植物的新陈代谢

2，必须元素确定 1）水培养法：用含有全部或部分营养元素的溶液栽 培植物的方法，例如Hoagland营养液、MS营养液 等。 2）砂培法：用洁净的石英砂、珍珠岩、小玻璃球等 作为固定基质，再加入培养液。 3）气培法
MS营、 S、 K、Ca、Mg、Fe、 Cu、B、Zn、Mn、Mo、Cl，加上C、H、O 3种元素，共 16种必须元素。 大量元素（占干重的0.01%以上）： C、H、O、 N、P、 S、 K、Ca、Mg 微量元素（占干重的0.01%以下 ）： Fe、Cu、B、Zn、Mn、 Mo、Cl 可转运元素：植物体内能转移的元素，缺素症状先出现在 老叶 不可转运 元素：植物体内不能转移的元素，缺素症状先出现在新叶
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2） 光合色素的荧光现象和磷光现象
透射光
绿色 红色 黑暗 叶绿素 荧光 红色(极微弱) 叶绿素磷光
叶绿素 溶液
反射光
照光后
色素分子对光能的吸收及能量的转换示意图
3) 影响叶绿素形成的条件 光照 光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的 条件。植物在缺光条件下影响叶绿素形成 而使叶子发黄的现象，称为黄化现象。
生理意义： 将无机物变为有机物 将光能转变为可存储的化学能 维持大气中CO2和O2之间的平衡
二 光合色素
1 叶绿体
叶绿体(chloroplast)是光合作用最重要的细胞器。它 分布在叶肉细胞的细胞质中。
叶绿体的结构
小麦叶横切面
类囊体
由单层膜围起的扁平小囊。 膜厚度5～7nm，囊腔空间为 10nm左右，片层伸展的方向 为叶绿体的长轴方向
四 合理灌溉
水分临界期：是指植物一生中对水分缺乏最 敏感、最易受伤的时期。 “五谷”是稻（俗称水稻、大米）、黍（shǔ， 俗称黄米）、稷（jì ，又称粟，俗称小米）、 麦（俗称小麦，制作面粉用）、菽（ shū俗 称大豆）。
水稻的需水规律： 秧苗移栽→返青期 （第一需水临界期）→分 蘖期→拔节孕穗期（第二需水临界期）→抽 穗开花期→灌浆期
类囊体分为二类： 基质类囊体 又称基质片层， 伸展在基质中彼此不重叠； 玉米
基粒类囊体 或称基粒片层， 类囊体片层堆叠的生理意义 可自身或与基质类囊体重叠， 1.膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密 组成基粒。 集,更有效地收集光能。 堆叠区 片层与片层互相接触 2.膜系统是酶排列的支架，膜的堆叠易 的部分， 构成代谢的连接带，使代谢高效进行。 非堆叠区 片层与片层非互相 类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞 特有的膜结构,有利于光合作用的进行。 接触的部分。
温度 最适温度是20~30℃，最低温度约为2~4℃，最高温 度为40℃左右。 温度过高或过低均降低合成速率，加速叶绿素降解。
秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象，都 与低温抑制叶绿素形成有关。
矿质元素
氮、镁：叶绿素的组分；铁、铜、锰、锌：叶绿素 酶促合成的辅因子。以氮素的影响最大。
水分
完成光化学反应
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的最小结构功能
单位。
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反应中心的基本组成成分：至少包括一个中心 色素分子或称原初电子供体(primary electron donor，P)， 一个原初电子受体(primary electron acceptor, A)和一个次 级电子供体(secondary electron donor,D)，以及维持这些电 子传递体的微环境所必需的蛋白质。才能将光能 转换为电能。
通常用80%的丙酮或丙酮:乙醇:水(4.5:4.5:1)的混合液 来提取叶绿素。
• 2. 类胡萝卜素(carotenoid)
• • • • • • 类胡萝卜素不溶于水而溶于有机溶剂。是一类由八
个异戊二烯单位组成的40C不饱和烯烃。较稳定。
类胡萝卜素有两种类型： 胡萝卜素(carotene)，橙黄色，主要有α、β、γ三种异 构体。 有些真核藻类中还有ε-异构体。 β-胡萝卜素VitA(预防和治疗夜盲症)。 叶黄素(lutein)，黄色，是由胡萝卜素衍生的醇类
图 光合作用过程中能量运转的基本概念
天线色素收集光能转运到反应中心。在反应中心化学反应通 过从叶绿素色素到电子受体分子的电子转运过程存储一些能 量， 电子供体再次还原叶绿素能量。
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光合单位(photosynthetic unit)：每吸收与传递1个光 量子到反应中心完成光化学反应所需起协同作用 的色素分子的数目。 由聚光色素系统和反应中心组成。 光合单位：结合 于类囊体膜上能
水稻的生长周期
植物的矿质营养
一 植物体内的必需元素 1，必须元素 灰分：植物体充分燃烧后，部分元素以气体 的形式散失到空气中（如CO2、N2等），而 剩下少量部分。 灰分元素或矿质元素：灰分中的元素
必须元素：是指植物生长发育所必须的元素 必须元素的确定标准：
