些处在细胞质中，在结构上连续、功能上相关，由膜组成的细胞器的总称。
主要指核膜、内质网、高尔基体以及高尔基体小泡和液泡等。
细胞骨架(cytoskeleton) 指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括微管、微丝和中间纤维等，它们都由蛋白质组成，没有膜的结构，互相联结成立体的网络，也称为细胞内的微梁系统(microtrabecular system)。
细胞器(cell organelle) 细胞质中具有一定形态结构和特定生理功能的细微结构。
依被膜的多少可把细胞器分为：①双层膜细胞器，如细胞核、线粒体、质体等；②单层膜细胞器，如内质网、液泡、高尔基体、蛋白体等；③无膜细胞器，如核糖体、微管、微丝等。
植物生理学习题
《植物生理学》习题集第二章植物水分生理一、名词解释（写出下列名词的英文并解释）自由水束缚水水势溶质势压力势衬质势扩散作用渗透作用半透膜吸胀作用代谢性吸水质壁分离质壁分离复原主动吸水被动吸水伤流吐水根压水通道蛋白共质体质外体蒸腾拉力蒸腾作用气孔蒸腾小孔定律蒸腾速率蒸腾效率蒸腾系数（需水量）水分临界期二、填空题1 水分在植物细胞内以和状态存在，比值大时，代谢旺盛。
2 细胞中的自由水越多，原生质粘性，代谢，抗性。
3 植物细胞自由水比束缚水比值低时，植物提高，而降低。
4 当植物体内自由水比值增加时，代谢活动，抗逆性。
5 自由水比束缚水比值的大小，常作为衡量植物和强弱的指标。
6 当细胞内自由水比束缚水比值增高时，原生质胶体的粘性，细胞代谢活动。
7 当细胞内束缚水比值上升时，原生质胶体呈态，代谢，抗逆性。
8 植物细胞吸水的三种方式是、和。
9 植物细胞内起半透性膜作用的部位是指、、三个部分。
10 在标准状况下，纯水的水势为。
加入溶质后其水势，溶液愈浓，其水势。
12 当相同质量的溶质加入水中时，溶质的分子量越大，其Ψs；溶质的分子量越小，其Ψs。
13 把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中，细胞通常表现；放在低水势溶液中，细胞常表现；放在与细胞水势相等的溶液中，细胞表现。
14 与纯水相比，含有溶质的水溶液的沸点，冰点，渗透势。
15 植物组织的水势由，和组成。
16 液泡化的植物细胞，其水势主要由和组成，而可以忽略不计。
17 茎叶的水势比根的水势；在同一根部，内侧细胞的水势比外侧细胞的水势。
18 分生组织主要依靠吸水，形成液泡的细胞主要靠吸水。
19 种子萌发时，原生质胶体变状态，这时其代谢，抗逆性。
20 下列吸水过程中水势的组分分别是: 吸胀吸水Ψw=；渗透吸水Ψw=；干燥种子吸水Ψw=；分生组织细胞吸水Ψw=；21 当细胞发生质壁分离时，压力势为，细胞的水势等于，当细胞水势等于零时，细胞的势和势相等，但方向。
22 当细胞处于质壁分离时，Ψp=, Ψw=；当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψp= , Ψw=；在细胞初始质壁分离与充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水，Ψs=,Ψp=, Ψw=。
植物生理学第二章-植物水分生理-六节-复习题
第二章水分生理第一节水分在植物生命活动中的作用（一）填空1. 植物细胞中自由水与束缚水之间的比率增加时，原生质胶体的粘性，代谢活性，抗逆性。
（二）选择题2．植物的下列器官中，含水量最高的是。
A．根尖和茎尖 B．木质部和韧皮部 C．种子 D．叶片（三）名词解释水分生理束缚水自由水（四）问答题1．简述水分在植物生命活动中的作用。
2．植物体内水分存在的形式与植物的代谢、抗逆性有什么关系？第二节植物细胞对水分的吸收（一）填空1.在标准状况下，纯水的水势为。
加入溶质后其水势，溶液愈浓其水势愈。
2.利用细胞质壁分离现象，可以判断细胞，测定细胞的。
3.由于的存在而引起体系水势降低的数值叫做溶质势。
溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小，因此，溶质势又可称为。
溶质势也可按范特霍夫公式Ψs＝Ψπ＝来计算。
4.具有液泡的细胞的水势Ψw＝。
干种子细胞的水势Ψw＝。
5．干燥种子吸水萌发时靠作用吸水，干木耳吸水靠作用吸水。
