北京大学：《植物生物学 Plant Biology》精品课程教学资源（电子教案）第14讲 水分代谢

植物的生长和发育 Growth and development of plants 生长——通常是指 生物体积的增大 它是通过细胞的分 Flower 裂和成熟来完成的」 TISSUE SYSTEMS Dermal ●发育——主要是指Le Vascular 植物体中不同组织 Ground or Fundamenta Stem 器官和功能的形成 过程,它通过细胞 的分化、区域专 oot 化和形态发生而完 成

植物的生长和发育 Growth and Development of Plants z 生长——通常是指 生物体积的增大， 生物体积的增大， 它是通过细胞的分 它是通过细胞的分 裂和成熟来完成的。 裂和成熟来完成的。 z 发育——主要是指 植物体中不同组织、 植物体中不同组织、 器官和功能的形成 器官和功能的形成 过程，它通过细胞 过程，它通过细胞 的分化、区域专一 的分化、区域专一 化和形态发生而完 化和形态发生而完 成

植物生长发育的调控 Regulation of plant growth and development 胞内水平上 at the intracellular leve1大多在基 因水平上进行,基因通过所编码的各种蛋白来控制细胞的 生理生化活动。 >转录水平 >转录后水平,即mRNA加工水平 >翻译和翻译后水平,即蛋白质加工水平 胞间水平上 at the intercellular level-—胞间调控主 要是通过激素来协调不同组织和细胞间的生理活动的作用 胞外水平上 at the extracellular level-指外在的 环境因子对植物生长发育的影响

植物生长发育的调控 Regulation of Plant Growth and Development z 胞内水平上 at the intracellular level at the intracellular level ——大多在基 因水平上进行，基因通过所编码的各种蛋白来控制细胞的 因水平上进行，基因通过所编码的各种蛋白来控制细胞的 生理生化活动。 生理生化活动。 ¾ 转录水平 ¾ 转录后水平，即 转录后水平，即 mRNA 加工水平 ¾ 翻译和翻译后水平，即蛋白质加工水平 翻译和翻译后水平，即蛋白质加工水平 z 胞间水平上at the intercellular level at the intercellular level——胞间调控主 要是通过激素来协调不同组织和细胞间的生理活动的作用。 要是通过激素来协调不同组织和细胞间的生理活动的作用。 z 胞外水平上 at the at the extracellular extracellular level——指外在的 环境因子对植物生长发育的影响。 环境因子对植物生长发育的影响

植物的代谢 Metabolism in plants ●代谢 metabolism是维持生命活动过程中所 有化学变化(包括物质合成、转化和分解)的总称。 植物的代谢从性质上分类 物质代谢 substance metabolism 能量代谢 energy metabolism 从方向上分类 同化或合成代谢 assimilation or anabolism 异化或分解代谢 disassimilation or catabolism 同化作用:小分子合成大分子;需要能量 代谢 异化作用:大分子分解为小分子;释放能量

植物的代谢 Metabolism in Plants z 代谢metabolism metabolism—— 是维持生命活动过程中所 是维持生命活动过程中所 有化学变化（包括物质合成、转化和分解）的总称。 有化学变化（包括物质合成、转化和分解）的总称。 z 植物的代谢从性质上分类 植物的代谢从性质上分类 z 物质代谢 substance metabolism substance metabolism z 能量代谢 energy metabolism energy metabolism z 从方向上分类 z 同化或合成代谢 同化或合成代谢 assimilation or anabolism assimilation or anabolism z 异化或分解代谢 异化或分解代谢 disassimilation disassimilation or catabolism or catabolism 同化作用：小分子合成大分子；需要能量 同化作用：小分子合成大分子；需要能量 代谢 异化作用：大分子分解为小分子；释放能量 异化作用：大分子分解为小分子；释放能量

植物的水分代谢 Water Metabolism in plants 植物从环境中不断地吸收水分,以满足正常生命活动 的需要。但是,植物又不可避免地要丢失大量水分 环境中去。这样就形成了植物的水分代谢。 水分的吸收 Absorption of water ●水分在植物体内运输 Transport of water in plant body ●水分的排出 Release of water

植物的水分代谢 Water Metabolism in Plants 植物从环境中不断地吸收水分，以满足正常生命活动 植物从环境中不断地吸收水分，以满足正常生命活动 的需要。但是，植物又不可避免地要丢失大量水分 的需要。但是，植物又不可避免地要丢失大量水分 环境中去。这样就形成了植物的水分代谢。 环境中去。这样就形成了植物的水分代谢。 z 水分的吸收 Absorption of water Absorption of water z 水分在植物体内运输 水分在植物体内运输 Transport of water in plant body Transport of water in plant body z 水分的排出 Release of water Release of water

