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第九章植物的生命活动第一节植物体的新陈代谢第二节植物的发育和繁殖第三节植物生命活动的调控第四节植物生理学的基本实验第一节植物体的新陈代谢一、植物体的水分代谢二、植物体的矿质营养三、植物体的光合作用四、植物体的气体交换五、植物体内的物质运输第九章植物的生命活动植物体的水分代谢是指植物体对水分的吸收、运输、利用和散失。一、植物体对水分的吸收•吸收部位：主要是根毛区•根系的吸水方式1.被动吸水★概念：★主要动力：蒸腾拉力★基本原理：水从水势高到水势低的渗透作用植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位：主要是根毛区•根系的吸水方式1.被动吸水2.主动吸水★概念：仅由根系代谢活动而引起的根系从外界环境吸水的过程。★现象：吐水、伤流和根压★主要动力：根压3.根部吸水的途径根部吸水的途径植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式1.被动吸水2.主动吸水3.根部吸水的途径植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式•影响根系吸水的外界条件1.大气因子：光、温、湿，主要通过影响蒸腾作用来实现对被动吸水的影响。2.土壤因子：★供水力：只取决于土壤水势的高低。包括土壤溶液的渗透势和土壤颗粒亲水物质引起的衬质势。植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式•影响根系吸水的外界条件1.大气因子2.土壤因子：★供水力：只取决于土壤水势的高低。★温度：影响根系有氧呼吸及其主动吸水、水分的扩散速度及根的生长★通气状况：影响根系有氧呼吸及其主动吸水、根的生长、酒精的产生与伤害★生理干旱：土壤水分充足，由于缺氧、低温、土壤盐分太高而水势低等原因，造成植物的萎蔫植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式•影响根系吸水的外界条件植物体的水分代谢二、植物的蒸腾作用•气孔蒸腾和气孔运动1.气孔扩散的小孔定律：气体通过小孔表面扩散的速率不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。植物体的水分代谢二、植物的蒸腾作用•气孔蒸騰和气孔运动1.气孔扩散的小孔定律2.气孔运动及其机理★气孔与保卫细胞★气孔运动：保卫细胞吸水膨胀，气孔张开；反之关闭植物的蒸腾作用3.气孔运动及其机理★气孔与保卫细胞★气孔运动★保卫细胞吸水原理的三个学说※淀粉-糖转化学说※无机离子吸收学说※苹果酸生成学说淀粉-糖转化学说淀粉磷酸化酶活化无机离子吸收学说无机离子吸收学说淀粉-苹果酸学说植物的蒸腾作用3.气孔运动及其机理★气孔与保卫细胞★气孔运动★保卫细胞吸水原理※淀粉-糖转化学说※无机离子吸收学说※苹果酸生成学说※脱落酸说：在干旱、水涝或盐渍等条件下，体内脱落酸明显增加，并迅速运往保卫细胞并使之失去K+、Cl-而关闭气孔。保卫细胞吸水，打开气孔植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用•蒸腾作用的意义•蒸腾作用的指标•气孔蒸腾和气孔运动植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用三、植物体内水分的运输•水分运输的途径1.短距离：共质体与质外体，扩散和渗透2.长距离：导管和管胞，阻力小•水分沿导管上升的动力1.根压：在蒸腾较弱时，根压作用大2.蒸腾拉力：在晴朗的环境下是主要的。蒸腾拉力-内聚力-张力学说植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用三、植物体内水分的运输四、合理灌溉的生理学基础•水分临界期与敏感期•生理需水和生态需水植物的生命活动第一节植物体的新陈代谢一、植物体的水分代谢二、植物体的矿质营养•植物必需的矿质元素及其作用•植物体对矿质元素的吸收及其特点•矿质元素在植物体内的运输和利用•合理施肥的生理基础植物体的矿质营养植物体对矿质元素的吸收、运输和同化的一系列过程称为矿质营养。一、植物必需的矿质元素及其作用•什么是矿质元素？