22植物细胞对矿质元素的吸收

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1、2.2植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收方式:1.被动吸收（passiveabsorption）:是指细胞对溶质的吸收是顺电化学势梯度进行的，这一过程不需代谢能量的直接参与。主要包括单纯扩散和易化扩散，后者又包括通道运输和载体运输。2.主动吸收（activeabsorption）:是指植物细胞利用代谢能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。主动吸收包括初级主动吸收和次级主动吸收(载体运输)两种形式。3.胞饮作用（pinocytosis）大量液体物质通过质膜被吸收进入细胞的方式，是内呑的一种。图2.2溶质跨膜转运的几种方式（引自李合生，2002）2.

2、2.1细胞吸收矿质的方式与机理1.被动吸收:1)扩散或简单扩散(simplediffusion)：一些物质可直接通过脂双分子层，沿浓度梯度迁移。如尿素、乙醇、水等2)易化扩散(facilitateddiffusion)：一些不能直接通过脂双分子层的物质，在膜运输蛋白的帮助下，沿浓度梯度进行扩散。A通道channel:膜内在蛋白多次穿膜，而在膜上形成孔道，物质通过孔道沿浓度梯度扩散。特点：运输快，106个/S--108个/S选择性/专一性可抑制可控制（电位门控、受体门控）无饱和效应目前研究的热门方法:膜—片嵌技术patch-clamptechnique图2.

3、5离子测定示意图（引自李合生，2002）图示保卫细胞质膜上K+通道被90mV脉冲电流所激活注意：脉冲电流结束前通道有一短暂的关闭与开启。0mV为对照图2.3离子通道的假想模型（根据自李合生，2002修改）图2.6植物K+通道(AKT1)结构模型（引自Buchananetal.2000）B载体carrier,又叫单向传递体uniporter:膜运输蛋白的特定部位与某种物质结合，然后变构，将物质运到膜的另一侧后释放，又恢复原来构型。特点：运转较快104个/S-105个/S选择性/专一性竞争性具饱和效应（米氏曲线）Yamaguchietal.PNAS,2003,

4、100(21):12510-125152.主动运输:初级主动吸收(泵）和次级主动吸收(载体运输）特点：直接或间接消耗代谢能可逆浓度梯度需膜蛋白参与专一性竞争性具饱和效应1）原初主动转运primaryactivetransport.即为一些泵，直接利用ATP或PPi水解产生的能量运输离子。如H＋－ATPase,Mg2+-ATPase,Ca2+-ATPase。其中质膜和液泡膜上的H＋－ATPase消耗ATP，由质膜内向质膜外或由细胞质向液泡中泵出H+，形成跨膜H+的梯度和电势差（内负外正-100~-250mvforPMor+20~+50mvfortonopla

5、st），即所谓的pmf（protonmotiveforce),从而驱动溶质的次级主动运输（如载体运输中的同向转运-symporter和逆向转运antiporter。图2.9植物细胞质膜H+-ATP酶（上），液泡膜H+-焦磷酸酶（左下）和液泡膜H+-ATP酶（右下）的结构示意图(引自H.Sze等，1999)2、次级主动转运secondaryactivetransport,也叫协同运输cotransport或逆向转运antiport：指利用原初主动转运所产生的电化学势，逆浓度梯度运输，而在该物质运输的同时，还需另一种离子顺浓度梯度运输。据两种物质运输方向的异同

6、，又分为：共向传递体symporter:如H＋/sucroseorK+symporter反向传递体antiporter:如Na+/H+antiorter图2.8跨质膜三种类型载体运输示意图（王宝山，2002）2.3植物对矿质元素的吸收2.3.1根系吸收矿质元素的特点：1.吸收的部位——根尖（根毛区：下图）。2.对水分和矿质元素吸收的相对独立性联系：1)矿物质的吸收须溶解在水中2)对矿质的吸收促进对水的吸收区别：二者是相对独立的：水分的吸收主要是蒸腾拉力引起的渗透吸水，是被动吸收；而矿质的吸收以主动吸收为主。3.对溶液中离子的选择吸收：1)对同一溶液中不同离

7、子的选择吸收：Rice:MoreSi2)对同一盐的阴阳离子的选择吸收如：NaNO3中选择NO3－,NH4HCO3中选择NH4＋NH4NO3中都选择。机理：交换吸附根呼吸→→CO2＋H2O→H2CO3→H＋＋HCO3－溶液中的阳离子与根表面的H＋交换，阴离子与HCO3－交换。由于植物对阳离子和阴离子的需要量不同，从而使土壤中的H＋或HCO3－多，也由此，使土壤呈酸性、碱性或中性。生理酸（碱、中）性盐。H＋HCO3－＋NaNO3H＋NO3－＋NaHCO3－生理碱性盐（physiologicllyalkalinesalt）：当供给NaNO3或Ca(NO3)2时，

8、根系在选择性吸收NO3-时，伴随着H+的吸收，使土壤中剩余了较多的