以下为《植物生理学总结》的无排版文字预览，完整格式请下载

下载前请仔细阅读文字预览以及下方图片预览。图片预览是什么样的，下载的文档就是什么样的。

植物生理学

植物的水分代谢

第一节 植物对水分的需要

一、植物的含水量（阅读教材相关内容）

1．不同种类的植物含水量不同

2．不同环境下生长的同一种植物，含水量不同（向阳干燥：低 隐蔽潮湿：高）

3．同种植物的不同器官和组织的含水量差异显著

高：根尖、幼苗、幼叶等生长旺盛的组织，达70－90％；

中：主干，35－70％；休眠芽，40％；黄熟期秸秆，40－50％

低：成熟休眠种子，5－15％

4．种子含水量与其生理活动状态相关

15％以下：休眠

20－25％：开始萌动

40－60％：发芽

二、水的生理作用

水是组成细胞质的主要成分（70－90％〕；

水作为代谢过程的介质（优良的溶剂性质）；

水本身作为反应物质参与一些代谢反应；

充足的水分是植物生长的基础；

水分使植物保持固有的姿态；

水分维持植物体温的恒定（热力学性质）。

（自学内容）

三、水分在植物体内存在的状态

束缚水(bound water)：被细胞中的胶体颗粒牢固吸附而不易流动的水分。

亲水基团：-NH2,-COOH,-OH(蛋白、核酸、纤维素微纤丝等)；

自由水(free water)：距离胶体颗粒较远，可以自由移动的水分。

水的存在状态，与生命活动强弱相关

*第二节 植物细胞对水分的吸收（本章重点）

研究植物及植物细胞利用水分的中心问题：

控制水分在细胞与细胞之间、细胞与环境之间运动的因素。

一、水势（Water potential）

水势: 体系中的水的化学势与处于相同大气压和温度下纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积（指加入1 mol 水使体系的体积发生的变化）。

在某个系统中，偏摩尔体积（指加入1 mol 水使体系的体积发生的变化）水的化学势与纯水在相同温度、压力下的化学势之差。

水势=

Ψ的单位：Pa(Pascal),帕；或 MPa，百万帕

纯水的ψ最高，为0；当水分子受溶质分子牵引，其水势降低

1 M 蔗糖溶液：-2.69 MPa

1 M KCl溶液： -4.50 MPa

叶某某：-0.3 ---- -1.5 MPa

水分总是从Ψ高的区域自发地流向Ψ低的区域

二、渗透作用

水分通过半透膜从水势高的区域向水势低的区域移动（扩散）的现象

半透膜：只允许水分子透过而不允许溶质分子透过

三、植物细胞可视为一个渗透系统

细胞膜：脂质、蛋白镶嵌结构

原生质层：含多种细胞器、大分子溶液

液泡：含多种离子和糖，是发生渗透作用的主要部位

“细胞膜+原生质层” = 半透膜

液泡和细胞外发生水分交换

质壁分离实验：蚕豆幼茎表皮置入0.4M蔗糖溶液。（植物细胞因液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象）

四、植物细胞的水势构成1. 渗透势(Ψs) ：由于液泡内溶质存在，而产生的势能 注：Ψs为负值，由于其存在而使细胞发生渗透作用

2. 压力势(Ψp) ：由于细胞壁的存在，当植物细胞吸水膨胀（失水收缩），原生质体对细胞壁产生一个压力（拉力），细胞壁则对原生质体产生一个反压力（拉力），由此生成的势能即为 Ψp 注：Ψp在细胞吸水膨胀时，为正值，即降低细胞的吸水能力；在细胞失水收缩时，为负值，即提高细胞的吸水能力。

