植物生理学课件

1东北农业大学生命科学学院植植物物生生理理学学（教案）授课专业：农学、园艺、园林、植保、资环等开课时间：第四学期学时数：72（50+22）学分：3主讲教师：苍晶职称：教授20004.2.2绪论重点1．植物生理学的主要内容2．植物生理学发展各阶段的主要标志学时数：2教学目的与要求植物生理学是一门基础科学，它是研究植物生命活动规律的科学，是合理农业的理论基础，与农学各学科有密切的关系。学习的具体要求是：了解植物生理学的产生和发展情况，必须掌握植物生理学的概念和任务。教学方法与手段采用多媒体课件，扩大信息量。3绪论一、植物生理学的定义与内容定义：植物生理生化是研究植物活动规律和生命现象化学本质的的科学。内容：研究植物细胞生理、物质代谢、能量代谢、形态建成、信息传递、环境生理。二、植物生理生化的发展概况第一阶段，诞生。第二阶段：独立阶段。第三阶段：深化与发展。先进仪器的应用。分子生物学、遗传学的新思想、新成就的渗入，为植物生理学增添了许多新内容与光采。快速灵敏光谱分析，核磁共振技术，高效分析技术相继问世等，在深入了解细胞内部结构与功能，代谢反应与分工中又有了强有力的手段和方法，而使植物生理学内容得到更新与深入，在走向现代化道路上又前进了一大步。三、植物生理与其他学科的关系植物生理与物理学、化学，特别是有机化学、分析化学、胶体化学的关系更为密切，它是用物理学、化学知识和手段，去探讨植物这种高级生命活动和发展过程。在植物生理生化发展中，有重要联系的另一学科，便是遗传学。植物生理生化是农业院校中一门重要专业基础课，它是为栽培、遗传育种、植物保护、土壤农化、林业及水土保持、草原、蚕桑等专业的必读专业基础课。只有学好植物生理生化课，才能更好地学习其他专业课程，从而掌握和提高作物产量和品质的知识和技能。四、任务与展望五、怎样学好植物生理学4第一章植物细胞的结构与功能教学目的和要求细胞是构成一切生物的形态与功能的基本单位。植物全部生理活动都建立在细胞活动的基础上的，所以必须掌握植物细胞的结构和功能。本章重点1．细胞壁的成分、结构与功能2．细胞膜的成分、结构与功能3．线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、结构与功能4．细胞骨架组成成分及其功能5．细胞浆的胶体特性6．共质体、质外体本章难点细胞浆的胶体特性学时数：5教学目的与要求细胞是构成一切生物的形态与功能的基本单位。植物全部生理活动都建立在细胞活动的基础上，所以必须掌握植物细胞的结构与功能。教学方法和手段细胞结构主要采用多媒体课件，展示大量图片，在复习植物学讲述细胞结构的基础上，重点深入展开生理功能，及其与后续内容的关系。5第一节细胞壁一、细胞壁的成分、结构与功能：胞间层、初生壁、次生壁。注意比较异同。二、细胞壁形成的机理第二节细胞膜一、细胞膜的组成成分：二、细胞膜的结构（1）三夹板模型：Danielli—Davson(丹尼尔—戴维森)（1935）（2）单位膜模型：Robertson(罗伯逊)（1959）（3）流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel)：Singer（辛格）（1971）（重点掌握）（4）液晶模型：80年代（5）板块结构(platemosaicmodel)：M.K.GainandWhite(贾恩和怀特)（1977）三、细胞膜的功能1．分室作用；2．反应场所；3．吸收功能；4．识别功能第三节原生质体一、微膜系统（一）内质网：类型、功能与功能。（二）高尔基体：类型、功能与功能。（三）液泡（vacuole）：植物细胞区别于动物细胞的主要特征之一。主要功能。（四）溶酶体：类型与功能。（五）细胞核：结构与功能。（六）线粒体（mitochondria）：线粒体的结构与功能。（七）质体（plastid）：无色体，有色体，叶绿体。重点介绍叶绿体结构与功能。（八）微体：微体（microsome）；过氧化体（peroxisome）；乙醛酸体。