SUN Condensation f Precipitation 會食 Run -off Transpiration Evaporation Infiltration 然界的水循环 Groundwater器

自然 界的水循环

condensation clou trans portati precipitati evapotranspirati hai evaporation transpiration errol aquifers

水分运动的方式 Modes of water water Movement 团流 bulk flow 扩散 diffusion w water ●渗透 osmosIs potential Osmosis water molecule semiperme able membrane protein molecule between two compartments Simple diffusion ∵∴∴∵

水分运动的方式 Modes of Water Movement z 团流 bulk flow bulk flow z 扩散 diffusion diffusion z 渗透 osmosis osmosis

生命活动中的水 Water in Life activities dashs= hydrogen bonds 水分在生命活动中的作用 水分是细胞质的主要成分 oxygen 水分是代谢作用过程的反应物质 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 ●植物体内水分存在的状态 束缚水 bound water 指紧密吸附在胶体 颗粒或大分子表面不能移动的水,它不参与植 物的代谢作用。 ●自由水 free water-指不被吸附可以自由移 动的水,它的含量制约着植物的代谢强度

生命活动中的水 Water in Life Activities z 水分在生命活动中的作用 水分在生命活动中的作用 z 水分是细胞质的主要成分 水分是细胞质的主要成分 z 水分是代谢作用过程的反应物质 水分是代谢作用过程的反应物质 z 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 z 植物体内水分存在的状态 植物体内水分存在的状态 z 束缚水 bound water bound water —— 指紧密吸附在胶体 指紧密吸附在胶体 颗粒或大分子表面不能移动的水，它不参与植 颗粒或大分子表面不能移动的水，它不参与植 物的代谢作用。 物的代谢作用。 z 自由水 free water free water—— 指不被吸附可以自由移 指不被吸附可以自由移 动的水，它的含量制约着植物的代谢强度 动的水，它的含量制约着植物的代谢强度

毛细现象 Capillarity 毛细现象—水的表面张力、内聚力和附着力的共同作用使 水分可以在较小直径的毛细管中上升到一定的高度 表面张力 surface tension—指水和空气间的界面上产生 的一种力 Water 点 lcohol 内聚力 cohesion——水分子间 的氢键使水分子有相互吸引力 附着力 adhesion—水分子 与固相,例如植物导管壁表面分 子之间的吸引力 menisCus colun of wa能r

毛细现象 Capillarity 毛细现象—— 水的表面张力、内聚力和附着力的共同作用使 水分可以在较小直径的毛细管中上升到一定的高度 ☞ 表面张力 surface tension ——指水和空气间的界面上产生 的一种力 ☞内聚力 cohesion——水分子间 的氢键使水分子有相互吸引力 ☞ 附着力 adhesion —— 水分子 与固相，例如植物导管壁表面分 子之间的吸引力

植物细胞的水势 Water Potential in plant cell >水势——任何水分的运动都需要能量来推动,水分用来 作功的能量(根据热力学原理,任何系统物质的总能量可分 为束缚能和自由能;束缚能不能转化为用于作功的能量,而 自由能是一定条件下用于作功的能量),通常用符号v表示 单位为压力的单位一帕Pa或兆帕MPa >细胞的水势 T m 渗透势(溶质势)νn:是由于溶质颗粒的存在,降低了水 的自由能,因而其水势低于纯水的水势 压力势vn:是由于细胞壁压力的存在而产生的水势 >衬质势ψn:是细胞胶体物质亲水性对自由水束缚而引起的 水势降低

植物细胞的水势 Water Potential in Plant Cell ¾ 水势 —— 任何水分的运动都需要能量来推动，水分用来 任何水分的运动都需要能量来推动，水分用来 作功的能量 （根据热力学原理，任何系统物质的总能量可分 （根据热力学原理，任何系统物质的总能量可分 为束缚能和自由能；束缚能不能转化为用于作功的能量，而 为束缚能和自由能；束缚能不能转化为用于作功的能量，而 自由能是一定条件下用于作功的能量），通常用符号 自由能是一定条件下用于作功的能量），通常用符号ψ表示， 单位为压力的单位 单位为压力的单位— 帕Pa 或兆帕 MPa。 ¾ 细胞的水势 —— ψw =ψπ +ψp +ψm ¾ 渗透势（溶质势） 渗透势（溶质势）ψπ：是由于溶质颗粒的存在，降低了水 是由于溶质颗粒的存在，降低了水 的自由能，因而其水势低于纯水的水势 的自由能，因而其水势低于纯水的水势 ¾ 压力势ψp：是由于细胞壁压力的存在而产生的水势 是由于细胞壁压力的存在而产生的水势 ¾ 衬质势ψm：是细胞胶体物质亲水性对自由水束缚而引起的 是细胞胶体物质亲水性对自由水束缚而引起的 水势降低