形成液泡的细胞主要靠作用吸水。
6．植物细胞处于初始质壁分离时，压力势为，细胞的水势等于其。
当吸水达到饱和时，细胞的水势等于。
7．设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为-1.6MPa，压力势为0.9MPa，乙细胞的渗透势为-1.3MPa，压力势为0.9MPa，甲细胞的水势是，乙细胞的水势是，水应从细胞流向细胞。
（二）选择题8．当细胞在0.25mol/L蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该细胞置纯水中会。
A．吸水 B．不吸水也不失水 C．失水9．当植物细胞溶质势与压力势绝对值相等时，这时细胞在纯水中：。
A．吸水加快 B．吸水减慢 C．不再吸水 D．开始失水10．植物分生组织的吸水依靠：。
A．吸胀吸水 B．代谢性吸水 C．渗透性吸水 D．降压吸水11．将Ψp为０的细胞放入等渗溶液中，其体积。
A．不变 B．增大 C．减少12．压力势呈负值时，细胞的Ψw 。
A．大于Ψs B．等于Ψs C．小于Ψs D．等于013．呼吸抑制剂可抑制植物的。
植物生理学02植物的水分关系
第二节 植物对水分的吸收
一、植物细胞的吸水
细胞对水分的吸收主要有渗透性吸水和吸胀吸水两种方式。
（一）细胞的渗透性吸水 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，称之为渗透作用。 渗透系统的条件：半透膜及半透膜两侧有浓度差
（图）。
A
B
糖液 半透膜 纯水
图 半透膜的渗透作用 .漏斗内未加糖时，液面与烧杯中的纯水相平 .漏斗内加糖后，渗透作用使烧杯内水面下降而漏斗内液面上升
. 植物细胞的水势组成 水势（Ψ）溶质势（Ψ）压力势（Ψ） 衬质势（Ψ）
（）溶质势
溶质势也称渗透势（Ψπ），是由于溶质颗粒 与水分子作用而引起细胞水势降低的数值，与溶液 中溶质颗粒的数目成反比，即溶质越多，溶质势越 小，水势越小。所以，溶液的浓度与水势成反比。 溶质势为负值。
（）衬质势
衬质势是指细胞中的亲水物质（如蛋白质、淀 粉粒、纤维素、核酸等大分子）对水分子的束缚而 引起水势下降的数值，因此也为负值。已形成液泡 的细胞，其亲水胶体已被水饱和，衬质势忽略不计。
（一）根系的吸水区域
根尖是吸水的主要区域。在根尖，位于伸长区后的 根毛区表皮细胞突起，形成大量根毛，这是根系吸水的 主要部位。
在未形成液泡之前细胞靠吸胀（涨）作用吸水， 如风干种子的萌发吸水。
（三）代谢性吸水
植物细胞利用呼吸作用产生的能量使水分 经过质膜进入细胞的过程，叫做代谢性吸水。
证据
当通气良好时，细胞呼吸加强，细胞吸水增强； 相反，减小氧气或以呼吸抑制剂处理时，细胞呼吸速率 降低，细胞吸水减少。
二、植物根系的吸水
一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透装置
细胞壁 （全透性） 细胞膜 原 液泡膜 生
质 细胞质 层 细胞液 细胞核
第二章 水分生理
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3．温度
▵ 气孔开度一般随温度的升高而增大。在30℃左右，气孔
开度达最大。
但35℃的温度会引起气孔开度减小。
低温下（如10℃）长时期光照也不能使气孔张开。 ▵ 温度对气孔开度的影响可能是通过影响呼吸作用和光合 作用，改变叶内CO2 浓度而起作用的。
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4．水分
▵ 缺水可导致植物保卫细胞失水而关闭气孔。
第四节 蒸腾作用 一、蒸腾作用的生理意义和蒸腾部位 二、气孔蒸腾 三、影响蒸腾作用的外、内条件 第五节 植物体内水分的运输 一、水分运输的途径 二、水分运输的速度 三、水分沿导管或管胞上升的动力
第三节 植物根系对水分的吸收
一、根系吸水的途径 二、根系吸水的动力 三、影响根系吸水的土壤条件
第六节 合理灌溉的生理基础
2．压力势Ψp 由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加
的值叫压力势，一般为正值。
3．衬质势Ψm 是细胞胶体物质的亲水性和毛细管对自由水的
