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第一章：植物的水分生理1．水分的存在状态束缚水—被原生质胶体吸附不易流动的水特性：1.不能自由移动，含量变化小，不易散失2.冰点低，不起溶剂作用3.决定原生质胶体稳定性4.与植物抗逆性有关自由水—距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。特性：1.不被吸附或吸附很松，含量变化大2.冰点为零，起溶剂作用3.与代谢强度有关自由水/束缚水：比值大，代谢强、抗性弱；比值小，代谢弱、抗性强2．植物细胞对水的吸收方式：扩散、集流、渗透作用1）、扩散作用—由分子的热运动所造成的物质从浓度高处向浓度低处移动的过程。特点：简单扩散是物质顺浓度梯度进行，适于短距离运输（胞内跨膜或胞间）2）、集流—指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动的现象。特点：物质顺压力梯度进行，通过膜上的水孔蛋白形成的水通道3）、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。注：渗透作用是物质顺浓度梯度和压力梯度进行3．水势及组成1．Ψw=ψs+ψp+ψm+ψgΨs：渗透势Ψp：压力势Ψm：衬质势Ψg：重力势1）渗透势—在某系统中由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值，又叫溶质势（ψπ）。ψs大小取决于溶质颗粒总数：1M蔗糖ψs1MNaClψs（电解质）测定方法：小液流法2）压力势—ψp〉0，正常情况压力正向作用细胞，增加ψw；ψp〈0，剧烈蒸腾压力负向作用细胞，降低ψw；ψp=0，质壁分离时，壁对质无压力3）重力势—当水高1米时，重力势是0.01MP，考虑到水在细胞内的小范围水平移动，通常忽略不计。4)衬质势—由于亲水性物质和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值，ψm〈0，降低水势.2.注：亲水物质吸水力：蛋白质〉淀粉〉纤维素*有液泡细胞，原生质几乎已被水饱和，ψm=--0.01MPa,忽略不计；Ψg也忽略，水势公式简化为：ψw=ψs+ψp*没有液泡的分生细胞、风干种子胚细胞：ψw=ψm*初始质壁分离细胞：ψw=ψs*水饱和细胞：ψw=03．细胞水势与相对体积的关系细胞吸水，体积增大、ψsψpψw增大细胞吸水饱和，体积、ψsψpψw=0最大细胞失水，体积减小，ψsψpψw减小细胞失水达初始质壁分离ψp=0，ψw=ψs细胞继续失水，ψp可能为负ψw《ψs4．蒸腾作用（气孔运动）小孔扩散律（边缘效应）——气体通过小孔表面的扩散速度不与小孔的面积呈正比，而与小孔的周长呈正比。1、组成气孔保卫细胞的特点胞壁厚薄不均匀体积小，调节灵敏含叶绿体，能进行光合作用保卫细胞间及其与表皮细胞间有许多胞间连丝有淀粉磷酸化酶和PEP羧化酶2气孔的结构及其开闭气孔张开原因：保卫细胞吸水⑴双子叶植物气孔运动：保卫细胞肾形，内壁厚，内有横向微纤丝，细胞吸水，外壁伸长向外移动，将内壁向外拉开，气孔张开。⑵单子叶植物的气孔运动：保卫细胞哑铃形，中间部分壁厚，两头薄，有辐射状微纤丝。细胞吸水，两头膨大，气孔张开。3、气孔运动机理1）淀粉—糖相互转化学说白天（光）CO2↓PH↑6.1~7.3淀粉+磷酸淀粉磷酸化酶G1P→G+P夜晚（暗）CO2↑PH↓2.9~6.1左：水势↑，细胞失水，气孔关闭右：水势↓，细胞吸水，气孔开放2）无机离子学说受重视光→保卫细胞光合磷酸化产生ATP→活化质膜上H+-ATP酶→H+泵至膜外→胞外K+进入胞内（同时Cl-进入）→水势下降→吸水→气孔张开苹果酸生成学说总图：5．植物根系对水分的吸收1．部位：根毛区2．途径：共质体途径（经过胞间连丝从一个细胞质到另一个细胞质）、跨膜途径（两次经过质膜）、质外体途径（细胞壁、细胞间隙等原生质以外的部分）3．吸水动力：根压（主动吸水，伤流+吐水）+蒸腾拉力（被动吸水，动力为水势梯度。高大树木吸水主要靠蒸腾拉力；只有春季叶片未展开时，根压才成为主要吸水动力。）4．