（九）圆球体(spherosome)：一般了解。四、微梁系统（细胞骨架）微管（microtubule）、微丝（micronfilament）和中间纤维(intermediatefilament)的结构与功能，重点掌握微管。五、微球体系统（一）染色质与染色体（二）核仁（三）核糖体(ribosome)第三节细胞浆(cytosol)一、细胞浆的组成水、无机离子、小分子有机化合物（糖类、脂类、有机酸、氨基酸和酰胺等）与蛋白质等。。二、细胞浆的性质（一）胶体性质1．界面扩大：2．亲水性：水膜（维持胶体的稳定性）3．双电层：吸附层；扩散层。（维持胶体的稳定性）4．溶胶（Sol）化与凝胶（gel）化凝胶化作用溶液凝胶溶凝化作用意义：胶体的这种相互转化是对环境条件变化的一种主动适应。（二）液晶性质物质介于固态与液态之间的一种存在状态，它既有固体的有序性，又有液体的流动性；在光学性质上像晶体。在力学性质上像液体。第五节细胞间的通道一、胞间连丝胞间连丝（plasmodesmata）的结构与功能。二、共质作与质外体共质体（symplast）：活细胞借助胞间连丝将相邻活细胞的原生质联成一个整体，即为共质体（symplast），也叫内部空间。质外体（apoplast）：质膜以外的胞间层、细胞壁与细胞间隙，彼此也是连成一体，即质外体（apoplast），也叫外部空间。共质体与质外体曾经被认为是植物体内物质运输的两大通道。怎样理解共质体和质外体在维持植物的整体性上起着特殊的重要作用？640第二章植物的水分代谢教学目的和要求水和植物的生命活动密切相关，没有水就没有生命。所以水是农业的命脉。研究植物与水分的关系，经常保持植物体内的水分平衡，创造适于各种生理活动的水分环境，是稳产、高产的基础。本章重点1．细胞吸水的三种方式。2．细胞的水势组成。3．根系吸水的动力。4．气孔运动的机理。5．蒸腾拉力-内聚力-张力学说。6．合理灌溉的生理指标。本章难点：气孔运动的机理。学时：5学时教学方法和手段：采用多媒体教学。对于环境因子和应用等问题，可与学生对话，或讨论。第一节水在植物生命活动中的作用一、植物的含水量二、水在植物体内的状态束缚水（boundwater）、自由水（freewater）。自由水／束缚水：衡量植物代谢强弱的指标之一。三、水分的生理作用第二节植物细胞对水分的吸收细胞吸收水方式：吸胀性吸水吸长胀作用渗透性吸水渗透作用（为主）代谢性吸水呼吸放能作攻一、水势自由能、化学势（chemicalpotential）、纯水的水势（Waterpotential）。溶液的水势：在恒定温度下，l个体系中1偏摩尔容积的水与1偏摩尔容积纯水之间的自由能差数，可用下式表示：纯水的水势规定为0。水势的单位：ba（巴），Pa（帕）。lba＝105Pa，由于1大气压=l.01ba，1大气压=1.01×105Pa。典型植物细胞的水势：psmw水分移动方向：高势区低势区二、吸胀吸水——未液泡细胞的吸水亲水胶体吸水膨胀的现象，叫做吸胀作用（imbibition）。mw三、渗透性吸水（已液泡化细胞的吸水）（一）扩散（二）渗透作用（osmosis）（三）植物细胞是一个渗透系统：证明：植物细胞的质壁分离及其复原。质壁分离应用。成熟细胞的水势=渗透势+压力势。植物细胞是一个自动调节的渗透系统：（四）细胞之间的水分移动相邻两个细胞之间水分移动的方向决定于水势。水分子进入细胞的途径：单个水分子进入；水通道：水孔蛋白。四、代谢性吸水4142第三节植物根系对水分的吸收一、根系吸水的途径二、根系吸水的动力（一）主动吸水—根压：伤流（bleeding）和吐水(guttation)（二）被动吸水—蒸腾拉力三、土壤状况对根系吸水的影响（一）土壤水分状况：吸着水；重力水；毛管水。（二）土壤通气状况（三）土壤温度状况（四）土壤溶液状况：烧苗”现象。第四节植物的蒸腾作用一、蒸腾作用的概念、意义和指标二、蒸腾作用的方式（一）气孔的特点（二）气孔蒸腾的过程：边缘效应（三）气孔运动的机理：1．光合作用促进气孔开放的学说；2．淀粉—糖互变学说；3．无机离子泵学说；4．