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1、 自由水直接参与代谢，束缚水不参与代谢。 自由能: 根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束缚能和自由能。束缚能是不能用于做有用功的能量，而自由能是指在等温、等压条件下,能够做最大有用功（非膨胀功）的那部分能量。化学势：用来衡量物质反应或转移所用的能量一摩尔物质所具有的自由能水的化学势用w表示。水的化学势的热力学含义：当温度、压力及物质数量（水分以外）一定时，由水量（摩尔增量）引起的体系自由能的改变量。水的化学势可用来判断水分参加化学反应的本领或两相间移动的方向和限度。热力学中将纯水的化学势规定为零。水势：体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积。水的偏摩

2、尔体积：指在恒温恒压、其它组分浓度不变情况下，混合体系中1mol物质所占据的有效体积。1.水的偏摩尔体积与溶液中溶质的种类及数量有关。2.所谓偏摩尔是指非纯态而言的。而纯水的摩尔体积则都是VH2O，对纯态而言偏摩尔体积就是它的摩尔体积。单位：水势=水的化学势/水的偏摩尔体积 =Nm mol-1/m3 mol-1=N m-2 =Pa。一般用兆帕（MPa，1MPa106Pa）水势是一个相对值，其绝对值不容易测定。纯水的自由能最大，因此水势最高，ow=零。溶液的水势为负值,浓度越大，水势越低植物细胞吸水（两种）：被动吸水：渗透吸水：具有中心液泡的成熟细胞 吸胀吸水：未形成液泡主动吸水：代谢性吸水，直

3、接消耗能量而与渗透作用无关。代谢性吸水：细胞利用呼吸释放出的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程称代谢性吸水（名词解释）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。质壁分离：植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象。质壁分离复原/去质壁分离：发生了质壁分离的细胞吸水后使整个原生质体恢复原状的现象。发生质壁分离的条件：外界环境水势低于细胞水势原生质层具有选择性细胞壁与细胞质的收缩能力不同质壁分离可解决以下问题：判定细胞是否存活测定细胞的渗透势观察物质透过原生质层的难易程度植物细胞的水势组成细胞的水势公式： ws p ms为溶质势（也做渗透势），p 为压力势，m为衬质势

4、。溶质势：大小取决于溶质颗粒的总数，与溶质的解离系数相关s=-icRT（i为解离系数，T为热力学温度）。 引起细胞水势的降低的数值，为负值。标准压力下，溶液的压力势为0，溶液的溶质势等于溶液的水势。 原生质体、液泡吸水膨胀，对细胞壁产生的压力称为膨压。压力势p：细胞壁在受到膨压作用的同时会产生一种与膨压大小相等、方向相反的壁压。 压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。 特殊情况下，压力势也可为等于零或负值。Eg：初始质壁分离时，细胞的压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞壁出现负压，细胞的压力势呈负值。衬质势m：细胞中的亲水物质对自由水的束缚而引起细胞水势的降低值，一般为负值。对于无液泡的分生组织和干燥

5、种子来说，m是细胞水势的主要组分，其 wm含有液泡的成熟细胞的水势：细胞水势通常用液泡的水势来代替。由于具有液泡的细胞含水量很高，衬质势趋于0，可忽略不计。含有液泡细胞水势公式： w 液泡 s p细胞吸水、体积增大，s p w增大。细胞吸水饱和，体积、s p w最大。细胞失水，体积减小，s p w减小。失水达初始质壁分离，p =0，s =w继续失水，s p 可能为负，ws细胞吸水过程中水势组分的变化1）初始质壁分离时， V=1.0，p= 0， w = s = -2.0 MPa（2）充分膨胀时， V=1.5， p =-s ， w = s + p = 0 （3）剧烈蒸腾或质壁分离， V1.0, p

6、 0， w s一个细胞的溶质势与所处外界溶液的溶质势相等，则细胞体积不变。（p）（错误）不完全正确。一个成熟细胞水势由溶质势和压力势组成，只有在初始质壁分离p =0时，上述观点才成立。通常若细胞溶质势与外界溶液溶质势相等，则细胞水势应高于外界溶液水势，细胞应失水，体积减小。若细胞的p-s，将其放入某一溶液中时，则体积不变。（错误）若细胞的p-s时，该细胞w =0，这样的细胞往溶液中放置，细胞均会失水，体积变小。将一充分饱和的细胞放于某一比细胞液浓度低50倍的溶液中，则体积变小。 （正确）若细胞的ws，将其放入纯水中，则体积不变。（错误）当细胞ws时，p=0，而ws0，放入纯水，细胞吸水，体积变