影响根系吸水的土壤因素（1）土壤中可利用的水分：重力水（因重力作用而下降的水分，有害无益）毛细管水(主要吸收的水)吸湿水(束缚水，植物不易吸收)（2）土壤温度（3）土壤通气状况（4）土壤溶液浓度：“烧苗”现象第二章：植物的矿质营养1．植物矿质元素的种类1、根据含量划分•大量元素(0.1%干重)C、H、O、N、K、Ca﹑Mg﹑P、S、Si•微量元素（0.1%干重）Fe﹑Cl、Mn﹑B﹑Na、Zn﹑Cu﹑Mo﹑Ni、2、按必需性划分必需元素（19种)（第一步划分的元素）非必需元素3．根据必需矿质元素的生理功能分组第一组：作为碳水化合物部分的营养：N、S第二组：能量贮存及结构完整性的营养：P、Si、B第三组：保留离子状态的营养：K、Ca、Mg、Mn、Cl、Na第四组：参与氧化还原的营养：Fe、Zn、Cu、Mo、Ni2．矿质元素的功能及缺乏症功能：N氨基酸、酰胺、蛋白质、核苷酸、核酸、辅酶、氨基己糖等的成分P糖的磷酸酯、核苷酸、核酸、辅酶、磷脂、肌醇磷酸等的成分，在有ATP参加的反应中起关键作用K40多种酶的辅助因子，参与气孔的运动，维持细胞的电中性S半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、蛋白质、硫辛酸、辅酶A、焦磷酸硫胺素、谷胱甘肽、生物素、腺苷酰硫酸等的成分Ca细胞壁胞间层的组分，某些参与ATP和磷脂水解的酶的辅助因子，在代谢的调节中充当“第二信使”Mg被参与磷酸转移的大量酶非持异地需要，叶绿素的成分Fe作为细胞色素和非血红素铁蛋白组分而参与光合作用、呼吸作用和固氮Mn一些脱氢酶、脱羧酶、激酶、氧化酶、过氧化物酶表现活性所需，被其他阳离子激活的酶非特异地需要，参与光合作用中O2的释放B间接证据表明参与碳水化合物的运输，与某些碳水化合物形成复合体Cu抗坏血酸氧化酶、酪氨酸酶、单胺氧化酶、尿酸酶、细胞色素氧化酶的重要组分，质体蓝素的成分Zn乙醇脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、碳酸酐酶等酶的必须组分Ni尿酶的必须组分Mo硝酸还原酶的组分，为固氮所必需Cl光合作用中O2的释放所需•体内不可移动元素：Ca，B，Cu，S，Fe，Mn缺乏症从幼叶开始•体内可移动元素：N，P，K，Mg，Zn缺乏症从老叶开始•缺乏时缺绿：Fe（叶绿素合成），Mg（组分），Mn（合成），Cu（质体蓝素组分），S、N（蛋白质合成→叶绿素）例子：K:外叶缘失绿Ca:葱头发生心腐，番茄脐腐病Mg：下位叶失绿Si：倒伏Fe：幼叶叶脉间缺绿，华北果树的“黄叶病”（碱性土或石灰质土易缺乏）B：湖北甘蓝型油菜“花而不实”，华北棉花“蕾而不花，黑龙江小麦不结实，甜菜干腐病，花菜褐腐病，马铃薯卷叶病。Cu：柑桔果面产生很多褐斑点Zn：华北苹果、桃等果树“小叶症”、“丛枝症”，禾谷类“白苗症”，云南省玉米“花白叶病”。P：水稻赤褐色斑点，生育期延长3．植物细胞对矿质元素的吸收方式和机理方式：简单扩散：被动离子通道：被动载体运输：被动、主动协助扩散离子泵：主动胞饮作用机理：1．简单扩散：溶质从浓度高的区域跨膜移动到浓度低的邻近区域（被动运输）.2．离子通道：离子通道(IonChannel)：是一类内在蛋白，横跨膜两侧，由化学方式及电化学方式激活，顺着电化学势梯度单向被动地跨质膜运输离子。属于协助扩散（被动运输）、速度快。如K+、Cl-、Ca2+、NO3-离子通道3．载体运输：质膜上的载体蛋白(内在蛋白)有选择地与质膜一侧的分子或离子结合，形成载体-物质复合物，通过载体蛋白构象变化，透过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。1）单向运输载体（被动）：催化分子或离子单方向跨膜运输，顺电化学势差进行。质膜上有Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+等单向载体。顺电化学势梯度跨膜转运，不需要细胞提供能量。2）同向运输载体（主动）载体蛋白与H+结合同时又与另一分子或离子(如：Cl-、NO3-、NH4+、PO43-、SO42-、氨基酸、肽、蔗糖、己糖)结合，向同一方向运输3）反向运输载体（主动）载体蛋白与H+结合同时又与其它分子或离子(如：Na+)结合，两者向相反方向运输4．