***植物细胞的水势：Ψw=Ψs +Ψp

Ψw、Ψs 和Ψp的变化与细胞体积变化的关系



3.衬质势

Ψm:衬质势

衬质（matrix）指表面能吸附水分的物质

细胞中的蛋白质、淀粉、细胞壁等均为能吸附水分的物质，泥土也是一种衬质

Ψm在液泡化的细胞中可忽略不计，观点有二：①液泡化细胞含水量很高，Ψm趋于0。 ②Ψm通过Ψs 和Ψp而影XX势，其作用已包某某Ψs 和Ψp之中。

注：Ψm在一些组织或情形下起主要作用：

1.非液泡化细胞（如顶端分生组织细胞）

2.干燥的种子、木材中， Ψm很低（负），表现出极强的吸水能力（ 种子Ψm 可达－300MPa，无Ψs和Ψp）

3.土壤颗粒为典型的衬质，土壤的水势主要以其Ψm表示

五、植物细胞间水分的移动

从水势高的细胞自发地向水势低的细胞移动

六、植物细胞吸水的方式

1．渗透性吸水： Ψw=Ψs +Ψp

2．吸涨作用：通过衬质势而起主要作用的吸水 方式。如分生组织、干木材或种子

3.主动（代谢性）吸水：植物耗能将溶质从低浓度处转运到高浓度处，使该区域水势降低，水分则会自发地向该区域迁移

七、水分的跨膜运输

1.扩散：单个水分子穿过脂双层间隙进入细胞。

2.集流：在有压力差存在的情况下，液体中大量分子成群地集体运动。集流是植物体内长距离运输的主要形式。

水孔蛋白 细胞膜及液泡膜上的一种内部蛋白，其多肽链6次穿越膜而形成孔道，特异地允许水分子通过。非水泵，可减小水分子越膜的阻力而使水顺着水势梯度自由迁移。一些环境因素可以通过影XX孔蛋白的开、闭而影XX分的跨膜移动。

第三节 根系对水分的吸收

根的四大功能：

1 将植株固定于土壤中

2 贮藏碳水化合物和其他有机分子

3 合成生物碱和一些激素等重要物质

4 吸收和向茎叶部运输水分和矿物质

一、根系的生长、分布与吸水的关系

深度---根长 （小麦、玉米达1.5-2m深）

广度：大量的侧根和根毛，增大根系的表面积

根毛——根毛使根的总表面积达到地上部的数十倍至上百倍，大量增加了吸收空间，为保证水分吸收，种子萌发先长根，后长芽。黑麦（抽穗期）：根表面积625m2,地上部4.5m2,相差139倍

根系吸水的主要部位：根冠、分生区和伸长区：吸水能力小；根毛区：主要吸水部位。（移栽作物时，应保护好根尖）

二、根系吸水的动力 1.蒸腾拉力

2根压（吐水、伤流）

质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等部分移动，移动快。

共质体途径：水分经过胞间连丝,在细胞质间移动，移动速度较慢。

跨细胞途径：指水分从一个细胞移动到另一个细胞的过程，其中水分要两次跨过质膜，主要是膜上的水通道蛋白起重要作用。

注：内皮层细胞壁上的凯氏带Casparian strip

凯氏带：木栓质，不允许离子和水分子自由通过

离子和水分只能通过共质体途径进入内皮层细胞到达木质部

三、影响根系吸水的环境因素（自学内容）1 土壤中的可利用水分

暂时萎蔫：由于根系吸水速度小于叶面失水速度引起的萎蔫, 由水分供求平衡失调引起，非土壤缺水之故 。如烈日强风下，禾本叶某某卷曲至日落后可恢复挺立。

永久萎蔫：久旱无雨，土壤含水量低欲植物可利用水，所导致的萎蔫, 恢复供水仍不能恢复坚挺状态。

可利用水：超过植物永久萎蔫点以上的土壤的水分。

2 土壤温度影响根系的生长和呼吸来影响吸水，午不浇园

3. 土壤通气状况缺氧：产生有毒物质、能量供应降低（锄草、通气）土壤溶液的浓度：影响土壤溶液的渗透势

第四节 蒸腾作用(Transpiration):水分以气体状态通过植物体表面从体内扩散到大气中的过程（不同于自由水面的蒸发）

一、蒸腾的部位和生理意义

植物需要解决的一对矛盾：截获光能&水分亏缺

解决矛盾的方式:

覆盖角质层：一层蜡样的不透水的膜，其中间杂有亲水的果胶质，并有孔隙，可使水分子透过。

气孔调节：通过调节叶某某气孔的大小将水分散失到大气中

角质层蒸腾/气孔蒸腾：

成熟叶某某，角质层蒸腾约占3－10％，主要形式为气孔蒸腾

幼嫩叶某某，角质层蒸腾约占30－50％

遮阴、潮湿处，角质层蒸腾约占30％以上

水生植物，角质层蒸腾为主要散失水分的方式



蒸腾作用的生理意义

为水分吸收与运输的主要动力

促进植物对矿质元素的吸收

降低叶某某的温度

二、气孔蒸腾1.气孔的大小和分布

长7-40μm (H2O-0.54nm; CO2-0.46nm)