•植物体内元素的分类植物组织105℃烘干至恒重可挥发性元素的气态氧化物：C、N、S600℃燃烧矿质元素的固态氧化物：S、K、Ca、Mg、Fe…占5%～10%水蒸汽95～10%干物质5%～90%•一、植物必需的矿质元素及其作用•什么是矿质元素？•植物体内元素的分类•植物必需的矿质元素1.研究方法：溶液培养法和砂基培养法2.鉴定标准：不可缺少性、不可替代性和直接功能性3.植物的必需矿质元素14种，必需元素17种★大量矿质元素6种：氮、磷、硫、钾、钙、镁，各占干重的万分之一以上。★微量矿质元素8种：铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯、镍★Si和Na是大多数植物的必需元素，其他元素可能只是某些植物的必需元素植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用•植物必需的矿质元素1.研究方法：溶液培养法、砂基培养法和气培法2.鉴定标准：不可缺少性、不可替代性和直接功能性3.植物的必需矿质元素14种，必需元素17种4.必需元素的生理作用及其缺素症★一类是细胞结构物质的组成成分：如碳、氢、氧、氮、硫、磷等是组成糖类、脂类和蛋白质等有机物质的元素。一般是非金属离子的作用。★一类是对生命的代谢活动起调节作用：如促进酶的活性，调节细胞的渗透势，影响原生质的胶体状况和膜的电荷平衡等。一般是金属阳离子的作用。植物体的矿质营养•一、植物必需的矿质元素及其作用•什么是矿质元素？•植物体内元素的分类•植物必需的矿质元素植物体的矿质营养植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用二、植物体对矿质元素的吸收•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态★可溶性离子：土壤溶液中←→土壤颗粒表面，均可被直接吸收由于土壤颗粒的表面带有负电荷，阳离子被土壤颗粒吸附于表面。外部阳离子如钾离子可取代土壤颗粒表面吸附的另一个阳离子如钙离子，使得钙离子被根系吸收利用。土壤颗粒表面阳离子交换法则植物体的矿质营养二、植物体对矿质元素的吸收•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态★可溶性离子：土壤溶液中←→土壤颗粒表面，均可被直接吸收★不可溶性离子和分子：不被直接吸收2.矿质离子从根外进入中柱的过程通过质外体到达内皮层的K+一定要选择性地进入内皮层细胞内才能进入中柱矿质离子从根外进入中柱的途径植物体的矿质营养二、植物体对矿质元素的吸收•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态2.矿质离子从根外进入中柱的过程水自由空间→杜南自由空间→共质体→导管植物体的矿质营养二、植物体对矿质元素的吸收•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态：2.矿质离子从根外进入中柱的过程水自由空间→杜南自由空间→共质体→导管★矿质离子进入杜南自由空间的途径：交换吸附和接触交换★矿质离子进入共质体：※主动运输：是主要途径※被动运输：杜南平衡原理，也就是电化学平衡原理植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用二、植物体对矿质元素的吸收及其特点•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态：2.矿质离子从根外进入中柱的过程水自由空间→杜南自由空间→共质体→导管★矿质离子进入杜南自由空间的途径：交换吸附和接触交换★矿质离子进入共质体：※主动运输：是主要的途径※被动运输：杜南平衡原理（属于协助扩散）★矿质离子释放到导管：主动运输，但也有植物是协助扩散植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用二、植物体对矿质元素的吸收及其特点•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程•对矿质元素和水的吸收是相对独立的•对矿质离子的吸收是有选择性的1.生理中性盐：如NH4NO32.生理酸性盐：如(NH4)2SO43.