医学专题一AA第二章植物的矿质营养精讲.ppt
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1、第二章植物(zhw)的矿质与氮素营养第一节植物体内的必需元素一、植物体内的元素第一页,共八十五页。二、植物(zhw)必需的矿质元素1、确定(qudng)必需的矿质元素的方法溶液培养法水培法:在含有矿质元素的营养液中培养植物的方法。溶液培养法的意义:营养液中添加或除去某种或某些元素,通过观察分析植物生长发育情况,可准确判断植物所必需的矿质元素的种类和数量。第二页,共八十五页。营养液配方:Hoagland和Arnon溶液(rngy);溶液培养法的类型:纯溶液培养、砂基培养法、气栽法、营养液膜法等。无土栽培法。溶液培养中应注意的事项:保证通气良好;容器应避光;试剂、容器、介质、水均应非常纯洁;应及时
2、更换或补充营养液;应注意种子中原有营养物的影响;种子必须严格消毒。营养液补充方式:泼水培养;滴水培养等。第三页,共八十五页。第四页,共八十五页。2、植物的必须(bx)元素大量(dling)元素macroelement或大量营养macronutrient:碳、氧、氢、氮、钾、钙、镁、磷、硫、硅等10种微量元素microelement或微量营micronutrient:氯、铁、硼、锰、钠、锌、铜、镍和钼等9种第五页,共八十五页。三、植物必需矿质元素(yuns)的生理作用第1组碳化合物局部的营养:氮、硫第2组能量贮存和结构完整性的营养:磷、硅、硼第3组仍保存离子状态的营养:钾、钙、镁、氯、锰、钠第4
3、组参与氧化(ynghu)复原反响的营养:铁、锌、铜、镍、钼第六页,共八十五页。1、氮a、氮的吸收形式:主要是无机态氮,即铵态氮和硝态氮,也可吸收一局部有机态氮,如尿素。b、生理作用:是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分,而这三者又是原生质、细胞核和生物膜的重要组成局部。酶以及许多辅酶和辅基如NAD+、NADP+FAD等的构成也都有氮参与。氮还是某些植物激素(如生长素和细胞分裂素)、维生素(如B、PP等)的成分。氮是叶绿素的成分,与光合作用有密切关系。c、缺乏:植物生长矮小,分枝、分蘖很少,叶片小而薄,花果少且易脱落;枝叶变黄,叶片早衰甚至枯槁,从而导致产量降低。d、过多:叶片大而深绿,柔软披散,植株
4、徒长;易造成倒伏(dof)和被病虫害侵害。第七页,共八十五页。2、硫a、吸收形式:硫酸根离子b、生理作用(zuyng)硫也是原生质的构成元素。辅酶A和硫胺素、生物素等维生素也含有硫。硫在光合、固氮等反响中起重要作用。c、缺乏:幼叶表现缺绿病症,且新叶均衡失绿,呈黄白色并易脱落。第八页,共八十五页。3、磷a、吸收形式:磷主要以2b、生理作用(zuyng)磷是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分。磷是许多辅酶如NAD+、NADP+等的成分。磷还参与碳水化合物的代谢和运输。磷对氮代谢也有重要作用。磷与脂肪转化也有关系。c、缺乏:分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、根纤细,植株矮小,花果脱落,成熟延迟;叶子
5、暗绿色或紫红色。d、过多:叶上又会出现小焦斑;易招致水稻感病;易引起缺锌病。第九页,共八十五页。4、硅a、吸收形式:硅酸H4SiO4形式b、生理作用:硅主要以非结晶水化合物形式SiO2nH2O沉积在细胞壁和细胞间隙中,它也可以与多酚类物质形成复合物成为细胞壁加厚的物质,以增加细胞壁刚性和弹性。c、缺乏:缺硅时,蒸腾加快,生长受阻,植物易受真菌感染和易倒伏(dof)。d、施用适量:可促进作物如水稻生长和受精,增加籽粒产量。第十页,共八十五页。5、硼a、吸收形式:硼酸b、生理作用与花粉形成、花粉管萌发和受精(shujng)有密切关系。硼能参与糖的运转与代谢。能促进蔗糖的合成。对蛋白质合成也有一定影