主要分布于某某，另也存在于花序、果实、叶柄、卷须及幼茎。多数植物下表皮气孔数目多于上表皮，水生植物多位于上表皮上。通常，气孔总面积为叶某某的1－2％

扩散水的速率：气孔>>相同面积的自由水面

叶某某：气孔/叶某某＝1-2 / 100

蒸腾（发）量：气孔/相同于叶某某的自由水面 > 80/100

即：某叶某某（通过气孔）的蒸腾量为相同面积自由水面蒸发量的40－100倍

小孔扩散原理（See your text book）：

①水分从大表面上蒸发时，蒸发速率与表面积成正比

②水分从很小表面上蒸发时，蒸发速率与表面的直径或周长成正比 ③叶某某上众多气孔增加了扩散水分的总的周长

2气孔运动

植物气孔：2个保卫细胞

保卫细胞2种类型：哑铃型有一对副卫细胞，禾本科及莎草科等单子叶植物 肾型：无副卫细胞，多数植物。

保卫细胞运动的结构基础：壁中存在径向排列的微纤丝

微纤丝：难以伸长。以气孔口为中心，限制了保卫细胞沿短轴方向直径的扩大

气孔运动调节蒸腾：保卫细胞吸水膨胀－气孔口张开

保卫细胞失水收缩－气孔口关闭

吸水后，作用于外壁上的（净）压力通过微纤丝传到内壁，成为作用于内壁、背离气孔口方向的拉力。

气孔运动的机理

以张开过程为例；1 质膜上H＋-ATP酶，被激活（光等），运出H＋，产生跨膜H＋梯度； 2 跨膜H＋梯度驱动K＋透过质膜和液泡膜进入液泡中（K＋通道〕；3 细胞内由淀粉经代谢产生苹果酸，并从胞外运入Cl-,与液泡内K＋保持电学平衡； 4 液泡内 K＋ 浓度达0.5M, ψ降低至-2MPa左右，吸水张开。

三、影响气孔运动(蒸腾〕的因素（自学）1光

一般植物由暗至光中，经数分钟滞后期，气孔开放；

某些植物气孔昼夜开放，如甘蓝、马铃薯等；

某些植物气孔夜间开放，如景天科等CAM植物；

2 CO2

一般情况下，外界[CO2]下降，气孔开放，[CO2]上升，气孔关闭。

3 温度

10℃以下，难以开放；T升高，促进开放；30－35℃，达最大开度

温度（T）和相对湿度（RH）对叶某某空气气压梯度的影响（假设大气中的水分含量保持稳定）【图】

4 湿度

20℃时不同的相对湿度（RH）对大气水势的影响

大气中水蒸气含量越低，

越有利于蒸腾的进行。

5 风速

风速对蒸腾的影响：Boundary layer thickness=length of water diffusion path (Triangles) Leaves for 1cm wide; (Circles) Leaves for 5 cm wide

6 化学物质

抑制开放物质（抗蒸腾剂）：脱落酸；乙酰水杨酸；黄某某；阿特拉津（水光解抑制剂）

促进开放物质： 细胞分裂素

四、 蒸腾作用的指标

蒸腾速率（强度）：一定时间内单位叶某某散失的水量(g/dm2·h)