生理碱性盐：如NaNO3•单盐毒害和离子拮抗★单盐毒害：溶液中只有一种金属离子★离子拮抗：在单盐毒害的溶液中加入另一价数的金属盐植物体的矿质营养三、矿质元素在植物体的运输和利用•运输形式：多数仍以离子形式，少数同化成有机物后被运输•运输途径和速度•矿质元素在植物体的分布与利用1.运输与分布特点：从体外吸收进入体的矿质元素会优先运往生长中心。当体外吸收不能满足体内需要时，体内可再度利用的元素会运往生长中心。2.利用的特点：★可再度利用的元素：如K+始终存在，NH4+、Mg2+形成不稳定有机物可分解重新释放出这些离子。★只能利用一次的元素：如Ca2+一旦形成稳定的草酸钙就不能分解释放出Ca2+。植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用二、植物体对矿质元素的吸收及其特点三、矿质元素在植物体的运输和利用四、合理施肥的生理基础1.影响根系吸收矿质元素的因素：土壤温度、通气状况、溶液浓度、pH等2.作物的需肥规律3.合理施肥的指标：形态指标和生理指标植物的生命活动第一节植物体的新陈代谢一、植物体的水分代谢二、植物体的矿质营养三、植物体的光合作用光合作用一、光合作用概述二、真核生物的光合作用过程三、光呼吸四、影响光合作用的因素一、光合作用概述•光合色素的类型•光子被光合色素吸收及能量的去向一、光合作用概述•光合色素的类型1.叶绿素类2.类胡萝卜素类3.藻胆素类（原核及真核藻类特有）4.菌绿素（细菌特有）只有具有特殊位置的叶绿素a和菌绿素才具有将光能转变成电能的作用一、光合作用概述•光合色素的类型1.叶绿素类(1)种类和分子结构：a、b、c、d(2)吸收光谱和作用光谱一、光合作用概述•研究历史•光合色素的类型•光子被光合色素吸收及能量的去向1.光子的吸收：吸收1个特定能量的光子只能让1个电子获得能量而跃迁到能级较高的轨道。2.能量的去向(1)以共振能的形式传递以共振能的形式传递一、光合作用概述•研究历史•光合色素的类型•光子被光合色素吸收及能量的去向1.光子的吸收：吸收1个特定能量的光子只能让1个电子获得能量而跃迁到能级较高的轨道。2.能量的去向(1)以共振能的形式传递(2)以热能形式散失(3)以荧光的形式散失(4)以电能形式传递二、真核生物的光合作用过程按照反应过程能量的变化来看，光合作用过程包括：•原初反应，即光能的吸收、传递和转换；•电子传递和光合磷酸化，即电能转化为活跃的化学能；•CO2的固定和同化，即活跃的化学能转变为稳定的化学能。光反应•光反应：包括原初反应、电子传递和光合磷酸化三个阶段。光反应•原初反应•电子传递•光合磷酸化光反应•原初反应1.场所：光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是光能的吸收、传递和转换的基本单位；每个光系统包括1个反应中心复合物和1或2个捕光复合物。光反应•原初反应1.场所：光系统Ⅰ和光系统Ⅱ2.过程：光能的吸收、传递与转换光反应•原初反应1.场所：光系统Ⅰ和光系统Ⅱ2.过程：光能的吸收、传递与转换3.特点：极快、不受温度影响、光能利用率很高•电子传递1.“红降”现象和双光增益效应（爱默生效应）2.电子传递过程：685nm685nm+红光氧化还原电位光反应•原初反应•电子传递1.“红降”现象和双光增益效应2.电子传递过程3.类囊体腔中H+的积累和光合磷酸化暗反应•卡尔文-本生循环（C3途径）•C4途径•景天科酸代谢暗反应光合产物主要是糖类，此外还有其他类型的有机物如脂肪、脂肪酸、蛋白质、氨基酸以及其他羧酸等，但以蔗糖和淀粉最为普遍。PGAL一部分被转运到细胞基质中合成蔗糖而运出细胞进入筛管，过多的部分在叶绿体基质中合成淀粉。•卡尔文-本生循环（C3途径）1.羧化阶段：RuBP羧化酶2.还原阶段3.RuBP再生阶段4.光合产物的生成与转运暗反应•卡尔文本生循环（C3途径）•C4途径1.C4植物叶片的结构特点2.C4途径的过程3.C4途径的特点暗反应•卡尔文本生循环（C3途径）•C4途径1.C4植物叶片的结构特点2.C4途径的过程ATP和NADPH的来源两细胞中的叶绿体基粒结构上的差异暗反应•卡尔文本生循环（C3途径）•C4途径1.C4植物叶片的结构特点2.C4途径的过程3.C4途径的特点暗反应•卡尔文本生循环（C3途径）•C4途径•景天科酸代谢PEP羧化酶暂时贮存在？C3植物、C4植物和CAM植物的比较特征C3植物C4植物CAM植物植物类型典型温带植物典型热带或亚热带植物典型干旱地区植物叶结构无花环型结构，只有一