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植物生理学电子教案

来源：花匠小妙招时间：2024-08-20 13:24

植物生理学电子教案

植物生理学电子教案植物生理学大纲绪论一、植物生理学的定义与植物的物质生产和光能利用第一章植物的水分生理一、代谢的概念:是指维持生命活动过程中各种化学变化的总称。植物代谢生理主要是研究水分代谢、矿质营养、光合作用、呼吸作用、植物体内有机物质（糖、蛋白质、脂肪、核酸、激素）的转化、运输等各种生理活动规律及代谢过程，它们是各种生命活动的基础和微观体现。二、代谢的类型:植物的代谢，从性质上可分为物质代谢和能量代谢，从方向上可分为同化或合成代谢和异化或分解代谢。同化作用：合成物质的同时获得能量的代谢过程异化作用：分解物质的同时释放能量的活动过程植物水分代谢的三个过程：植物对水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排除(散失).第一节植物对水分的需要水是植物的一个重要的先天环境条件。植物的一切正常生命活动只有在含有一定量水分的条件下才能进行，否则就会受到阻碍，甚至死亡。一、植物的含水量植物含水量的区别在于：1.不同的植物种类2.同一植物在不同生境3.同一植物的不同器官、组织4.同一器官的不同生育期二、植物体内水分存在的状态(一)植物细胞内的水分的两种生理状态束缚水：凡是被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质吸附、束缚不能自由移动的水分。自由水：不被胶体颗粒或渗透物质所吸引或吸引力很小，可以自由移动的水分。(二)自由水与束缚水的生理意义自由水直接参与植物的生理过程和生化反应，而束缚水不参与这些过程.自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，生长较快，抗逆性差；反之，代谢活性低、生长缓慢，但抗逆性较强。例如，休眠种子和越冬植物自由水/束缚水比例减低，束缚水的相对量增高，虽然其代谢微弱或生长缓慢，但抗逆性很强。在干旱或盐渍条件下，植物体内的束缚水含量也相对提高，以适应逆境。三、水分在生命活动中的作用(一)水对植物的生理作用指植物生命活动所需的水分直接参与原生质组成、重要的生理生化代谢和基本生理过程，可以概括为以下几个方面：1.水是原生质的主要组分原生质一般含水量在 80%以上,使原生质保持溶胶状态.2.水直接参与植物体如作为底物参与光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程.3.水是许多生化反应和物质吸收、运输的良好介质植物体足够的水分可使细胞保持一定的紧涨度，因而使植物枝叶挺立，便于充分吸收阳光和进行气体交换，同时也可使花朵开放，利于传粉。5.细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水植物细胞的分裂和延伸生长对水分很敏感；生长需要一定的膨压，缺水可使膨压降低甚至消失，严重影响细胞分裂及延伸生长而使植物生长受到抑制，植株矮小。(二)水对植物的生态作用水对植物的生态作用就是通过水分子的特殊理化性质，对植物生命活动产生重要影响。1.水是植物体温调节器水分子具有:很高的汽化热 (100℃时，水的汽化热 2257.2 焦耳/克)和高比热.2.水对可见光的通透性水对红光有微弱的吸收，对陆生植物来说，阳光可通过无色的表皮细胞到达叶肉细胞叶绿体进行光合作用。对于水生植物，短波蓝光、绿光可透过水层，使分布于海水深处的含有藻红素的红藻，也可以正常进行光合作用。3.水对植物生存环境的调节水分可以增加大气湿度、改善土壤及土壤表面大气的温度等。在作物栽培中，利用水来调节田间小气候是农业生产中行之有效的措施。例如，早春寒潮降临时给秧田灌水可保温抗寒。植物对水分的需要，包括了生理需水和生态需水两个方面。满足植物的需水对植物的生命活动有着重要作用，这是夺取农业丰产丰收的重要保证。第二节植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分吸收的方式:1 、扩散;2 、集流; 3 、渗透性吸水(主要).一、扩散(diffusion)自发、顺着浓度梯度、适于短距离的(如细胞间) 迁徙、速度很慢二、集流(mass flow)(一)特点:耗能、与浓度梯度无关、适于木质部中远距离(木质部) 运输.(二)机理:1 、通过膜上的水孔蛋白(aquaporin)形成的水通道实施早在一个世纪前 Overton 提出生物膜存在“水孔”.1970 年, Macey 等首先发现氯汞苯磺酸盐对水通透性具有强烈的抑制作用，而对尿素通透性无影响，表明水通道与溶质通道明显不同。1988 年 Agre 小组发现了 28kD 的水通道蛋白（water channel proteins, CHIP28），为膜内在蛋白，其后被定名为水孔蛋白，将 CHIP28 改称为 AQP1。现已鉴定出 6 种，分别用AQP0、 AQP1、 …、AQP5 表示。2 、水孔蛋白(1)种类：A 、质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic protein);B 、液泡膜上的液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic protein ).(2)机理水孔蛋白的单体是中间狭窄的四聚体，呈“滴漏”模型，每个亚单位的内部形成狭窄的水通道[其半径大于 0.15 nm(水分子半径 )，但小于 0.2 nm(最小的溶质分子半径 ) ]。活性受磷酸化和水孔蛋白合成速度调节---依赖 Ca 离子的蛋白激酶可使特殊丝氨酸残基磷酸化，水孔蛋白的水通道加宽，水集流通过量剧增;水通道变窄，水集流通过量减少。(3)分布与功能: 广泛分布于植物各个组织，其功能以存在部位而定。与水分长距离的运输、细胞生长和分化、生殖等有关。(4)影响因素: 外界环境( 干旱、蓝光) 和植物激素(脱落酸、赤霉素和油菜素内酯)可诱导水孔蛋白基因表达。1988 年，彼得·阿格雷(美国霍普金斯大学教授)成功地分离了存在于血红细胞膜和肾脏微管上的一种蛋白———膜蛋白.随后他认识到这个蛋白有水通道的功能，这就是科学家们长期搜寻的水分子通道。再后来，他画出了清晰的水通道膜蛋白的三维结构图，详细解释了水分子是如何通过该通道进入细胞膜的，而其他微分子或离子无法通过的原因。这个决定性的发现为生物化学、生理学和基因科学打开了一系列新的研究领域，并被大量用在研究细菌、植物和哺乳动物的细胞结构上。离子通道是细胞膜的另一种通道。1998 年，罗德里克·麦金农( 洛克菲勒大学教授 )深入到细胞的原子结构，终于画出了清晰的离子通道的三维结构图。这震惊了整个学术界。离子通道理论对了解神经和肌肉组织的功能十分重要.三、渗透作用(osmosis)(一)自由能和水势1.几个概念自由能 (free energy)：在恒温、恒压条件下能够做最大有用功（非膨胀功）的那部分能量。化学势 (chemical potential)：即某 1mol 物质的自由能。用 μ 表示.水势(water potential)：每偏摩尔体积水的化学势.即水溶液的化学势与相同温度压力下同一系统中的纯水的化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得的商，用 ψ 表示2. 水势的计算公式水势=水的化学势/水的偏摩尔体积注意:水势的单位为帕 (Pascle，Pa），一般用兆帕（MPa，1MPa=1000000Pa）来表示。规定纯水的水势为零.由于溶液中溶质颗粒会降低水的自由能，所以任何溶液的水势皆为负值。(二) 渗透作用1.概念渗透作用:水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象2.渗透作用的条件有半透膜.系统间有渗透势的差别.(三) 植物细胞是一个渗透系统1.在一个成熟的细胞中，原