苹果酸代谢学说（四）气孔运动的调控：1．内源节律对气孔运动的调节；2．环境因子对气孔运动的调节（五）植物激素对气孔运动的调节：CTK促气孔开放，ABA使气孔关闭。第五节水分在植物体内的运输一、水分运输的途径二、水分运输的动力：根压和蒸腾拉力。三、蒸腾拉力―内聚力-张力学说（transpiran―cohesion―tensiontheory）第六节作物合理灌溉的生理基础一、植物对水分的需要:（一）生理需水;（二）生态需水二、植物的需水规律（一）植物的需水量;（二）植物的水分临界期;（三）植物的最大需水期三、合理灌溉的时期与指标（一）合理灌溉的时期（二）合理灌溉的指标：形态指标、生理指标（细胞汁液浓度、渗透势、水势和气孔开度等）。四、合理灌溉增产的原因（一）生理效应（二）生态效应第三章植物的矿质营养教学目的和要求学习植物矿质和氮素营养的生理作用及其吸收与利用的目的，在于通过控制植物的矿质及氮素营养，调节植物的代谢，促进生长发育，增加产量及改善品质。本章重点1．必需矿质元素的主要生理作用及其缺素症状2．细胞吸收矿质元素的机理3．根系吸收矿质元素的特点4．矿质元素的运输途径5．硝酸盐的还原与氨的同化6．合理施肥的生理指标本章难点1．细胞吸收矿质元素的机理2．必需矿质元素的主要生理作用及其缺素症状学时数：5教学方法和手段采用多媒体教学，元素生理作用和缺素症状主要展示大量缺素图片和播放电视教学片（视频），增加感性认识。矿质元素吸收机理主要采用动画，增加直观性。65第一节植物必需元素及其作用一、植物体内的元素及其含量二、植物必需元素的标准与确定方法（一）植物必需元素的标准（二）植物必需元素的确定方法：水培法（solutionculturemethod）；砂培法（sandculturemethoe）。至今已发现17种植物必需元素。大量元素（macroelement或majorelement）：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、微量元素（microcelement或traceelement）：Fe、Mn、B、Zn、Cl、Mo、Cu、Ni。有益元素：对某些植物生长发育必需的元素，如Si对水稻，Al对茶树，Na对甜菜等。自从1859年Sachs和Knop创立水培法以来，到20世纪80年代配合电脑的应用，已经有能力达到生产花卉和蔬菜，有的部门正试用于作物生产上。它预示着随着人口的增加，土地面积越来越少，农业产量必须提高，农业生产有必要向工业化方向转变。三、植物必需元素的作用及其主要缺素症状和发病部位。第二节植物对矿质的吸收与运转一、植物细胞对矿质元素的吸收离子通道运输（ionchanneltransport）（通道蛋白）；载体运输（carriertransprot）（载体蛋白蛋白）；离子泵运输（Ｈ＋－ＡＴＰ酶）；胞饮作用（Pinocytosis）二、植物根系对矿物质元素的吸收（一）根系吸收矿质元素的特点：1．根系吸盐与吸水的相对性；2．根系吸盐的选择性；3．单盐毒害与离子间的桔抗性（ionantagonism）（二）根系吸收矿质元素的过程（三）土壤状况对根系吸收矿质元素的影响1．温度；2．通气；3．PH；4．离子相互作用；5．土壤溶液浓度三、植物叶片对矿质元素的吸收：优点和注意事项四、矿质元素在植物体内的运转与分配：运输的形式；运输的途径第三节植物体内氮的同化一、硝酸盐的还原二、氨的同化：还原氨基化；谷酰氨-----谷氨酸合成酶途径第四节作物合理施肥的生理基础一、作物需肥的规律二、合理施肥的指标：形态指标；生理指标（叶绿素，酶类活性，营养元素含量，酰胺与淀粉含量）三、合理施肥增产的原因：生理基础，生态基础6612第四章植物的光合作用本章重点1．光合作用的机理2．光呼吸的底物、催化反应的酶、反应部位3．影响光合作用的环境因素本章难点1．光合作用的机理学时数：5教学目的和要求本章是植物生理学的重要内容之一。绿色植物利用日光能把CO2和水制造成有机物；不仅供应植物本身的需要，而且是地球上所有有