束缚作用而引起水势降低的值，以负值表示。 一个具有液泡的成熟细胞的水势主要由渗透势和压力势组成， 即 Ψw＝Ψπ＋Ψp
14
㈣ 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，水势高的细胞中的水分向水势低的细胞流动。
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二、细胞的吸涨作用
▵吸涨：指亲水胶体吸水膨胀的现象。 ▵吸胀力：干燥种子细胞质、细胞壁、淀粉粒、蛋白质等等生 物大分子都是亲水性的，而且都处于凝胶状态，它们对水分子的 吸引力很强，这种吸引水分子的力称为吸胀力。 ▵吸胀作用：因吸胀力的存在而吸收水分子的作用称为吸胀作 用。 吸胀力实际上就是衬质势，即由吸胀力的存在而降低的水势值。
渗 透：是指溶剂分子通过半透膜而移动的现象。
第二章 植物水分生理
ψw = ψm
ψw = ψs +ψp
第二节 植物细胞对水分的吸收
4.细胞吸水过程中水势组分
环境状况 体积 细胞状态 松弛状态，临界质 壁分离 膨胀状态，细胞吸 水 饱和状态，充分膨 胀 萎蔫状态，失水， 质壁分离 ψp ψw
等渗溶液
低渗溶液 纯水中 高渗溶液
V＝1
V>1 V最大 V<1
ψ p＝0
ψ p增大 ψ p＝-ψ s ψ p<0
根部吸水的途径
第三节 植物根系对水分的吸收
五、影响根系吸水的土壤条件 1.土壤通气状况：通气状况良好，有利于根 吸水； 2.土壤温度：适宜的温度范围内土温愈高， 根系吸水愈多； 3. 土壤溶液浓度：根细胞水势小于土壤水势 有利于根系吸水
细胞初始质壁分离时：
ψp =0, ψw = ψs
充分饱和的细胞:
ψw = 0 ψs = -ψp
蒸腾剧烈时： ψp < 0， ψw < ψs
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ψ m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。
一、 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％ 生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
第二章植物水分生理
水是生命起源的先决条件,没有水就没有生命, 也就没有植物。植物对水分的吸收、运输、
第二章 植物的水分关系
3)衬质势(matric potential)：
由于细胞中亲水胶体物质和毛细管对自由水的 吸附和束缚而引起水势的降低值，用ψm表示。衬 质势呈负值。
不同情况下水势的组成
典型植物细胞的水势：ψw = ψP + ψs + ψm 分生组织细胞的水势：ψw = ψm 成熟细胞的水势：ψw = ψP + ψs 干燥种子吸水：ψw = ψM 渗透吸水：ψw = ψP + ψs 吸胀吸水：ψw = ψM
应当指出，以上所说的主动吸水通常不是指根系主动吸收 水本身，而是植物利用代谢能量主动吸收外界溶质， 从而造成导管溶液的水势低于外界溶液的水势，而水 则是被动地(自发地)顺水势梯度从外部进入导管。所 以有人指出根压是由于根内皮层内外存在水势梯度而 产生的一种现象，它可作为根部产生水势差的一个量 度，但不是一种动力，因为水流的真正动力是水势 差。
水分转移的速度快。
二、根系吸水的途径：
共质体途径(symplast pathway)是指水分 依次从一个细胞的细胞质经过胞间连丝进入另一个 细胞的细胞质的移动过程。因共质体运输要跨膜， 因此水分运输阻力较大。
质外体途径(apoplast pathway) ：水分通 过由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组 成的质外体部分的移动过程。水分在质外体中的移 动，不越过任何膜，所以移动阻力小，移动速度 快。
<
μj B
,J组分A
A
B,至少获得Δμj=
μj B
-
μj A
当μA j
=μB j
,J组分稳定态, μj = A
μj B
, Δμj =0
（2）水的化学势
第二节 植物对水分的吸收
在一个含水体系中，水参与化学反应的本领或在
第二章 水分生理-新
