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  • 2016考研植物生理學(xué)沖刺考點(diǎn):植物細(xì)胞對(duì)水分的吸收

    發(fā)布時(shí)間:2017-11-27 編輯:yangjie

      植物細(xì)胞吸收水分的三種形式:

      1.吸脹吸水:親水物質(zhì)吸脹作用,沒(méi)有液泡細(xì)胞

      2.滲透吸水:滲透作用吸水,有液泡細(xì)胞,主要方式

      3 代謝吸水:需代謝提供能量

      現(xiàn)用教材:植物細(xì)胞吸水的三種方式是擴(kuò)散、集流、滲透作用

      一、 擴(kuò)散與集流

      1、擴(kuò)散作用—由分子的熱運(yùn)動(dòng)所造成的物質(zhì)從濃度高處向濃度低處移動(dòng)的過(guò)程。

      特點(diǎn):順濃度梯度進(jìn)行;適于短距離運(yùn)輸(胞內(nèi)跨膜或胞間)

      2、集 流—-指液體中成群的原子或分子在壓力梯度下共同移動(dòng)的現(xiàn)象。

      如:水在水管中的移動(dòng),水在木質(zhì)部導(dǎo)管中的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,水從土壤溶液流入植物體

      特點(diǎn):順壓力梯度進(jìn)行;通過(guò)膜上的水孔蛋白形成的水通道

      二、 植物細(xì)胞的滲透性吸水

      滲透作用定義:水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象。

      半透膜——只允許水等小分子通過(guò),其它溶質(zhì)分子或離子不易通過(guò)的膜。

      (一) 相關(guān)概念

      1.自由能—-對(duì)生物而言,能用于生物做功的能。

      2.化學(xué)勢(shì)—-在恒溫、恒壓、其它組分不變的條件下,在無(wú)限大的體系中加入1mol該物質(zhì)引起體系自由能的改變量。 1mol該物質(zhì)所含的自由能。

      3、水的偏摩爾體積-—在溫度、壓強(qiáng)及其它組分不變的條件下,在無(wú)限大的體系中加入1mol水時(shí),該1mol水所占的有效體積(Vw)

      注:*1mol純物質(zhì)所占體積為摩爾體積V,水為18.0cm3

      *1mol某物質(zhì)在一個(gè)混合體系中所占的體積為偏摩爾體積V

      水勢(shì):水勢(shì)(ψW)—每偏摩爾體積水在一個(gè)系統(tǒng)中的化學(xué)勢(shì)與純水在

      相同溫度、壓力下的化學(xué)勢(shì)之間的差。即每偏摩爾體積水的化學(xué)勢(shì)。

      ψW=水的化學(xué)勢(shì)ՄW–純水的化學(xué)勢(shì)ՄW0/偏摩爾體積VW=ΔՄW / VW。ψW單位:1巴(bar)=0.987 大氣壓(atm) =105帕(Pa)=0.1兆帕(MPa)

      說(shuō)明:水勢(shì)是自由能的量度,水的自由能越多水勢(shì)越大,純水水勢(shì)最大,為0

      水總是從水勢(shì)高處向水勢(shì)低處流

      *溫度越高,水勢(shì)越大

      *壓力越大,水勢(shì)越大

      *溶液越濃,水勢(shì)越小

      (二) 植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)

      細(xì)胞壁:透性膜

      原生質(zhì)層:質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)、液泡膜組成 ,半透膜

      細(xì)胞滲透作用的三種情況:

      (1)細(xì)胞ψW 》外界ψW,細(xì)胞失水,質(zhì)壁分離

      (2)細(xì)胞ψW《 外界ψW,細(xì)胞吸水,質(zhì)壁分離復(fù)原

      (3)細(xì)胞ψW = 外界ψW,細(xì)胞達(dá)滲透平衡

      植物細(xì)胞與外部溶液之間構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)

      質(zhì)壁分離——植物細(xì)胞由于液泡失水而使原生質(zhì)體和細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象。(觀看動(dòng)畫(huà))

      質(zhì)壁分離復(fù)原——發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞吸水后使整個(gè)原生質(zhì)體恢復(fù)原狀的現(xiàn)象,或稱去質(zhì)壁分離。 (觀看動(dòng)畫(huà))

      (三) 植物細(xì)胞水勢(shì)的組成:

      Ψw = ψs + ψp + ψg + ψm

      Ψs :滲透勢(shì)

      Ψp :壓力勢(shì)

      Ψm :襯質(zhì)勢(shì)

      Ψg :重力勢(shì)

      1、滲透勢(shì)—-在某系統(tǒng)中,由于溶質(zhì)顆粒的存在,而使水勢(shì)降低的值,又叫溶質(zhì)勢(shì)。

      對(duì)一種溶液來(lái)說(shuō),ψw = ψs對(duì)植物細(xì)胞來(lái)說(shuō),ψs主指液泡中細(xì)胞液溶質(zhì)顆粒存在而降低的水勢(shì),ψs〈0,負(fù)值

      ψs大小取決于溶質(zhì)顆�?倲�(shù)

      M蔗糖ψs > 1M NaCl ψs (電解質(zhì))