蒸腾比例：植物每消耗1Kg水所形成干物质的g数

蒸腾系数：植物生产1g干物质所消耗水的（千）克数（1/蒸腾比例）

第五节 植物体内水分的运输

一、植物体内水分运输的途径

韧皮部（薄壁）：输送光合产物等

木质部（厚壁）：水分在植物体内的主要运输通道

木质部中输送水的主要管状分子；管状分子包括管某某和导管

二者细胞壁增厚

成熟后为不含细胞质的长型死细胞

多个细胞并行排列

导管：为独立的细胞；大小差异显著，通常大于管某某。例：

枫树，直径40－60um长4－30cm橡树，直径300－500um长最高至10m

导管比管某某更为进化

植物体内水分运输途径（总结）

死细胞途径

导管或管某某运输途径（对水分运输的阻力小适合于长距离运输）

活细胞途径

根毛至根的微管束（导管或管某某）；

叶部最小的微管束（叶脉）至气孔下室 （阻力大，约2000倍于微管组织适合于短距离运输）

二、水分运输的动力

成熟植株、蒸腾作用强的白昼，以蒸腾拉力为主；

幼苗、空气潮湿及蒸腾作用弱的夜晚，以根压为主

水分运输的动力＝根系吸水动力 1.蒸腾拉力 2.根压

水分运输的维持

蒸腾拉力>水的重力

1.据测定，温带植物中，木质部导管中维持-0.5至-2.5MPa的梯度即可满足水分快速蒸腾所需的拉力；

2.树根部的水势远高于树冠

水的内聚力>水的张力

据测定，20℃时纯水可抵抗-25至-30MPa的拉力，为铜的抗张力的10％，10倍于槭树从根部提起水分所需的拉力

第二章 植物的矿质营养

土壤（肥料）以何种形式给植物提供营养物质？

19世纪中期以前，以Thaer为代表：植物以有机形态（土壤腐殖质）从土壤中获得养料；

1840，Liebig（德）建立矿质营养学说：植物以无机形式从土壤中获得营养物质；

1860，J. Sachs & W. Knop用含已知成分的无机盐溶液培养成功植物。揭示：植物营养为自养型（无机营养型）

矿质营养：植物对矿质营养元素的吸收、转运和同化

植物必需元素

一、构成植物体的元素

灰分元素(矿质元素)：组成灰分的元素，为各种金某某的氧化物，磷酸盐、硫酸盐、氯化物等

N不存在于灰分元素中，但由土壤吸收，特列为矿质元素

矿质元素分析：灰分经过盐酸或硝酸溶解，经原子吸收分光光度计（Atomic Absorption Spectrometry，AAS）或电感耦合等离子体发射光谱仪（Inductively-Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer，ICP-AES）进行分析测定。

植物矿质元素的含量与植物种类及生存的土壤环境条件相关:

1 同一土壤条件的不同植物，所含矿质元素不同 : 禾本科高某某、十字花科高某某、豆科高某某

2 植物体内 矿质成分是植物所处生活环境的反映: 盐生植物高某某、海藻高某某、XX区植物高某某

二、植物的必需元素1 研究方法

土培法 （×）

溶液培养法（√）:用人工配制含已知矿质元素成分的营养液培养植物 优点：通过添加或减少某种元素，从植物生长状况判断该元素是否为植物所必需

溶液培养法的形式:1 水培法（无土栽培〕：植物直接栽培于营养液中

利用水培法进行植物生产 (管道：略倾斜 水泵：循环营养液)2 砂培法：支撑物（石英砂、蛭石、珍珠岩）3 气培法：根系置于营养液气雾中

溶液培养中应注意的问题

1.根系通气 2.经常更换及补充营养液 3.铁离子以螯合形式供应

4.试剂、水、容器十分纯净 5.研究某些微量元素（钼、镍、锌等），常需连续两代将植株培养于缺乏该元素的溶液中

2 植物必需元素所具备的条件（判断标准）

缺乏该元素，植物不能完成生活史

缺乏该元素，植物表现出专一的缺乏症，恢复供应该元素时，可预防或纠正 此缺乏症，且这种作用不能被其他元素所替代

该元素的营养作用是直接的，而不是因改变土壤（或培养液）的微生物、

物理及化学条件所引起的间接作用

3 植物必需元素（ 17种）

大量元素 (Macroelements）:占植物体干重0.1%以上的元素。C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg等9种元素

微量元素(Microelements）：占植物体干重0.01%以下的元素。 Cl、Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo和Ni等8种

除去C、H、O等非矿质元素，有14种为植物必需的矿质元素

重要培养液配方及其应用；Hoagland营养液；Arnon营养液；B5营养液

溶液培养法生产植物

用溶液培养法研究植物的营养及各种环境因素的调控

植物组织培养

营养液配方以外的注意事项：

关于Fe-EDTA ： Fe+3与乙二胺四乙酸的螯合物(chelate)

不能直接以FeSO4或Fe（NO3）2等无机盐的形式提供铁，∵很容易形成不溶性的Fe（OH）3或铁的磷酸盐，它们不能被植物吸收。

补充： 植物的有益元素(Beneficial elements)

