植物生理学-水分生理-ppt课件.ppt
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1、植物生理学植物生理学_ 授课教师简介授课教师简介 张斌,全国生物竞赛优秀辅张斌,全国生物竞赛优秀辅导员,江西省生物竞赛最知名教练;南昌二中导员,江西省生物竞赛最知名教练;南昌二中2005200520082008生物竞赛辅导唯一教练,所辅导学生生物竞赛辅导唯一教练,所辅导学生获全国一等奖获全国一等奖2626人、进入冬令营人、进入冬令营5 5人,蝉联了江人,蝉联了江西西2005200520082008的全国一等奖总人数和团体总分冠的全国一等奖总人数和团体总分冠军;军;20072007年被教育部授于年被教育部授于“全国优秀教师全国优秀教师”荣誉荣誉称号;是称号;是20082008北京奥运护跑手;北京
2、奥运护跑手;江西教育江西教育20092009年第年第3 3期封面人物;曾获得全国优质课比赛期封面人物;曾获得全国优质课比赛一等奖、江西省优质课比赛第一名;多次进行省、一等奖、江西省优质课比赛第一名;多次进行省、市级示范课展示以及生物竞赛、高考相关的学术市级示范课展示以及生物竞赛、高考相关的学术讲座。讲座。E-MailE-Mail:清北学堂清北学堂20092009年暑年暑假生物竞赛培训班假生物竞赛培训班1PPT课件2PPT课件 1.1 1.1 水的结构与理化性质水的结构与理化性质3PPT课件B. B. 高比热和高气化热高比热和高气化热C. C. 大的表面张力、内聚力大的表面张力、内聚力4PPT课
3、件D. D. 高介电常数高介电常数 and and 良好的溶剂良好的溶剂5PPT课件1.2.1 1.2.1 植物体内水分含量植物体内水分含量植物种类:植物种类:水生水生90%90%以上以上 陆生陆生40-90% 40-90% 旱生旱生(沙漠)植物(沙漠)植物6%6%。木本。木本 阳生。阳生。植物器官:植物器官:生长点、根尖、幼嫩茎等达生长点、根尖、幼嫩茎等达90%90%以以上上 功能叶功能叶70-90% 70-90% 树干树干40-50% 40-50% 休眠芽休眠芽40% 40% 风干种子风干种子8-14%8-14%。 凡是生命活动越旺凡是生命活动越旺盛的部分,含水量也越高。盛的部分,含水量也
4、越高。1.2 1.2 6PPT课件 1 1)自由水)自由水(free waterfree water):):距离胶粒较远而可以距离胶粒较远而可以自由流动的水分。自由流动的水分。2 2)束缚水)束缚水(bound waterbound water):):靠近胶粒而被胶粒靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。束缚不易流动的水分。7PPT课件植物某些细胞和植物某些细胞和器官主要含束缚水时,则代谢活动非常微弱,如越冬植器官主要含束缚水时,则代谢活动非常微弱,如越冬植物的休眠和干燥种子,仅以极弱的代谢维持生命活动,物的休眠和干燥种子,仅以极弱的代谢维持生命活动,但抗性却明显增强,能度过不良的逆境条件;但抗
5、性却明显增强,能度过不良的逆境条件; 8PPT课件 水是细胞质的主要成分(水是细胞质的主要成分(含水量一般达含水量一般达70-90);水分是代谢过程的反应物质和产物(水分是代谢过程的反应物质和产物(光合、呼吸等光合、呼吸等);细胞分裂及生长都需要水分细胞分裂及生长都需要水分;水分是植物对物质水分是植物对物质吸收吸收和和运输运输及生化反应的及生化反应的溶剂溶剂;水分能使植物保持固有的姿态(水分能使植物保持固有的姿态(维持细胞紧张度维持细胞紧张度););调节植物体温及其大气湿度、温度等(调节植物体温及其大气湿度、温度等(蒸腾失水蒸腾失水)。)。 9PPT课件Section 2 植物细胞对水分的吸收
6、植物细胞对水分的吸收 A)A) 渗透性吸水渗透性吸水 借助渗透作用,即水借助渗透作用,即水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动进分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸水行吸水(最主要方式)(最主要方式)。B)B) 代谢性吸水代谢性吸水 : : 利用细胞呼吸释放利用细胞呼吸释放出的能量,使水分经过质膜进入细胞的过程。出的能量,使水分经过质膜进入细胞的过程。C)C) 吸涨性吸水吸涨性吸水亲水性胶体物质吸水亲水性胶体物质吸水膨胀的现象。膨胀的现象。10PPT课件一、一、细胞的渗透性吸水细胞的渗透性吸水11PPT课件(一)(一)自由能,化学势,水势自由能,化学势,水势 bound
7、energy和和free energy。自由能自由能是指能够作功的能量和参与反应的本领。是指能够作功的能量和参与反应的本领。 化学势化学势:1摩尔物质的摩尔物质的自由能自由能。 是一种物质能够用于作功或发生反应的能量度量。是一种物质能够用于作功或发生反应的能量度量。12PPT课件A) 水势的概念水势的概念 水势水势(water potential, w)-某一系统中水的化学势与处于相同温某一系统中水的化学势与处于相同温度和压力的纯水的化学势之差,除以水度和压力的纯水的化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得的商的偏摩尔体积所得的商。 它是水分转移本领大小的指标。它是水分转移本领大小的指标。13PPT
8、课件人为地设定人为地设定在在等温等压等温等压条件下条件下, 纯水纯水的水势为的水势为零零w0=0w0=0。 溶液的水势就溶液的水势就小于小于0 0,为为负值负值。溶液溶液越越 浓浓,其水其水势的势的负值越大负值越大。 w w的单位是的单位是MPa=10MPa=106 6Pa=10barPa=10bar。 海水为海水为-2.5M Pa-2.5M Pa、 1M NaCl 1M NaCl 为为-4.46MPa-4.46MPa 植物细胞在植物细胞在-0.11.5MPa-0.11.5MPa。14PPT课件 溶液的水势溶液的水势 B) 15PPT课件 (二)渗透作用(二)渗透作用 是指溶剂分子通过半透膜是