离子泵运输：质膜上存在ATP酶催化ATP水解释放能量，驱动离子的转运。植物细胞膜上的离子泵主要有离子泵和钙泵。1）质子泵：质膜上H+-ATP酶水解ATP作功，将膜内侧H+泵向膜外侧，膜外[H+]升高，产生电化学势差，它是离子或分子进出细胞的原动力，又称生电质子泵。a)阳离子可通过通道顺电化学势差进入细胞b)伴随H+回流发生协同运输*共向运输*反向运输：离子泵运输（分类：H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶、H+-焦磷酸酶）2）钙泵：Ca2+-ATP酶、(Ca2+,Mg2+)–ATP酶5．胞饮作用物质吸附在质膜上，通过膜的内折形成囊泡，转移到细胞内摄取物质及液体的过程，是非选择性吸收，吸收大分子的可能途径。分为内吞作用、外排作用、出胞现象4．根部吸收矿质元素的特点⒈植物吸收矿质元素与吸收水分的关系•A、相关性•矿质必须溶解在水中才能被吸收•矿质随水分运输而被运送到植物体的各个部分•矿质的吸收导致水势下降促进水分的吸收•水分上升把导管中的无机盐带到茎叶中，降低导管中盐的浓度，从而促进无机盐的吸收•B、相对独立性•二者从吸收比例上无定量关系•矿质的吸收多为主动吸收，是植物的选择吸收，而水分的吸收主要是因蒸腾而引起的被动吸收2、植物吸收矿质元素的选择性对同一溶液中的不同离子的选择性吸收对同一盐分中阴阳离子的选择性吸收•生理酸性盐—(NH4)2SO4，植物吸收NH4+比SO42-多，土壤酸性加大。•生理碱性盐—NaNO3，植物吸收NO3－比Na+多，土壤碱性加大。•生理中性盐—NH4NO3，植物吸收阴离子和阳离子量相近，而不改变土壤酸碱性。3、单盐毒害和离子拮抗•单盐毒害（ToxicityofSingleSalt）：溶液中只含有一种金属离子对植物起有害作用的现象。•离子拮抗作用（IonAntagonism）：在发生单盐毒害的溶液中，如加人少量其他金属离子，即能减弱或消除这种单盐毒害，离子之间的这种作用称为~~。•平衡溶液（BalancedSolution）：将必需的矿质元素按一定浓度与比例配制成混合溶液，这种对植物生长有良好作用而无毒害的溶液，称为~~。5．氮的同化生物固氮—某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。1．.固氮微生物的类型：原核生物共生固氮微生物：豆科植物的根瘤菌、非豆科植物的放线菌自生固氮微生物：好气细菌、嫌气细菌、蓝藻（自生、共生兼备）2．生物固N的条件：•固N生物:原核生物•固N酶系统：•电子供体（NADH、NADPH）•电子载体：铁氧还蛋白Fd、黄素氧还蛋白Fld•ATP及Mg+2（1：1）•氧的防护机构：呼吸保护、构象保护、膜的分隔保护（豆血红蛋白）•氨的合成机构•温度:30℃，PH7.2第三章：植物的光合作用1．光合色素的种类及特征1．种类：叶绿素类：chla、chlb、chlc、chld类胡萝卜素类：胡萝卜素、叶黄素；藻胆素类：藻红素、藻蓝素（与蛋白质（藻胆蛋白：藻红蛋白、藻蓝蛋白）结合紧密）2．特征：1）.光合色素的化学性质：叶绿素a：CH3叶绿素b：CHO置换反应：镁可被H+置换形成去镁叶绿素,溶液褐色，被Cu置换为铜代叶绿素，溶液翠绿。2.）光学性质：（1）叶绿素吸收光谱最大吸收区：红光区640~660nm（特有）蓝紫光区430~450nm。chla在红光区吸收带偏向长波光，吸收带宽，吸收峰高。chlb在蓝紫光区的吸收带比chla宽、吸收峰高，更利于吸收短波蓝紫光。故阴生植物比阳生植物chlb含量高。（2）类胡萝卜素吸收光谱最大吸收区域：蓝紫光区（3）藻胆素吸收光谱：藻蓝素吸收峰：橙红区藻红素吸收峰：绿光区、黄光区（4）荧光现象：叶绿素在投射光下为绿色，反射光红色。3．功能：1）叶绿素：大部分叶绿素a和全部叶绿素b有收集和传递光能的作用。少数特殊状态的叶绿素a有将光能转换为化学能的作用。2）类胡萝卜素：有收集和传递光能的作用和防护叶绿素免受多余光照伤害的作用。2．光合作用的特征1．绿色植物吸收太阳光能,同化CO2和H2O,制造有机物并释放O2的过程。光CO2+H2O*（CH2O)+O2*叶绿体水被氧化为分子态氧CO2被还原到糖的水平同时发生光能的吸收、转化和贮藏2.光合作用的意义（一）