6、响。c、缺乏:缺硼时花药花丝萎缩,花粉母细胞不能向四分体分化。缺硼时,受精不良,籽粒减少。第十一页,共八十五页。6、钾a、吸收形式:钾离子b、生理作用60多种酶的活化剂。钾能促进蛋白质的合成。钾与糖类的合成有关。钾也能促进糖类运输到贮藏器官,K+对韧皮部运输也有作用。钾是构成细胞渗透势的重要成分。c、缺乏:植株易倒伏,抗旱、抗寒性降低,叶色变黄而逐渐坏死。有时也会出现叶缘焦枯,生长缓慢(hunmn)的现象,叶子会形成杯状弯曲,或发生皱缩d、过多:叶上又会出现小焦斑;易招致水稻感病;易引起缺锌病。第十二页,共八十五页。7、钙a、吸收形式:钙离子b、生理作用钙是植物细胞壁胞间层中果胶酸钙的成分。钙
7、对植物抗病有一定作用。钙也是一些酶的活化剂。Ca2+与CaM结合形成Ca2+-CaM复合体,它在植物体内具有第二信使功能。c、缺乏:初期(chq)顶芽、幼叶呈淡绿色,继而叶尖出现典型的钩状,随后坏死。第十三页,共八十五页。8、镁a、吸收形式:镁离子b、生理作用镁是叶绿素的成分,又是RuBP羧化酶、5-磷酸核酮糖激酶等酶的活化剂。镁与碳水化合物的转化和降解以及氮代谢有关。镁还是核糖核酸(htnhsun)聚合酶的活化剂镁在核酸和蛋白质代谢中也起着重要作用。c、缺乏:叶片贫绿,严重时可引起叶片的早衰与脱落。第十四页,共八十五页。9、氯a、吸收形式:氯离子b、生理作用:在光合作用(gungh-zuyn
8、g)中参加水的光解,还与K+等离子一起参与渗透势的调节c、缺乏:缺氯时,叶片萎蔫,失绿坏死,最后变为褐色;同时根系生长受阻、变粗,根尖变为棒状。第十五页,共八十五页。10、锰a、吸收形式:锰离子b、生理作用锰是光合放氧复合体的主要成员,。锰为形成叶绿素和维持叶绿素正常结构的必需元素。锰也是许多酶的活化剂。锰还是(hishi)硝酸复原的辅助因素。c、缺乏:植物不能形成叶绿素,叶脉间失绿褪色,但叶脉仍保持绿色。第十六页,共八十五页。11、钠a、吸收形式:Na+b、生理作用:钠离子对许多C3植物的生长也是有益的,它使细胞膨胀从而促进生长。钠还可以局部地代替钾的作用,提高细胞液的渗透势。c、缺乏:缺钠
9、时,这些植物呈现黄化(hunhu)和坏死现象,甚至不能开花。第十七页,共八十五页。12、铁a、吸收形式(xngsh):Fe2+的螯合物b、生理作用铁是许多酶的辅基。参与了光合作用中的电子传递。它还与固氮有关。c、缺乏:幼芽幼叶缺绿发黄,甚至变为黄白色,而下部叶片仍为绿色。第十八页,共八十五页。13、锌a、吸收形式:锌离子b、生理作用锌是碳酸酐酶(carbonicanhydrase,CA)的成分。锌也是谷氨酸脱氢酶及羧肽酶的组成成分,因此它在氮代谢(dixi)中也起一定作用。锌是合成生长素前体-色氨酸的必需元素。c、缺乏:出现通常所说的“小叶病。第十九页,共八十五页。14、铜a、吸收形式:铜离子
10、b、生理作用呼吸的氧化复原中起重要作用。铜也是质兰素的成分(chngfn),它参与光合电子传递,故对光合有重要作用。铜还有提高马铃薯抗晚疫病的能力。c、缺乏:缺铜会导致叶片栅栏组织退化,气孔下面形成空腔,使植株即使在水分供给充足时也会因蒸腾过度而发生萎蔫。第二十页,共八十五页。15、镍a、生理作用:镍是脲酶的金属成分(chngfn),脲酶的作用是催化尿素水解成CO2和NH4+。镍也是氢化酶的成分之一,它在生物固氮中产生氢气起作用。b、缺乏:缺镍时,叶尖积累较多的脲,出现坏死现象。第二十一页,共八十五页。16、钼a、吸收形式:钼酸盐b、生理作用钼是硝酸复原酶的组成(zchn)成分c、缺乏:叶较小