9、指溶剂分子通过半透膜(semipermeable membrane)(semipermeable membrane)的扩散作的扩散作用。用。 半透性膜:半透性膜:动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋。动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋。16PPT课件17PPT课件18PPT课件19PPT课件对于一个典型的植物细胞,其水势由对于一个典型的植物细胞,其水势由3部分组成,即:部分组成,即: 水势水势=渗透势渗透势+衬质势衬质势+压力势压力势渗透势渗透势(osmotic potential, ):):溶液中溶质颗粒的存溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶
10、质势( s)。)。 它取决于细胞内溶质颗粒(分子或离子)总和。它取决于细胞内溶质颗粒(分子或离子)总和。 植物叶植物叶s为为-1 -2MPa ,旱生植物叶片,旱生植物叶片s达达-10MPa。 s还存在着日变化和季节变化。还存在着日变化和季节变化。 20PPT课件压力势压力势(pressure potential, p):):由于细胞壁压力的由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。一存在而增加的水势值。一般为正值。初始质壁分离般为正值。初始质壁分离时,时, p为为0,剧烈蒸腾时,剧烈蒸腾时, p会呈负值。会呈负值。草本草本(温暖天温暖天气)下午为气)下午为+0.3+0.5MPa,晚上为晚上为+1.5
11、MPa。21PPT课件衬质势衬质势(matric potential, m):):细细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值,以负值表束缚而引起的水势降低值,以负值表示示。22PPT课件 s p m23PPT课件 水分总是由水势高的部位向水势低的部位运水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势可用于转,故水势可用于判断水分迁移的方向判断水分迁移的方向。如。如:1)相邻细胞的水分转移相邻细胞的水分转移:水分由水势高的细胞沿水势梯水分由水势高的细胞沿水势梯度流向水势低的细胞度流向水势低的细胞2)植物体内的水分转移植物体内的水分转移:植株地上部分
12、的水势低于根系,植株地上部分的水势低于根系,故根系水分可向地上部分运转故根系水分可向地上部分运转。3)土壤土壤-植物体植物体-大气连续体系的水分转移大气连续体系的水分转移:水势从高到水势从高到低的顺序是:土壤低的顺序是:土壤-根系根系-叶片叶片-大气,水分也按此顺序大气,水分也按此顺序迁移迁移。 24PPT课件25PPT课件26PPT课件是亲水胶体吸水膨胀的现象。是亲水胶体吸水膨胀的现象。 只与成分有关:蛋白质只与成分有关:蛋白质 淀粉淀粉 纤维素纤维素 脂类。豆科植脂类。豆科植物种子吸胀现象非常显著。物种子吸胀现象非常显著。 未形成液泡的植物细胞,如风干种子、分生细胞主要靠未形成液泡的植物细
13、胞,如风干种子、分生细胞主要靠吸胀作用。吸胀作用。 吸胀作用的动力为吸胀作用的动力为mm,因为,因为s=0s=0,p=0p=0,w=mw=m。 27PPT课件28PPT课件Section3 植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收质外体途径质外体途径:水分经胞壁和细胞间隙移动,不越膜,移动快:水分经胞壁和细胞间隙移动,不越膜,移动快2 2)共质体途径共质体途径:水分依次从一个细胞经过:水分依次从一个细胞经过胞间连丝胞间连丝进入另一细胞进入另一细胞3 3)跨膜途径跨膜途径: 水分从一个细胞移动到另一个细胞,要经两次膜。水分从一个细胞移动到另一个细胞,要经两次膜。 有研究表明,水分在细胞膜内的移动
14、又有两种方式:一是单有研究表明,水分在细胞膜内的移动又有两种方式:一是单个水分子个水分子直接越膜,直接越膜,二是经过一种膜通道蛋白二是经过一种膜通道蛋白水孔蛋白进行水孔蛋白进行水孔蛋白水孔蛋白29PPT课件30PPT课件根系主要吸水区域根系主要吸水区域- -根毛区根毛区 数量度多,吸收面积数量度多,吸收面积大;大; 细胞壁较薄,透水性细胞壁较薄,透水性好;好; 输导组织发达。输导组织发达。 栽植物时要带土,尽栽植物时要带土,尽量减少根毛损伤,以量减少根毛损伤,以利成活。利成活。31PPT课件32PPT课件33PPT课件由于根系的生理活动由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力。一使
15、液流从根部沿木质部导管上升的压力。一般为般为0.1-0.2MPa 0.1-0.2MPa 。 它大小和成分代表根生理它大小和成分代表根生理活动和强弱。活动和强弱。34PPT课件35PPT课件几个相关的概念质外体质外体:是一个开放性的连续自由空间,包括细胞是一个开放性的连续自由空间,包括细胞壁、胞间隙及导管等。壁、胞间隙及导管等。共质体共质体:是通过胞间连丝把无数原生质体联系起来:是通过胞间连丝把无数原生质体联系起来形成的一个连续的整体。形成的一个连续的整体。 胞间连丝胞间连丝:是贯穿胞壁的管状结构物内的连丝微:是贯穿胞壁的管状结构物内的连丝微管,其两端与内质网相连接。管,其两端与内质网相连接。
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