植物的水分代谢 (2).ppt
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1、关于植物的水分代谢(2)现在学习的是第1页,共73页 (一)(一)植物体内的含水量植物体内的含水量1 1、不同植物体内的含水量、不同植物体内的含水量 水生植物(水生植物(90%90%)中生()中生(7090%7090%)旱生()旱生(6%6%)草本植物(草本植物(70907090)木本植物)木本植物2 2、同一植物不同不同器官、组织含水量、同一植物不同不同器官、组织含水量(1 1)不同器官)不同器官 根根60%60%种子种子 10-14%10-14%(2 2)同一器官不同生长期)同一器官不同生长期 新生、旺盛衰老、成熟新生、旺盛衰老、成熟一、一、水在植物生命活动中的作用水在植物生命活动中的作用
2、现在学习的是第2页,共73页(二)植物体内水分存在的状态(二)植物体内水分存在的状态自由水自由水束缚水束缚水植物体内不被亲水胶粒吸附,可以自由移动,植物体内不被亲水胶粒吸附,可以自由移动,可起溶剂作用的水分。可起溶剂作用的水分。植物体内吸附在亲水胶粒周围或被困于大分植物体内吸附在亲水胶粒周围或被困于大分子空间中,不能自由移动的水分。子空间中,不能自由移动的水分。蛋白质亲水胶粒现在学习的是第3页,共73页思考:思考:干旱时,自由水干旱时,自由水/束缚水束缚水高高抗旱?抗旱?还是自由水还是自由水/束缚水束缚水低低抗旱?抗旱?现在学习的是第4页,共73页(三)水对植物的生理作用(三)水对植物的生理作
3、用1 1、是原生质的主要组分。、是原生质的主要组分。2 2、直接参与植物体内重要的代谢过程。、直接参与植物体内重要的代谢过程。3 3、是各种生化反应和物质吸收、运输的、是各种生化反应和物质吸收、运输的 良好介质。良好介质。4 4、使植物保持固有的姿态。、使植物保持固有的姿态。5 5、细胞的分裂和伸长需要足够的水分。、细胞的分裂和伸长需要足够的水分。现在学习的是第5页,共73页(三)水对植物的生态作用(三)水对植物的生态作用1 1、水可调节植物的体温。、水可调节植物的体温。2 2、水对可见光的通透性、水对可见光的通透性3 3、水可调节植物生存环境中的湿度和温度、水可调节植物生存环境中的湿度和温度
4、现在学习的是第6页,共73页二、植物细胞对水分的吸收二、植物细胞对水分的吸收现在学习的是第7页,共73页(一)水势的概念(一)水势的概念1 1、自由能、自由能自由能自由能:物质能量物质能量 2 2、化学势(、化学势()在物理化学中,把在物理化学中,把1 1偏摩尔的物质所具有的自由能偏摩尔的物质所具有的自由能称为该物质的化学势。用来衡量物质反应或转移所用的称为该物质的化学势。用来衡量物质反应或转移所用的能量。在一个具有多种组分的混合体系内,组分的化学能量。在一个具有多种组分的混合体系内,组分的化学势定义为组分势定义为组分j j的偏摩尔自由能,是指在等温、等压、保持的偏摩尔自由能,是指在等温、等压
5、、保持其他的组分浓度不变时,加入其他的组分浓度不变时,加入1mol1mol的组分的组分j j物质所引起体系物质所引起体系自由能的增加量。自由能的增加量。束缚能束缚能:不能用于做有用功的能量。不能用于做有用功的能量。在恒温、恒压条件下能够在恒温、恒压条件下能够作功的那部分能量。作功的那部分能量。现在学习的是第8页,共73页3、水的化学势、水的化学势u 水的化学势水的化学势(w)当温度、压力及物质数量一定时,体系中当温度、压力及物质数量一定时,体系中1 1摩尔水的自由能。摩尔水的自由能。现在学习的是第9页,共73页 水水 势(植物生理学中势(植物生理学中(w))指在相同温度压力下、在一个系统中指在