      測(cè)定方法:小液流法(用蔗糖液,它對(duì)細(xì)胞無(wú)毒,不易透過(guò)膜,粘度高,小液滴不易擴(kuò)散,便于觀察)

      2、壓力勢(shì) -—由于細(xì)胞壁壓力的存在,而使水勢(shì)發(fā)生的變化。(壓力對(duì)水勢(shì)的影響)

      (1) ψp 〉0,正常情況壓力正向作用細(xì)胞,增加 ψw

      (2) ψp〈 0,劇烈蒸騰壓力負(fù)向作用細(xì)胞,降低ψw

      (3)ψp = 0,質(zhì)壁分離時(shí),壁對(duì)質(zhì)無(wú)壓力

      3、重力勢(shì)

      重力勢(shì)Ψg ——指水分因重力存在而使體系水勢(shì)增加的值,考慮小范圍水分移動(dòng)時(shí)可忽略。依水的高度、水的密度、重力加速度而定。

      當(dāng)水高1米時(shí),重力勢(shì)是0.01MP,考慮到水在細(xì)胞內(nèi)的水平移動(dòng),通常忽略不計(jì)。

      4.襯質(zhì)勢(shì) ——由于親水性物質(zhì)和毛細(xì)管對(duì)自由水的束縛而引起的水勢(shì)降低值

      ψm 〈 0,降低水勢(shì)。親水物質(zhì)吸水力:蛋白質(zhì)〉淀粉〉纖維素

      記�。�

      *有液泡細(xì)胞,原生質(zhì)幾乎已被水飽和

      ψm = --0.01 MPa ,忽略不計(jì); Ψg也忽略

      水勢(shì)公式簡(jiǎn)化為:ψw = ψs+ ψp

      *沒(méi)有液泡的分生細(xì)胞、風(fēng)干種子胚細(xì)胞:ψw = ψm

      *初始質(zhì)壁分離細(xì)胞:ψw = ψs

      *水飽和細(xì)胞: ψw = 0

      (四)細(xì)胞水勢(shì)與相對(duì)體積的關(guān)系

      細(xì)胞吸水,體積增大、 ψs 、 ψp 、ψw 增大

      細(xì)胞吸水飽和,體積、 ψs 、 ψp ,ψw = 0最大

      細(xì)胞失水,體積減小, ψs 、 ψp 、 ψw 減小

      細(xì)胞失水達(dá)初始質(zhì)壁分離 ψp = 0, ψw = ψs

      細(xì)胞繼續(xù)失水, ψs 、 ψp 可能為負(fù) ψw《ψs

      (五)細(xì)胞間的水分移動(dòng)

      相鄰兩細(xì)胞間水分移動(dòng)方向取決于兩細(xì)胞間的水勢(shì)差,水總是從水勢(shì)高處流向水勢(shì)低處,勢(shì)差越大,流速越快 。

      思考:以下論點(diǎn)是否正確,為什么?

      1、一個(gè)細(xì)胞溶質(zhì)勢(shì)與所處外界溶液的溶質(zhì)勢(shì)相等,則細(xì)胞體積不變。

      2、若細(xì)胞的ψp = - ψs,將其放入某一溶液中時(shí),則體積不變

      3、將一充分飽和的細(xì)胞放于某一比細(xì)胞液濃度低50倍的溶液中,則體積變小。

      三 、細(xì)胞的吸脹作用吸水

      吸脹作用——親水膠體吸水膨脹的現(xiàn)象。

      1.風(fēng)干種子的吸水(種子萌發(fā)時(shí)的吸水)

      2.分生細(xì)胞(未形成液泡)的吸水過(guò)程

      3果實(shí)種子形成過(guò)程的吸水

      問(wèn)題: 為什么豆科植物種子易吸水脹破種皮而順利發(fā)芽?

      四、細(xì)胞的代謝性吸水

      v代謝性吸水—利用細(xì)胞呼吸作用釋放的能量,使水分經(jīng)過(guò)質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。

      五、水分進(jìn)入細(xì)胞的途徑

      A單個(gè)水分子通過(guò)膜脂雙分子層的間隙進(jìn)入細(xì)胞

      B水集流通過(guò)質(zhì)膜上水孔蛋白中的水通道進(jìn)入細(xì)胞

      水孔蛋白:在植物細(xì)胞質(zhì)膜和液泡膜上的膜內(nèi)蛋白,分子量在

      25~30KD,其多肽鏈穿越膜并形成孔道,特異的允許水分子通過(guò),具有高效轉(zhuǎn)運(yùn)水分子的功能。

      (一)根系的吸水部位:根毛區(qū)

      (二)根系的吸水途徑

      相關(guān)概念

      共質(zhì)體 —-活細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)體以胞間連絲互相連續(xù)在一起的整體系統(tǒng)。

      質(zhì)外體 —-包括細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙、導(dǎo)管、管胞等無(wú)生命部分組成的一個(gè)系統(tǒng),又稱自由空間,水分和溶質(zhì)可在其中自由擴(kuò)散。

      自由空間兩個(gè)區(qū)域:凱氏帶內(nèi),凱氏帶外

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