植物的矿质营养课件.ppt
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- 植物 营养 课件
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1、第三章植物的矿质营养人类很早就开始研究植物矿人类很早就开始研究植物矿质营养和氮素营养。早在公元质营养和氮素营养。早在公元前三世纪,古希腊学者亚里士前三世纪,古希腊学者亚里士多德就指出:植物从腐烂物质多德就指出:植物从腐烂物质中获得营养。中获得营养。我国西汉农学家汜胜之指我国西汉农学家汜胜之指出:凡耕之本在于趣时和土、出:凡耕之本在于趣时和土、务粪泽、早锄早获务粪泽、早锄早获。耕种的基本原则是,抓紧适当时间使土壤松和,注意肥料和水分,及早锄地,及早收获。植物对矿物质的吸收、转运和同化 真正用实验的方法研究植物营养的学者是荷兰医生和炼金术士范海尔特蒙(15771644),他把2.27kg重柳树枝条
2、栽种在90kg的土壤中,只浇水不施肥,5年后枝条重76.7kg,土壤减重60g。因此他认为植物从水中获得营养。增重?光合水分去向?蒸腾 1699年,英国的年,英国的伍德沃德用不同的伍德沃德用不同的水(雨水、河水、水(雨水、河水、泉水、菜园土浸出泉水、菜园土浸出液和下水管道水)液和下水管道水)培养薄荷枝条。培养薄荷枝条。证明植物从土壤中获得营养l菜园土浸出液中菜园土浸出液中生长最好。生长最好。1804年,瑞士的德年,瑞士的德索索修修尔发现种子在蒸馏水中萌尔发现种子在蒸馏水中萌发成苗后很快死亡,与种发成苗后很快死亡,与种子相比,灰分数量没有变子相比,灰分数量没有变化。化。证明了灰分元素和氮素是必须
3、元素。灰分是指植物充分燃烧灰分是指植物充分燃烧后剩下的物质。如果把后剩下的物质。如果把植物的灰分加到蒸馏水植物的灰分加到蒸馏水中,再加上硝酸盐植物中,再加上硝酸盐植物就可以生长。就可以生长。1860年萨克斯和诺普相继发表了应用十年萨克斯和诺普相继发表了应用十大化学元素的无机盐配制成营养液,栽大化学元素的无机盐配制成营养液,栽培植物获得成功,称为水培。以后水培培植物获得成功,称为水培。以后水培和砂基培养得到发展。和砂基培养得到发展。确定了土壤中的必须元素。第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素小部分氮小部分氮大部分硫大部分硫全部的磷全部的磷全部的金属元素全部的金属元素植物体植物体水分水分10
4、95%干物质干物质590%C、H、O、N以以气体形式散失气体形式散失如如CO2,CO,N2,水蒸汽,水蒸汽,NH3,氮的氧化,氮的氧化物等,小部分的物等,小部分的硫以硫以H2S和和SO2的形式散失的形式散失挥发部分挥发部分灰分元素灰分元素有机物有机物90%无机物无机物10%燃烧燃烧二、植物必需的矿质元素1确定必需元素的方法 a.a.溶液培养法溶液培养法:溶液培养法溶液培养法亦称水培法亦称水培法,是在含有全是在含有全部或部分营养元素的溶部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法;液中培养植物的方法;b.b.砂基培养法砂基培养法:是在洗净的是在洗净的石英砂或玻璃球等基质石英砂或玻璃球等基质中加入营养液
5、来培养植中加入营养液来培养植物的方法。物的方法。2判断植物必需的矿质元素的标准 a.不可缺少性:缺乏该元素时不能完成生活史。b.不可替代性:有专一缺乏症,加入其它元素不能恢复。c.直接功能性:缺素症状是由元素直接作用,并不是通过影响土壤、微生物等的间接作用。3植物必需的矿质元素列表必需元素大量元素来自水和CO2:C、H、O来自土壤:N、K、Ca、Mg、P、S、Si微量元素:Cl、Fe、Mn、B、Na、Zn、Cu、Ni、Mo共19个三、植物必需矿质元素的生理作用N:生命元素氨基酸、核酸、激素、维生素等P:1)是核酸、磷脂的组成成分 2)可合成ATP、NADPH等参与能量代谢。3)参与光合产物的运