原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而细胞 壁对原生质会产生一个反作用力，这就是细胞 的压力势。 细胞压力势一般为正值，质壁分离时，压力 势为零；只有在蒸腾过旺时为负值。
⑤重力势
由于重力的存在使体系水势增加的
数值，称重力势。重力使水向下移动，即处于 较高位置的水比较低位置的水有较高的水势。 当体系中的两个区域高度相差不大时，重力势 可忽略不计。
3、测定细胞的渗透势
4、观察物质通过细胞的速率。
把发生了质壁分离的细胞浸在水势较高的稀 溶液或清水中，外液中的水分又会进入细胞， 液泡变大，整个原生质层很快会恢复原来的 状态，重新与细胞壁相贴,这种现象称为质壁 分离复原。
以水的偏摩尔体积(Vw)所得的商，称为水势。
概念
• 水的化学势差Δμw是体系中水的化学势
μw与同温下纯水的化学势μw°之差值
偏摩尔体积在一定温度、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· -1。 mol
化学势是能量概念， 单位为J／mol [J=N（牛顿）· m]， 偏摩尔体积的单位为m3／mol，
第一节
一.水的理化性质
二.植物的含水量
水分与植物细胞
三.植物体内水分存在的状态
四.水分在植物生命活动中的作用
一、水的理化性质
水独特的性质是由它的分子结构造成的。 水分子有很强的极性。2个氢原子和1个氧原子 以共价键结合，使水分子成为极性分子。带正 电何的一端可以和带负电何的一端相互吸引形 成氢键。所以水分子之间有很强的内聚力。
适合于水分短距离的(如细胞间)迁徙。
（二）集流
集流是指液体中成群的原子或分子在压力 梯度下的共同移动 特点：集流与溶质浓度梯度无关； 中、远距离运输； 通过膜上的水孔蛋白形成的水通道实施的。
植物生理学复习题库
复习题注意掌握书中出现的缩写符号！选择10分，填空20分，缩写符号翻译10分，问答和论述40分，名词解释20分第一章植物细胞的结构与功能（了解）第二章植物的水分生理水势：相同温度下一个含水的系统中一摩尔体积的水与一摩尔体积纯水之间的化学势差称为水势。
把纯水的水势定义为零，溶液的水势值则是负值。
小孔扩散率：气体通过多孔表面的扩散速率，不与小孔的总面积成正比，而与小孔的周长成正比，这就是小孔扩散律。
水分临界期：是指植物生活周期中对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。
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1.典型的细胞水势由哪些部分组成，它们的概念及简写符号是什么？水势的单位是什么？典型植物细胞水势ψw 是由4个势组成的：Ψw=ψs +ψp +ψm+ ψg式中，Ψw为细胞水势(water potential);ψs为渗透势(osmotic potential ) ；ψp为压力势(pressure potential );ψm为衬质势(matrix potential ) ；ψg为重力势(gravity potential )。
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，用负值表示，也称溶质势。
压力势(pressure potential )：由于细胞壁压力的存在而增大的水势值，一般为正值。
初始质壁分离时，压力势为0 ；剧烈蒸腾时，压力势会呈负值。
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，以负值表示。
重力势(gravity potential )：由于重力的存在而使体系水势增加的数值，以正值表示。
水高1m时，重力势是0.01MPa。
水势的单位为N/m2，为Pa2.自由水和束缚水的比值与代谢和抗逆性有什么关系？自由水/束缚水比值较高，植物代谢活跃，但抗逆性差；反之，代谢活性低，但抗逆性较强。
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一. 植物细胞渗透性吸水
1. 水势的概念
图 2-1由渗 透作用引起 的水分运转 a.烧杯中的 纯水和漏斗 内液面相平； b.由于渗透 作用使烧杯 内水面降低 而漏斗内液 面升高
物质能量
束缚能(bound energy)：是 不能用于做有用功的能量。
