植物生理课件.ppt

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1、第一章植物的水分代谢植物一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下，才能进行；否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停顿。所以，在农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之一，农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”，就是这个道理。植物水分代谢（watermetabolism）的三个过程：如何保持水分平衡1.水分的吸收2.水分在植物体内的运输3.水分的散失第一节植物对水分的需要一、植物的含水量水一般约占植物组织鲜重的70%~90%。水生植物含水量在90%以上。中生植物含水量约占70%~90

2、%。旱生植物含水量可低达6%以下。一般说来，生命活动旺盛的部位其含水量越高二、水对植物的生理作用1.水是原生质的主要组分75--90%a.束缚水和自由水的概念束缚水（boundwater）：与细胞组分紧密结合而不能自由移动、不易散失的水分。自由水（freewater）：与细胞组分吸附力较弱、可自由移动的水分。b.自由水/束缚水比率在代谢过程中的意义自由水/束缚水比率越高，原生质溶胶状，植物代谢强，但抗性弱。自由水/束缚水比率越低，原生质凝胶状，植物代谢弱，但抗性强。自由水束缚水两者比值原生质代谢生

3、长抗逆性高溶胶旺盛快弱低凝胶活性低迟缓强2.水直接参与植物体内重要代谢作用过程3.水是各种生理生化反应和物资运输的介质4.水能使植物保持固有的姿态5.细胞分裂和延伸生长都需要足够的水三、水对植物的生态作用水是植物体温调节器；水对可见光的通透性；水对植物生存环境的调节第二节植物细胞对水分的吸收一、水势的基本概念与计算化学势与水势是两个重要的指标，化学势差可判定某一物质在两个区域间移动的方向，水势差可判定水分在土壤-植物体-大气间的移动方向。（一）自由能与化学势1、自由能系统中物质总能量=束缚能+自由

4、能束缚能不能用于做有用功的能量，自由能是在恒温、恒压条件下能够做最大有用功的那部分能量。自由能绝对值无法测定，它的变化是判断系统能否自动进行反应的标准。⊿G=G2-G1⊿G<0，系统变化过程中自由能减少，是自动变化。⊿G>0，自由能增加，不能自动进行，须从外界获取能量。⊿G=0，自由能不变，系统处于动态平衡。2、化学势化学势在物理化学中，是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，用μ表示。多组分体系中，组分的化学势(μj)定义为组分j的偏摩尔自由能，是指在等温、等压条件下1mol的组

5、分j的自由能。μj=μjΘ+RTlnαj+zjFE+Vj,mP+mjgh⊿μj<0,物质j转移的会自发的顺着电化学势梯度由高μj区域向低μj区域转移；⊿μj>0，必须由外界提供能量才能发生转移；⊿μj=0，物质转移达到平衡。在植物生理学中，把物质顺着电化学势梯度的转移称为被动运输，逆着电化学势梯度的转移称为主动运输（要消耗外部提供的能量）。（二）水的化学势与水势1、水的化学势水的化学势用μw表示，其势力学含义为：当温度、压力及物质数量（水分以外）一定时，体系中1mol的水分的自由能。μw=μwΘ+

6、RTlnαw+Vj,mP+mwgh水的化学势可用来判断水分参加化学反应的本领或在两相间移动的方向和限度。其表现一般不用绝对值而用相对值⊿μw，在一定条件下，纯自由水的化学势作为参比状态，指定为零。⊿μw可判定水分的转移方向。2、水势为了突出水的化学势在水分生理中的意义，通常把水的化学势除以水的偏摩尔体积使其具有了压力的单位，即水势。水势是偏摩尔体积的水在一个系统中的化学势与纯水在相同温度压力下的化学势之间的差。ψw=(μw-μwO)/Vw,m=⊿μw/Vw,mμw-μwO=⊿μw：表示水的化学势差

7、,单位为J/mol;Vw,m:表示水的偏摩尔体积单位m3/mol。ψw：表示水势，单位N/m2；所以水势的单位是压力单位帕（Pa）。纯水的水势定义为零，由于溶液中溶质颗粒会降低水的自由能，所以任何溶液的水势皆为负值。偏摩尔体积（Vw,m）是指在恒温恒压，其他组分浓度不变情况下，混合体系中1mol该物质所占据有效体积。3、含水体系的水势组成含水体系中能改变水分子μw的因素会引起水势的改变，主要有溶质、衬质、压力、重力、温度、海拔高度等。它们对水势的贡献分别称为溶质势、衬质势、压力势、重力势等。即体系

8、水势组成：ψw=ψs+ψm+ψp+ψgψwO：纯水的水势为零。Ψs：溶质势。又称为渗透势（Ψπ），指由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值，表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小。溶质越多，溶质势愈低。Ψs=Ψπ=-iCRTΨm：衬质势。由于衬质的存在引起水势降低的数值。衬质指表面能够吸附水分的物质如纤维素、蛋白质粒、淀粉粒等。衬质吸水平衡后，衬质对体系水势没有影响。Ψp：压力势。由于压力的存在而使体系水势改变的数值。正压力使水势升高，反之降低。Ψg：重力势。由于重力存在使体系水势