满足一些特定植物的特殊营养需求的元素

滨藜（海马齿）：生活于欧洲、地中海、北非与南非等海边的盐生植物

钠：盐生与C4植物，参与维管束鞘细胞和叶肉细胞间的丙酮酸的运输；

硅：禾本科植物，主要累积于表皮细胞的壁中，防真菌侵染及抗倒伏；

钴：豆科植物，可能与固氮作用（尤其与固氮细菌）相关；

硒：一些黄芪属植物能积累Se；对多数植物有毒；

铝：茶树

三、植物必需元素的生理功能（For details, see your textbook）

C H O N S ：有机物的主要成分，通过羧化和氧化作用被同化

P B Si ：与有机物的羟基起酯化作用，磷酸酯在能量转化中起作用

K Na Mg Ca Mn Cl ：参与细胞渗透调节和细胞的电平衡

特异影响酶蛋白的结构和功能

Fe Cu Zn Mo Ni ：主要作为酶的辅基，通过价态变化传递电子

1.被称之为“生命元素”的氮（N）

主要吸收形式：NH4+、NO3- ，尿素

构成蛋白质的主要成分------是核酸、核苷酸、氨基酸、Chl、VB 、生物碱等的成分

N素供应充分时，植株营养体健壮，光合作用强，尤其叶菜类作物（地上部）高产, 植物对N的需求量大得氮耗糖’--- ---

2.与多种代谢密切有关的元素—磷（P）

主要吸收形式：H2PO4-、HPO4 2-

P存在于核酸、核苷酸、磷脂中→是细胞质、细胞核的组成成分

在有ATP、NAD、NADP、CoA等参加的代谢反应中起关键作用

土壤中可溶性磷含量低→缺磷症状

3数十种酶的辅助因子—(K)

主要吸收形式：K+

作为植物体内各种生化反应中的酶的活化剂---

存在于植物生理活动最旺盛的部位（生长点、形成层、幼叶等）

贮藏器官中，K含量高

N、P、K被称之为植物生长3要素：

1、植物对它们的需求量大

2、自然土壤中常常某某

其它植物必需矿质元素的生理作用详细阅读教材

四、植物的缺素症

由于某种必需元素的缺乏，造成植物体内代谢紊乱，进而产生外观上可见的症状。

组织中养分的浓度对生长的影响

临界浓度：生长速率量低于最大生长速率10％时养分的浓度



缺素症的诊断 （病症检索表）

病症从老叶某某，常某某：N P Mg K Mo Cl

病症从新叶某某，常某某：Ca B Cu Mn Fe S

表现出失绿症，常某某：Fe Mg Mn S N

*根据该元素是否参与循环

第二节 植物细胞对矿质元素的吸收

被动运输 (Passive transport)：顺着溶质浓度梯度，通过脂质层扩散（简单扩散），通过蛋白质扩散（助扩散）

主动运输 (Active transport)：逆着溶质浓度梯度，通过蛋白质耗能运输

一、简单扩散

溶质从浓度高的区域自发地移动到浓度低的区域

质膜为一种脂肪屏障，仅有非极性的溶质能够 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 ,警示其他组织(和植株),产生不可口(有毒)的成分）

植物若不能产生JAs，很难从昆虫的口中存活下来

四、水杨酸类(Salicylic acid, SA) 植物激素&止疼药

SA是诱导植物产生局部抗性和全某某抗性的信号：SA诱导植物局部产生 “过敏反应（hypersensitive responses，HR) ” ；SA诱导植物全某某产生 “系统获得性抗性 (systemic acquired resistance， SAR)

局部过敏反映(HR)将病原菌封闭在死亡细胞组成的坟墓中HR杀死被病菌侵染的植物细胞，围困住病菌，不让它们扩散。

全某某 “系统获得性抗性 (SAR)

抗病蛋白基因表达，产生抗病蛋白，防止病菌继续侵染

四、多胺(Polyamines)H2N-(CH2)4-NH2 腐胺H2N-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH2 亚精胺 H2N-(CH2)3-NH -(CH2)4-NH -(CH2)3-NH2 精胺

生理功能保护酶类免遭热失活稳定细胞结构和成分，

提高抗逆能力； 延缓某些植物组织的衰老

[文章尾部最后500字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]请点击下方选择您需要的文档下载。

1. 髓系肿瘤克隆演变的研究进展
2. “实验观察植物细胞”的教学设计
3. 生物七年级生物《开花和授粉》教学设计
4. “实验观察植物细胞”的教学设计
5. 高一至高三学年教学计划
6. 案例分析（初稿）
7. “实验观察植物细胞”的教学设计
8. “实验观察植物细胞”的教学设计
9. 根和茎的教学设计
10. 高一生物必须1 6.3细胞衰老和凋亡教学设计
11. “实验观察植物细胞”的教学设计
12. 细胞的多样性和统一性
13. 多肉入门
14. 高中生物365个判断题，涵盖高一高二高三所有知识点
15. 实验室抗体标志流程
16. 《观察一棵植物》教学反思
17. 必修一第二章第5节《细胞中的无机物 》教学设计与反思
18. “实验观察植物细胞”的教学设计
19. “实验观察植物细胞”的教学设计
20. 植物生理学总结

以上为《植物生理学总结》的无排版文字预览，完整格式请下载

下载前请仔细阅读上面文字预览以及下方图片预览。图片预览是什么样的，下载的文档就是什么样的。