自由能(free energy)： 是 在恒温、恒压条件下能够作 功的那部分能量。
化学势(chemical potential,μ) 每偏
摩尔物质所具有的自由能。用希腊字母μ 表示。可用来描述体系中组分发生化学反 应的本领及转移的潜在能力。如果物质带 电荷或电势不为零时的化学势称为电化学 势（electrochemical potential）。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。
三、代谢性吸水
植物细胞利用呼吸作用产生的能量使 水分经过质膜进入细胞的过程，叫做代 谢性吸水。
代谢性吸水只占吸水量的很少一部分。
四、水分子通道 (water channel)
水分在细胞膜系统内移动的途径有2种： ①单个水分子通过膜脂双分子层的间隙 或通过水通道进入细胞； ②水集流通过质膜上水孔蛋白中的水通 道进入细胞。 水孔蛋白是一类具有选择性、高效转 运水分的膜通道蛋白。
水势单位: 兆帕（MPa) 1Mpa=106 Pa
1bar (巴)=0.1 MPa
=0.987 atm (大气压) 1标准atm=1.013×105 Pa =1.013 bar
化学势是能量概念，单位为J／mol [J=N（牛顿）· m]， 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
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；
在根部则内部低于
外部。
概念 吸胀作用 (imbibition) 是细胞亲水胶体吸 水膨胀的现象。 细胞质 水分子以氢 凝胶状态 键与亲水凝 种子 细胞壁 淀粉粒 (亲水性) 胶结合, 凝 蛋白质 胶膨胀
③呼吸作用减弱，影响根压； ④根系生长缓慢，有碍吸水表面的增加。
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 施用化学肥料时不宜过量产生“烧苗”
二、 细胞的吸胀性吸水
亲水性： 蛋白质 > 淀粉 > 纤维素。 豆类种子吸胀现象非常显著。
细胞在形成液泡之前的吸水主要靠 吸胀作用。 如：风干种子的萌发吸水 分生细胞生长的吸水 吸胀作用的大小就是衬质势的大小。
根据ψw
= ψs +ψp + ψm
ψs=0 ψp=0，所以ψw = ψm
即衬质势等于水势
干燥种子的水势：
已形成液泡的细胞，其衬质势只 有-0.01 MPa左右，只占整个水势的 微小部分，通常省略不计。
ψw = ψm
ψw = ψs +ψp
概念
植物细胞的质壁分离及其复原
植物细胞是一个渗透系统，质膜和液泡 膜接近于半透膜 质壁分离(plasmolysis)和质壁分离复原 (deplasmolysis)现象就可证明植物细胞是 一个渗透系统。
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。
植物细胞质壁分离及其复原的生理意义
（ 1 ）用以验证生活细胞是个渗透系统，原 生质层可以被看作是选择透性膜。 （ 2 ）用以判断细胞死活，只有活细胞才能 发生细胞质壁分离现象。 （ 3 ）用以测定细胞质的透性、渗透势以及 细胞质的粘滞性等。 （ 4 ）用细胞质壁分离现象解释一次施肥过 多引起“烧苗”的原因。
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
B
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§2-3 植物根系对水分的吸收
一. 根部吸水的区域
二. 根系吸水的途径
三. 根系吸水的动力 四. 影响根系吸水的土壤条件
一.根部吸水的区域
主要在根尖10cm。包括根冠、根毛区、伸 长区和分生区, 根毛区的吸水能力最大。 ①根毛区有许多根毛，增大了吸收面积；
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四. 水分对植物的生态作用
1. 水分是植物体温的调节器 2. 水分对可见光的通透性高 3. 水分对植物生存环境的调节
§2-2.植物细胞对水分的吸收
植物细胞吸水主要有3种方式：
未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水；