完全缺乏某种元素，植物不能正常的生长 发育。 完全缺乏某种元素，植物出现缺素症状专 一，只能用此种元素才能恢复正常的生活。 某种元素的功能是必须是直接的。
三 植物体内的水分运输 1， 运输途径：根（木质部）→茎（木质部） →叶（气孔） →空气 2，水分运输的动力：根压和蒸腾拉力
内聚力学说：水分子蒸腾作用和内聚力大于 张力，使水分在导管内连续不断向上运输 的学说。
3 蒸腾作用：水分以气体的状态通过植物体表 面散失到大气中的过程。 意义：
是植物吸收水和水分运输的主要动力 能降低叶片的温度 利于促进木质部汁液中物质的运输 使气孔张开，利于气体交换
植物缺水会抑制叶绿素的生物合成，且与 蛋白质合成受阻有关。严重缺水时，叶绿 素的合成减慢，降解加速，所以干旱时叶 片呈黄褐色。 氧气 缺氧会影响叶绿素的合成；光能过剩时， 氧引起叶绿素的光氧化。
遗传因素
叶绿素的形成受遗传因素控 制，如水稻、玉米的白化苗以及 花卉中的斑叶不能合成叶绿素。 有些病毒也能引起斑叶。
蒸腾作用：植物体内水分以蒸气形式向空气 散发的过程 蒸腾拉力 ：由于蒸腾作用所产生的吸水力量
根的被动吸水：吸水的动力主要来源于叶的 蒸腾作用
2）主动吸水 吐水：叶尖或叶缘水孔溢出水珠的现象 伤流：从受伤或剪断的植物组织茎基部伤口 溢出液体的现象 根压 ：靠根系的生理活动，使液流由根部上 升的压力。 主动吸水：以根压的动力引起根系吸水过程。
• 植物的叶色：
• • • 一般情祝下，叶绿素/类胡萝卜素≈3:1，正常的 叶片呈绿色。 叶绿素易降解，秋天叶片呈黄色。 全部的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜 中，以非共价键与蛋白质结合组成色素蛋白复合 体(pigment protein complex)，以吸收和传递光能。
光合色素的特性
• 两个最强吸收区： • 640~660nm的红光区， 430~450 nm的蓝紫光区 • 叶绿素对橙光、黄光 吸收较少，尤其对绿光 吸收最少，叶绿素溶液 呈绿色。 叶绿素a在红光区的吸收带偏向长波方面，吸收带较宽， 吸收峰较高；而在蓝紫光区的吸收带偏向短波光方面，吸 收带较窄，吸收峰较低。 • 叶绿素b比叶绿素a吸收短波蓝紫光的能力更强。
技能项目五 植物的新陈代谢
植物的水分代谢
一 水在植物生活中的重要性 1，植物的含水量 2，水在植物生命活动中的重要作用 水是细胞质的主要成分 水是代谢过程的反应物 水是植物 吸收和运输物质的溶剂 水分可以保持植物的固有姿态 水分可以调节植物的体温
3，植物体内水分的存在状态
束缚水：被胶体颗粒或渗透物质所吸附、 不能自由移动的水。
5，气孔数量、大小、开度是影响蒸腾作用的 内部因素。 气孔开闭的机理： 1）淀粉和糖转化学说 2）K+积累学说 3）苹果酸代谢学说
4，蒸腾作用的数量指标
蒸腾速率：一定时间单位面积叶片散失水 量。 蒸腾效率:植物每消耗1kg水所形成干物质的 克数。 蒸腾系数:植物制造1g干物质所消耗的水量。
3 植物必须元素的缺素症状（P155）
二 植物对矿质元素的吸收和运输 1，根系对矿质元素的吸收 根尖的根毛区是吸收矿质元素最活跃的区域。 根系吸收水和矿质元素的特点： 根系对水分和矿质元素的吸收不成正比 根对离子吸收具有选择性 单盐毒害
2，根系对矿质元素吸收的过程 吸收方式 被动吸收：不需要消耗代谢能量的吸收。 主动吸收：需要消耗自身代谢能量的吸收。
原初反应图解
• PSⅠ和PSⅡ的光化 学反应 • PSⅠ和PSⅡ反应中 心中的原初电子供 体都是由两个叶绿 素a分子组成的二
聚体，分别用P700、
P680来表示。
菠菜反应中心色素吸收光谱的变化
照光下PSⅠ(A)、PSⅡ(B)反应中心色素氧化，其 氧化态，与还原态的吸收光谱差值最大变化的波 长所在位置分别是700nm(A)和682nm(B)。
3）植物细胞的渗透作用
质壁分离：外界溶液浓度高于细胞内浓度时， 细胞失水使原生质脱离细胞壁的现象。
质壁分离复原：已经发生质壁分离的细胞恢 复原来的状态。
2 植物细胞的吸胀吸水 吸胀作用：细胞原生质及细胞壁的亲水胶 体物质吸水膨胀的现象，是无液泡的细胞 吸水的主要方式。
3 植物根系对水分的吸收 1）被动吸水
原初电子受体是指直接接受反应中心色素分子 传来电子的物质(A)。
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次级电子供体是指将电子直接供给反应中心色 素分子的物质(D)。
• 光合作用的原初反应： hv •
D· P· A→D· P*· A →D· P+· A- →D+· P· A基态反应中心 激发态反应中心电荷分离的反应中心
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高等植物的最终电子供体是水， 最终电子受体是NADP+。
b：与温度无关(可在液氮-196℃或液氦-271℃
下进行)
c：量子效率接近1 由于速度快，散失的能量
少，所以其量子效率接近1 。
• 光合色素分为二类： • • (1) 反应中心色素(reaction centre pigments)，少数特殊状 态的、具有光化学活性的叶绿素a分子。 (2) 聚光色素(light-harvesting pigments)，又称天线色素 (antenna pigments)，只起吸收光能，并把吸收的光能传 递到反应中心色素，包括大部分chla 和全部chlb、 胡萝卜素、叶黄素。