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1、 水分代谢（水分代谢（水分代谢（水分代谢（waterwaterwater metabolismmetabolismmetabolism）：植物对水分的吸收、）：植物对水分的吸收、）：植物对水分的吸收、）：植物对水分的吸收、 运输、利用和散失的过程。运输、利用和散失的过程。运输、利用和散失的过程。运输、利用和散失的过程。 第一节第一节第一节第一节 植物对水分的需要植物对水分的需要植物对水分的需要植物对水分的需要 一、植物的含水量一、植物的含水量一、植物的含水量一、植物的含水量 二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态二、植物体内水分存在的状态 三、水分在植物
2、生命活动中的作用三、水分在植物生命活动中的作用三、水分在植物生命活动中的作用三、水分在植物生命活动中的作用 一、植物的含水量一、植物的含水量一、植物的含水量一、植物的含水量 三、水在植物生命活动中的作用三、水在植物生命活动中的作用三、水在植物生命活动中的作用三、水在植物生命活动中的作用 1 1 1水分是细胞质的主要成分；水分是细胞质的主要成分；水分是细胞质的主要成分；水分是细胞质的主要成分； 2 2 2水分是代谢作用过程的反应物质；水分是代谢作用过程的反应物质；水分是代谢作用过程的反应物质；水分是代谢作用过程的反应物质； 3 3 3水分是植物对物质吸收和运输的溶剂；水分是植物对物质吸收和运输的
3、溶剂；水分是植物对物质吸收和运输的溶剂；水分是植物对物质吸收和运输的溶剂； 4 4 4水分能维持植物的固有姿态；水分能维持植物的固有姿态；水分能维持植物的固有姿态；水分能维持植物的固有姿态； 一、扩散（一、扩散（一、扩散（一、扩散（diffusiondiffusiondiffusion） 是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区 域向浓度低的区域移动，扩散是顺着浓度梯度进行的。域向浓度低的
4、区域移动，扩散是顺着浓度梯度进行的。域向浓度低的区域移动，扩散是顺着浓度梯度进行的。域向浓度低的区域移动，扩散是顺着浓度梯度进行的。 适合于水分的短距离迁徙，不适合长距离迁徙。适合于水分的短距离迁徙，不适合长距离迁徙。适合于水分的短距离迁徙，不适合长距离迁徙。适合于水分的短距离迁徙，不适合长距离迁徙。 二、集流二、集流二、集流二、集流（massmassmass flowflowflow） 是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动；是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动；是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动；是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动； 可以远距离运输
5、，与溶质浓度梯度无关；可以远距离运输，与溶质浓度梯度无关；可以远距离运输，与溶质浓度梯度无关；可以远距离运输，与溶质浓度梯度无关； 通过膜上的水孔蛋白（通过膜上的水孔蛋白（通过膜上的水孔蛋白（通过膜上的水孔蛋白（aquaporinaquaporinaquaporin）形成的水通道（）形成的水通道（）形成的水通道（）形成的水通道（waterwaterwater channalchannalchannal） 进行。进行。进行。进行。 水孔蛋白（水孔蛋白（水孔蛋白（水孔蛋白（aquaporinaquaporinaquaporin）：）：）：）： 水通道蛋白（蛋白质性质的跨膜水通道）；水通道蛋白（蛋白
6、质性质的跨膜水通道）；水通道蛋白（蛋白质性质的跨膜水通道）；水通道蛋白（蛋白质性质的跨膜水通道）； 存在于细菌、酵母、动物和植物中；存在于细菌、酵母、动物和植物中；存在于细菌、酵母、动物和植物中；存在于细菌、酵母、动物和植物中； 有有有有3 3 3种：种：种：种：质膜上的质膜内在蛋白（质膜上的质膜内在蛋白（质膜上的质膜内在蛋白（质膜上的质膜内在蛋白（plasmaplasmaplasma membranemembranemembrane intrinsicintrinsicintrinsic proteinproteinprotein）液泡膜上的液泡膜内在蛋白（液泡膜上的液泡膜内在蛋白（液泡膜上
7、的液泡膜内在蛋白（液泡膜上的液泡膜内在蛋白（tonoplasttonoplasttonoplast intrinsicintrinsicintrinsic proteinproteinprotein）根瘤共生膜上的内在蛋白（根瘤共生膜上的内在蛋白（根瘤共生膜上的内在蛋白（根瘤共生膜上的内在蛋白（nodulin-likenodulin-likenodulin-like intrinsicintrinsicintrinsic proteinproteinprotein） 功能：调节细胞中水分的快速流动功能：调节细胞中水分的快速流动功能：调节细胞中水分的快速流动功能：调节细胞中水分的快速流动 三、渗
8、透作用三、渗透作用三、渗透作用三、渗透作用(osmosis)(osmosis)(osmosis)（一）自由能和水势（一）自由能和水势（一）自由能和水势（一）自由能和水势 （二）渗透现象（二）渗透现象（二）渗透现象（二）渗透现象 （三）植物细胞可以构成一个渗透系统（三）植物细胞可以构成一个渗透系统（三）植物细胞可以构成一个渗透系统（三）植物细胞可以构成一个渗透系统 （四）细胞的水势（四）细胞的水势（四）细胞的水势（四）细胞的水势 （五）细胞间的水分移动（五）细胞间的水分移动（五）细胞间的水分移动（五）细胞间的水分移动 （一）自由能和水势（一）自由能和水势（一）自由能和水势（一）自由能和水势水势（