液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水；
另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水；
在这3种方式中，以渗透性吸水为主。
（2）根压产生的机理
主要有 2 种解释。 ① 渗透理论 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。 ② 代谢理论 认为呼吸释放的能量参与 根系的吸水过程。
水势梯度
2、被动吸水
水势梯度
(1) 蒸腾拉力
由于蒸腾作用产生的一系列水势 梯度使导管中水分上升的力量。
水 势 渗 透 势 压 力 势 衬 质 势
概念 渗透势(osmotic potential) ψs
亦称溶质势(solute potential), 是由于 溶质颗粒的存在而降低的水势值。
是负值。
压力势(pressure potential) ψp
概念
压力势是指由于细胞壁压力的存在而 引起的细胞水势增加的值。是正值 。
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§2-4 蒸腾作用(transpiration)
一、蒸腾作用的概念、生理意义和指标 1. 概念 2. 生理意义 3. 指标和部位 二、气孔蒸腾 1. 气孔的形态结构及生理特点 2. 气孔运动 3. 气孔运动的机理 4. 影响气孔运动的因素
植物吸收的水分
用于代谢 1％—5％ 散失 95%—99%
图2-1 植物细 胞的相对体积 变化与水势 (ψw)渗透势(ψs) 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 = ψs
充分饱和的细胞:
ψw = 0 ψs = -ψp
蒸腾剧烈时： ψp < 0， ψw < ψs
(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。
二. 植物体内水分存在的状态 束缚水： 与细胞组分紧密结合而不能 自由流动的水分； 自由水： 未与细胞组分相结合可以自 由流动的水分。
自由水参与各种代谢作用，自由水占总 含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与 植物抗性大小有密切关系。
三. 水分对植物的生理作用
1．水分是细胞原生质的主要成分 2．水分是代谢作用过程的反应物质 3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 4．水分能保持植物的固有姿态 5. 水是植物细胞原生质胶体的良好稳定 剂
1mol/L 蔗糖
1mol/L KCl
-2.69
-4.50
2. 细胞的渗透性吸水
(1)渗透作用(osmosis) 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，
就称为渗透作用。
（2）细胞的水势
细胞吸水情况决定于细胞水势。 典型细胞水势ψw是由3个势组成的：
ψw = ψs +ψp+ ψm
水势
= 水的偏摩尔体积 =
水的化学势
N•m•mol-1 m3•mol-1
= N•m-2 = Pa
纯水的水势定为零，
溶液的水势就成负值。 越低 溶液越浓，水势 。
水分移动需要能量。
水分 水势高 水势低
表2-1 几种常见化合物 水溶液的水势范围
溶液 水势/MPa
纯水
Hoagland营养液 海水
0
-0.05 -2.50
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
二.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
§2-1. 水在植物生命活动中的作用
一. 植物的含水量 二. 植物体内水分存在的状态
三. 水分在植物生命活动中的作用
一. 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％ 生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
伤流(bleeding)从植物茎的基部把茎切 断，由于根压作用，切口不久即流出 液滴，这种现象称为伤流。