6、相同温度压力下、在一个系统中的水溶液的化学势的水溶液的化学势(w w)与纯水的化学势与纯水的化学势(w w0 0)之间的差之间的差(w w),除以水的,除以水的偏摩尔体积偏摩尔体积(V(Vw w)所所得的商,称为水势得的商,称为水势w。现在学习的是第10页,共73页偏摩尔体积:偏摩尔体积:指在恒温、恒压,其他组分浓度不变的指在恒温、恒压,其他组分浓度不变的情况下,混合体系中情况下,混合体系中1mol1mol该物质所占据的该物质所占据的有效体积。有效体积。现在学习的是第11页,共73页纯水的化学势规定为零纯水的化学势规定为零 溶液的水势恒为负值溶液的水势恒为负值现在学习的是第12页,共73页1b
7、ar(巴巴)=0.1 Mpa=0.987 atm(大气压大气压)w-wo w w=Vw.m Vw.m 水势的单位水势的单位 w-wo N.m.mol-1 N w=Vw.m m3.mol-1 m2=Pa现在学习的是第13页,共73页(一)(一)扩散:扩散:是物质分子是物质分子(包括气体分子、水分(包括气体分子、水分子、溶质分子)子、溶质分子)从一点到另一点的运动从一点到另一点的运动水的水的短距离运输。短距离运输。(二)集流:(二)集流:在有压力存在的情况下,液体中大量在有压力存在的情况下,液体中大量分子成群地集体运动分子成群地集体运动水的长距离运输。水的长距离运输。水通道蛋白:位于膜中的具有选择
8、的高效运水通道蛋白:位于膜中的具有选择的高效运转水分的功能蛋白。转水分的功能蛋白。二、二、水分的运动方式及水通道蛋白水分的运动方式及水通道蛋白现在学习的是第14页,共73页图图2-3 水分跨过细胞膜的途径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单个水分子通过膜脂双分子层扩散 或通过水通道或通过水通道 B水分集流通过水孔蛋白形成的水通道水分集流通过水孔蛋白形成的水通道 现在学习的是第15页,共73页n 渗透性吸水渗透性吸水液泡形成以后的细胞液泡形成以后的细胞 吸涨性吸水吸涨性吸水未形成液泡的细胞未形成液泡的细胞 三、植物细胞的吸水方式三、植物细胞的吸水方式现在学习的是第16页,共
9、73页(一一)植植物物细细胞胞的的渗渗透透性性吸吸水水渗透吸水渗透吸水:含有液泡的成熟细胞以含有液泡的成熟细胞以渗透作用渗透作用为动为动力的吸水过程。力的吸水过程。渗透作用渗透作用:水分从水分从水势水势高的系统通过高的系统通过选择透性选择透性膜膜向水势低的系统移动的现象。向水势低的系统移动的现象。半透膜(选择透性膜)半透膜(选择透性膜):水分子能通过,而溶水分子能通过,而溶质分子不能通过或很难通过的膜。质分子不能通过或很难通过的膜。现在学习的是第17页,共73页经过一段时间经过一段时间水水蔗糖溶液蔗糖溶液压力(水势)压力(水势)半透膜半透膜液面上升液面上升1、植物细胞构成的渗透系统、植物细胞构
10、成的渗透系统现在学习的是第18页,共73页 植物细胞的质壁分离及其复原植物细胞的质壁分离及其复原质壁分离:质壁分离:植物细胞由于植物细胞由于液泡液泡失水而使失水而使原生质体原生质体和细和细胞壁分离的现象。胞壁分离的现象。质壁分离复原质壁分离复原:如果把发生质壁分离的细胞浸在水势较高的如果把发生质壁分离的细胞浸在水势较高的溶液或蒸馏水中,外界的水分子便大量进入细胞,溶液或蒸馏水中,外界的水分子便大量进入细胞,液泡膨大,整个细胞又回复到原来的状态。液泡膨大,整个细胞又回复到原来的状态。选择透性膜:选择透性膜:质膜、液泡膜质膜、液泡膜现在学习的是第19页,共73页质壁分离质壁分离质壁分离复原质壁分离
11、复原现在学习的是第20页,共73页植物细胞质壁分离现象的应用植物细胞质壁分离现象的应用n 判定细胞是否存活判定细胞是否存活 测定细胞的渗透势测定细胞的渗透势 观察物质透过原生质层的难易程度观察物质透过原生质层的难易程度现在学习的是第21页,共73页2、植物细胞的水势构成植物细胞的水势构成w=+p+m渗透势衬质势压力势现在学习的是第22页,共73页(1)渗透势(溶质势)渗透势(溶质势):):由于由于溶质溶质的存在而使的存在而使水势降低水势降低的值,的值,为负值。为负值。=icRTc 为溶质的浓度为溶质的浓度;R 为气体常数;为气体常数;T 为热力学温度为热力学温度;i 为溶质的解离常数为溶质的解