6、输K:1)调节气孔开闭 2)促进糖分转化和运输 3)是某些反应中酶的活化剂N、P、K都是可移动元素,缺乏时老叶先出现症状。三、植物必需矿质元素的生理作用Ca:1)维持膜结构的稳定性2)信号物质:第二信使3)中和有机酸:果实成熟时的酸味消失Ca是不易移动元素,缺乏时新叶先出现症状。1病症诊断法:见书33页症状检索表四、作物缺素症状及其诊断2化学分析诊断法:取叶片用针对性试验检测含量,然后与标准含量对比。第二节第二节 生物膜的结构与功能生物膜的结构与功能 细胞膜也称为生物膜,是细胞中所有膜细胞膜也称为生物膜,是细胞中所有膜的总称。的总称。细胞膜分为质膜和内膜。细胞膜分为质膜和内膜。质膜是包围原生质
7、外围的膜。质膜是包围原生质外围的膜。内膜是指质膜内各种细胞器膜,内膜也内膜是指质膜内各种细胞器膜,内膜也称为内膜系统。称为内膜系统。一、细胞膜的化学组成一、细胞膜的化学组成细胞膜主要由脂类和蛋白质组成,还含有少量的糖、金属离子和大量细胞膜主要由脂类和蛋白质组成,还含有少量的糖、金属离子和大量的水。的水。1脂类物质脂类物质 占细胞膜干重的占细胞膜干重的2540%,构成细胞膜的脂类主要是磷,构成细胞膜的脂类主要是磷脂、糖脂和硫脂。构成质膜和内质网的脂类主要是磷脂酰胆碱,线粒脂、糖脂和硫脂。构成质膜和内质网的脂类主要是磷脂酰胆碱,线粒体膜主要是磷脂酰丝氨酸,叶绿体类体膜主要是糖脂(半乳糖脂)、体膜主
8、要是磷脂酰丝氨酸,叶绿体类体膜主要是糖脂(半乳糖脂)、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和硫脂。磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和硫脂。2蛋白质蛋白质 占膜干重的占膜干重的6075%,蛋白质包括简单蛋白质和结合蛋白,蛋白质包括简单蛋白质和结合蛋白,如糖蛋白的、脂蛋白,色素蛋白,主要作用包括物质运输、识别、信如糖蛋白的、脂蛋白,色素蛋白,主要作用包括物质运输、识别、信息传递、电子传递、催化。在细胞中,约有息传递、电子传递、催化。在细胞中,约有2025%的蛋白是与膜结的蛋白是与膜结合在一起的。合在一起的。3糖类糖类 约占膜干重的约占膜干重的5%,多以糖脂、糖蛋白形式存在,主要作用是,多以糖脂、糖蛋白形式存在,主要作用是
9、识别反应。识别反应。4水水 约占膜鲜重的约占膜鲜重的30%以上,主要作用是稳定膜的结构。以上,主要作用是稳定膜的结构。5金属离子金属离子 主要是钙离子。主要是钙离子。二、细胞膜的结构二、细胞膜的结构(一)几个重要的生物膜模型(一)几个重要的生物膜模型 1.单位膜模型(单位膜模型(unit membrane model)由由Robertson于于1962年提出,根据生物膜的电镜年提出,根据生物膜的电镜观察结果,在观察结果,在 Danielli 和和 Davson 模型的基础上模型的基础上提出的。提出的。Sjostrand 1953年在电镜下观察到,生物膜由三年在电镜下观察到,生物膜由三层结构组成
10、,两个电子密度大的暗带(各层结构组成,两个电子密度大的暗带(各20A),),和中间一层电子密度小的亮带(和中间一层电子密度小的亮带(35A)。)。Robertson 1959年也在电镜下观察到相同的结构。年也在电镜下观察到相同的结构。他认为两条暗带是蛋白质,中的亮带是脂类物质。他认为两条暗带是蛋白质,中的亮带是脂类物质。单位膜模型的主要结构特点:单位膜模型的主要结构特点:(1)脂类双分子层构成生物膜的骨架,在双分子层中,脂)脂类双分子层构成生物膜的骨架,在双分子层中,脂类的疏水基团向内,亲水基团向外。类的疏水基团向内,亲水基团向外。(2)脂类双分子层两侧吸附着蛋白质,蛋白质为)脂类双分子层两侧