11、,叶脉间失绿,有坏死斑点,且叶边缘焦枯,向内卷曲第二十二页,共八十五页。四、植物缺乏矿质元素诊断(zhndun)1、病症诊断法2、化学分析诊断第二十三页,共八十五页。第二节 植物细胞对矿质元素的吸收一、生物膜1、膜的特性(txng)和化学成分2、膜的结构第二十四页,共八十五页。二、细胞吸收溶质的方式(fngsh)和机理根据目前的资料,植物细胞吸收溶质的方式共有4种类型(lixng):离子通道运输载体运输离子泵运输胞饮作用第二十五页,共八十五页。1、离子通道运输(ynsh)a、结构:细胞膜中一类内在蛋白构成的孔道。b、开关控制:化学方式或电学方式c、离子流向(lixin):顺浓度梯度或电化学梯度
12、跨膜d、运输性质:简单扩散e、举例:K+、Cl、a2+通道 离子通道运输(ynsh)离子的模式图第二十六页,共八十五页。第二十七页,共八十五页。第二十八页,共八十五页。第二十九页,共八十五页。2、载体(zit)运输(carriertransport)机理:质膜上的载体蛋白属于内在蛋白,它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合,形成载体物质复合物。通过载体蛋白构象的变化,透过质膜,把分子或离子释放到质膜的另一侧。类型:单向运输载体uniportcarrier、同向运输器symporter和反向运输器。性质:既可以顺着电化学势梯度跨膜运输被动运输,也可以逆着电化学势梯度进行(jnxng)主动运输。第三
13、十页,共八十五页。单向运输载体模型A.载体开口(kiku)于高溶质浓度的一侧,溶质与载体结合B.载体催化溶质顺着电化学势梯度跨膜运输第三十一页,共八十五页。植物细胞质膜上的同向运输A和反向运输B模式(msh)X和Y分别表示分子或离子第三十二页,共八十五页。3、泵运输(ynsh)(pumptransport)机理:泵运输pumptransport理论认为,质膜上存在(cnzi)着ATP酶,它催化ATP水解释放能量,驱动离子的转运。类型:植物细胞质膜上的离子泵ionpump主要有质子泵和钙泵。第三十三页,共八十五页。质子泵生电质子泵亦称为H+-ATP酶:ATP驱动质膜上的H+-ATP酶将细胞内侧的
14、H+向细胞外侧泵出,细胞外侧的H+浓度增加,结果使质膜两侧产生(chnshng)了质子浓度梯度和膜电位梯度,两者合称为电化学势梯度。第三十四页,共八十五页。质子泵作用的机理A.初级(chj)主动运输B、C.次级主动运输K+(或其它(qt)阳离子)经通道蛋白进入H+泵将H+泵出细胞(xbo)内侧阴离子与H+同向运输进入ABC细胞外侧第三十五页,共八十五页。钙泵calciumpump钙泵:亦称为Ca2+-ATP酶,它催化质膜内侧的ATP水解(shuji),释放出能量,驱动细胞内的钙离子泵出细胞,由于其活性依赖于ATP与Mg2+的结合,所以又称为Ca2+,Mg2+-ATP酶。第三十六页,共八十五页。
15、4、胞饮作用(pinocytosis)胞饮作用pinocytosis:细胞从外界直接摄取物质进入细胞的过程。胞饮过程:当物质吸附(xf)在质膜时,质膜内陷,液体和物质便进入,然后质膜内折,逐渐包围着液体和物质,形成小囊泡,并向细胞内部移动。囊泡把物质转移给细胞质。胞饮作用是非选择性吸收。第三十七页,共八十五页。第三节 植物对矿质元素(yun s)的吸收与运输一、植物吸收矿质元素的特点二、根系对溶液中矿质元素的吸收三、根系对土壤中非(zhn fi)溶解状态矿质 元素的吸收四、影响根系吸收矿质元素的条件第三十八页,共八十五页。一、植物吸收(xshu)矿质元素的特点第三十九页,共八十五页。第四十页,
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