12、离常数现在学习的是第23页,共73页 (2)压力势(压力势(p p):):由于由于细胞壁压力细胞壁压力的存在而引起的细的存在而引起的细胞胞水势增加水势增加的值。的值。现在学习的是第24页,共73页(3 3)衬质势()衬质势(m m ):):细细胞胞胶胶体体物物质质亲亲水水性性和和毛毛细细管管对对自自由由水水束束缚缚而而引引起起水水势势降降低低的的值值,是是负值。负值。生长点分生区的细胞,风干的种子生长点分生区的细胞,风干的种子w=m 现在学习的是第25页,共73页细胞水势、渗透势、压力势与细胞相对体积变化的关系细胞水势、渗透势、压力势与细胞相对体积变化的关系细胞初始质壁分离时细胞初始质壁分离时
13、p p=0,=0,w w =充分饱和的细胞充分饱和的细胞w w =0=0,=-=-p p蒸腾剧烈时蒸腾剧烈时p p 0 0,w w 现在学习的是第26页,共73页 相相邻邻两两细细胞胞的的水水分分移移动动方方向向,决决定定于两细胞间的水势差异。于两细胞间的水势差异。水势高的细胞水势高的细胞水势低的细胞水势低的细胞 水分水分现在学习的是第27页,共73页(二)植物细胞的吸(二)植物细胞的吸 胀胀 吸吸 水水 吸胀作用:吸胀作用:因吸胀力的存在而吸引水分子的作用称为。典型的吸胀性吸水的细胞:典型的吸胀性吸水的细胞:干燥种子的萌发吸水干燥种子的萌发吸水 果实内种子形成过程中的吸水果实内种子形成过程中
14、的吸水 根尖和茎尖分生区细胞的吸水根尖和茎尖分生区细胞的吸水现在学习的是第28页,共73页五、植物细胞水势的测定1、组织体积法2、小液流法3、热电偶法4、压力室法现在学习的是第29页,共73页三、植物根系对水分的吸收三、植物根系对水分的吸收(一)土壤的水分状态现在学习的是第30页,共73页 主要在根尖根毛区主要在根尖根毛区1、根部吸水的区域、根部吸水的区域根冠根冠图图 2-4 根尖纵切根尖纵切伸长区伸长区根毛区根毛区分生区分生区现在学习的是第31页,共73页2.2.水分在根内的运转途径水分在根内的运转途径n 质质外体途径外体途径n 共质体途径共质体途径现在学习的是第32页,共73页根部吸水的途
15、径根部吸水的途径现在学习的是第33页,共73页3、根系吸水的方式及其动力、根系吸水的方式及其动力(1 1)根系吸水的方式)根系吸水的方式n 主动吸水主动吸水根压根压u 被动吸水被动吸水蒸腾拉力蒸腾拉力现在学习的是第34页,共73页 根系吸水的动力根系吸水的动力根根 压压根压:根压:由于水势梯度引起水分进入中柱后由于水势梯度引起水分进入中柱后 产生的压力。产生的压力。根压存在的证据根压存在的证据 伤流:伤流:从受伤或折断的植物器官、组织伤从受伤或折断的植物器官、组织伤 口溢出液体的现象。口溢出液体的现象。吐水:吐水:从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔 向外溢出液滴的现象
16、。向外溢出液滴的现象。植植物物根根系系对对水水分分的的吸吸收收现在学习的是第35页,共73页 蒸腾拉力:蒸腾拉力:由于蒸腾作用产生的一系列水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。势梯度使导管中水分上升的力量。根系吸水的动力根系吸水的动力 蒸腾拉力蒸腾拉力植植物物根根系系对对水水分分的的吸吸收收蒸腾作用蒸腾作用水水 分分大大 气气叶片的气孔叶片的气孔和表皮细胞和表皮细胞相邻的细胞相邻的细胞H H2 2OO现在学习的是第36页,共73页三、影响根系吸水的因素三、影响根系吸水的因素1 1、根系自身的因素、根系自身的因素2 2、土壤条件、土壤条件(1 1)土壤中可用水分)土壤中可用水
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