9、水势（水势（水势（waterwaterwater potentialpotentialpotential）：）：）：）：每偏摩尔体积水的化学势差。即水溶液的化学势每偏摩尔体积水的化学势差。即水溶液的化学势每偏摩尔体积水的化学势差。即水溶液的化学势每偏摩尔体积水的化学势差。即水溶液的化学势( ( (w w w) ) )与纯水与纯水与纯水与纯水( ( (0 0 0w w w) ) )的化学势之差，的化学势之差，的化学势之差，的化学势之差， 除以水的偏摩尔体积除以水的偏摩尔体积除以水的偏摩尔体积除以水的偏摩尔体积( ( (V V Vw w w) ) )所得的商。所得的商。所得的商。所得的商。 水势的
10、单位：水势的单位：水势的单位：水势的单位：PaPaPa 纯水的水势最高，定为纯水的水势最高，定为纯水的水势最高，定为纯水的水势最高，定为0 0 0，其它溶液的水势为负值。，其它溶液的水势为负值。，其它溶液的水势为负值。，其它溶液的水势为负值。（三）植物细胞可以构成一个渗透系统（三）植物细胞可以构成一个渗透系统（三）植物细胞可以构成一个渗透系统（三）植物细胞可以构成一个渗透系统 成熟细胞的原生质层（原生质膜、原生质和液泡膜）相当于成熟细胞的原生质层（原生质膜、原生质和液泡膜）相当于成熟细胞的原生质层（原生质膜、原生质和液泡膜）相当于成熟细胞的原生质层（原生质膜、原生质和液泡膜）相当于 半透膜。半
11、透膜。半透膜。半透膜。 液泡液、原生质层和细胞外液构成了一个渗透系统。液泡液、原生质层和细胞外液构成了一个渗透系统。液泡液、原生质层和细胞外液构成了一个渗透系统。液泡液、原生质层和细胞外液构成了一个渗透系统。 植物细胞的水分得失植物细胞的水分得失植物细胞的水分得失植物细胞的水分得失 将一个细胞（将一个细胞（将一个细胞（将一个细胞（wwww）放在一溶液中（）放在一溶液中（）放在一溶液中（）放在一溶液中（wwww）：）：）：）： wwww wwww 细胞失水；细胞失水；细胞失水；细胞失水； wwww =w=w=w=w 水分进出达动态平衡。水分进出达动态平衡。水分进出达动态平衡。水分进出达动态平衡。
12、水分在植物体内的运输：水分在植物体内的运输：径向运输（径向运输（radial transport）根系吸水根系吸水轴向运输（轴向运输（axial transport）水分向上运输水分向上运输一、根系吸水一、根系吸水一、根系吸水一、根系吸水 （一）根系吸水的部位（一）根系吸水的部位（一）根系吸水的部位（一）根系吸水的部位 （二）根系吸水的途径（二）根系吸水的途径（二）根系吸水的途径（二）根系吸水的途径 （三）根系吸水的动力（三）根系吸水的动力（三）根系吸水的动力（三）根系吸水的动力 （四）影响根系吸水的土壤条件（四）影响根系吸水的土壤条件（四）影响根系吸水的土壤条件（四）影响根系吸水的土壤条件
13、（一）根系吸水的部位（一）根系吸水的部位（一）根系吸水的部位（一）根系吸水的部位 吸水的主要器官是根系；吸水的主要器官是根系；吸水的主要器官是根系；吸水的主要器官是根系； 根吸水的主要部位是根尖；根吸水的主要部位是根尖；根吸水的主要部位是根尖；根吸水的主要部位是根尖； 根尖吸水最活跃的部位是根毛区。根尖吸水最活跃的部位是根毛区。根尖吸水最活跃的部位是根毛区。根尖吸水最活跃的部位是根毛区。（二）根系吸水的途径（二）根系吸水的途径（二）根系吸水的途径（二）根系吸水的途径（三）根系吸水的动力（三）根系吸水的动力（三）根系吸水的动力（三）根系吸水的动力 2 2 2、蒸腾拉力（、蒸腾拉力（、蒸腾拉力（、
14、蒸腾拉力（transpirationaltranspirationaltranspirational pullpullpull） 由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。 被动吸水，在正常蒸腾的情况下，植物吸收水分主要靠蒸腾拉被动吸水，在正常蒸腾的情况下，植物吸收水分主要靠蒸腾拉被动吸水，在正常蒸腾的情况下，植物吸收水分主要靠蒸腾拉被动吸水，在正常蒸腾的情况下，植物吸收水分主要靠蒸腾拉 力。力。力。力。二、水分向
15、上运输二、水分向上运输 （一）水分在木质部运输的速度（一）水分在木质部运输的速度 （二）水分沿导管或管胞上升的动力（二）水分沿导管或管胞上升的动力（一）水分在木质部运输的速度（一）水分在木质部运输的速度345cm h-1 环孔材：环孔材：2040cm h-1散孔材：散孔材：16cm h-1裸子植物裸子植物：0.6cm h-1（二）水分沿导管或管胞上升的动力（二）水分沿导管或管胞上升的动力 水分上升的动力：根压和蒸腾拉力（高大乔木）水分上升的动力：根压和蒸腾拉力（高大乔木） 水分上升的原因：水分上升的原因：（1）水分子间有较大的内聚力（）水分子间有较大的内聚力（20 MPa） （2）水柱有张力（）水柱有张力（0.53MPa）内聚力内聚力张力张力 内聚力学说（内聚力学说（cohesion theory）蒸腾）蒸腾内聚力内聚力张力学说（张力学说（tranpiration- cohesion-tension theory）水分子具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分子具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释 上升原因的学说。上升原因的学说。 争论：争论： 是否有