11、吸附着蛋白质,蛋白质为B折叠型,折叠型,而且在脂类双层两侧是不对称的。这与而且在脂类双层两侧是不对称的。这与Danielli 和和 Davson 模型不同。模型不同。膜的厚度为膜的厚度为75A。单位膜模型存在的问题:单位膜模型存在的问题:(1)不同生物膜的厚度变化很大,)不同生物膜的厚度变化很大,50100A。(2)生物膜的功能和特性差异很大,单位膜模型没有反映)生物膜的功能和特性差异很大,单位膜模型没有反映出来。出来。(3)膜上的蛋白质与膜结合的牢固程度不同,有的易分离,)膜上的蛋白质与膜结合的牢固程度不同,有的易分离,有难分离。有难分离。(4)生物膜能够运动,而单位膜模型是静态的。)生物膜
12、能够运动,而单位膜模型是静态的。(5)在生物膜上,蛋白质和脂类分子可以运动。)在生物膜上,蛋白质和脂类分子可以运动。流动镶嵌模型(流动镶嵌模型(fluid mosaic model)Nicolson 和和 Singer 在单位膜模型的基础上于在单位膜模型的基础上于1972年提出。年提出。主要特征:主要特征:(1)磷脂形成双分子层,构成细胞膜的骨架,在双)磷脂形成双分子层,构成细胞膜的骨架,在双分子层中,磷脂的疏水基团向内,亲水基团向外。分子层中,磷脂的疏水基团向内,亲水基团向外。(2)蛋白质在膜上的存在具有多样性。一些蛋白吸)蛋白质在膜上的存在具有多样性。一些蛋白吸附在脂类双层的表面,称为外在
13、蛋白或周边蛋白,附在脂类双层的表面,称为外在蛋白或周边蛋白,很容易与膜分离;另一些蛋白嵌入脂类双层中,有很容易与膜分离;另一些蛋白嵌入脂类双层中,有部分嵌入,有的贯穿脂类双层,这部分蛋白称为内部分嵌入,有的贯穿脂类双层,这部分蛋白称为内在蛋白或整合蛋白。这部分蛋白很难与膜分离。在蛋白或整合蛋白。这部分蛋白很难与膜分离。(3)生物膜化学组成的不对称性和不均匀性。在)生物膜化学组成的不对称性和不均匀性。在生物膜的两侧和不同区域,脂类和蛋白质的种类生物膜的两侧和不同区域,脂类和蛋白质的种类和数量不同。和数量不同。膜脂:在膜脂双层中,外层以磷脂酰胆碱为主,膜脂:在膜脂双层中,外层以磷脂酰胆碱为主,内层
14、以磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸为主;不饱内层以磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸为主;不饱和脂肪地层。和脂肪地层。膜蛋白:在脂类双层的内外层和不同区域不同。膜蛋白:在脂类双层的内外层和不同区域不同。膜糖:以糖蛋白形式或糖脂形式存在,存在于质膜糖:以糖蛋白形式或糖脂形式存在,存在于质膜的外侧。膜的外侧。(4)膜的流动性:膜不是静止的,膜脂和膜蛋白)膜的流动性:膜不是静止的,膜脂和膜蛋白可在膜上进行运动。可在膜上进行运动。细胞膜结构模型 晶格镶嵌模型晶格镶嵌模型 由由Nallach 于于1975年提出的,是对流动镶嵌模型年提出的,是对流动镶嵌模型的补充。他用液晶相变理论来解释膜所具有的流的补充。他用液晶相变
15、理论来解释膜所具有的流动性。动性。液晶是一种半液体和半固体的物质状态,它既具液晶是一种半液体和半固体的物质状态,它既具有固体的一定形状,又具有液体的流动性。有固体的一定形状,又具有液体的流动性。生物膜的正常功能状态是处于液晶态。生物膜的正常功能状态是处于液晶态。生物膜可在固态、液晶态和液态之间转化。生物膜可在固态、液晶态和液态之间转化。降温降温 降温降温 液态液态 液晶态液晶态 固固态态 升温升温 升温升温 板块镶嵌模型(板块镶嵌模型(plate mosiac model)由由Jain 和和 White 于于1977年提出,认为整年提出,认为整个生物膜是由许多不同组织结构、不同大个生物膜是由许
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