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，其它溶質(zhì)分子或離子不易通過的膜。

　　(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)

　　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)

　　(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)一種溶液來說，ψw = ψs對(duì)植物細(xì)胞來說，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)胞無毒，不易透過膜，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

　　記住：

　　*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)的吸水過程

　　3果實(shí)種子形成過程的吸水

　　問題: 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)過質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞的過程。

　　五、水分進(jìn)入細(xì)胞的途徑

　　A單個(gè)水分子通過膜脂雙分子層的間隙進(jìn)入細(xì)胞

　　B水集流通過質(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，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