7、大。水分的运动方式：扩散、渗透、集流水分的跨膜运输：扩散（短距离）、集流（长距离）扩散：物质分子从高浓度（高化学势）区域向低浓度（低化学势）区域转移，直到均匀分布的现象。 1.扩散速度与物质的浓度梯度成正比。 2.扩散适合水分的短距离移动。集流：液体中成群的原子或分子在压力梯度作用下共同移动的现象。（这种压力梯度可由重力或机械力产生。） 1.集流的流速与压力差成正比，与集流中溶质浓度关系不大 2.集流是植物体内长距离运输的主要方式水通道蛋白（水孔蛋白）：质膜内在蛋白、液泡膜内在蛋白。土壤水分：物理状态：毛管水、重力水和束缚水（吸湿水）能否被植物利用：可利用水和不可利用水永久萎蔫系数 :反映土壤

8、中不可利用水的指标 对大多数植物而言，当土壤含水量达到永久萎焉系数（植物刚刚发生永久萎焉时，土壤存留的水分含量）时。水势约为-1.5MPa，该水势称为永久萎焉点。土壤保水性能的指标：最大持水量（greatest capacity）和田间持水量（field capacity）土壤中负的p是由于土壤中的毛细作用造成的。 土壤中不同种类的水具有不同的水势。 水势低于-100MPa的水为土壤矿物的结晶水 低于-3.1MPa的水为土壤束缚水 3.1-0.01MPa的水为毛管水 高于-0.01MPa的水为重力水 通常土壤溶液浓度很低,溶质势s约为-0.01MPa。土壤溶液的衬质势主要是由于土壤胶体对水分子

9、的吸附所引起的。在潮湿的土壤中，m和p接近于0;而干旱土壤的m和p可低至-3MPa。在潮湿的土壤中，土壤溶液的渗透势是决定土壤溶液水势的主要成分。当土壤含水量达到田间持水量时，土壤溶液水势仅稍稍低于0，约为-0.01MPa。土壤中水移动的速率取决于压力梯度的大小及水的传导率（指在单位压力下单位时间内水移动的距离,常用m h1 MPa1表示）水的传导率是测量土壤中水分移动难易程度的指标。植物吸水的部位：主要在根的尖端，从根尖向上约10mm的范围内，包括根冠、根毛区、伸长区和分生区，以根毛区的吸水能力最强根毛区的吸水能力最强。植物根部吸水主要通过根毛皮层、内皮层，再经中柱薄壁细胞进入导管.（毛皮层

10、内皮层导管）水分在根内的径向运转：质外体途径：是指水分通过由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的质外体部分的移动过程。共质体途径：是指水分依次从一个细胞的细胞质经过胞间连丝进入另一个细胞的细胞质的移动过程。根系吸水的方式：主动吸水+被动吸水（水分上升的动力是根压和蒸腾拉力）蒸腾拉力为动力。蒸腾拉力是指因叶片蒸腾作用而产生的使导管中水分上升的力量。蒸腾拉力是蒸腾旺盛季节中植物吸水的主要动力。植物根系生理活动而引起的吸水过程。 以根压为动力。 根的主动吸水具体反映在根压上。根压，是指由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。 伤流：从受伤或折

11、断的植物组织伤口处溢出液体的现象（由根压引起的） 吐水：叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。根系吸水阻力： 1.根系自身因素：根系密度（单位体积土壤内根系长度（cm/cm3） 根表面透性：根的透性随根龄和发育阶段及环境 条件不同而差别较大 （影响根系吸水的土壤条件）2.土壤条件：a.土壤中可利用水（毛管水是植物吸水的主要来源。重力水旱田应排除，水田最为生态需水）。b.土壤通气状况： CO2浓度过高或O2不足，根系呼吸减弱，影响根压和根系吸水，而且还会酒精积累使根系中毒。C.土壤温度：土温低使根系吸水下降；土温过高对根系吸水也不利。D.土壤溶液浓度：通常土壤溶液浓度较低,水势较高，根系易于吸

12、水。蒸腾作用：植物体内的水分以气态散失到大气中去的过程。（名词解释）蒸腾作用受到植物体结构和气孔行为的调节，与一般的蒸发不同。蒸腾作用的生理学意义：（不一定考，名词解释的概率大） 1.蒸腾拉力是植物吸水与转运水分的主要动力 2.促进木质部汁液中物质的运输 3.降低植物体的温度 （夏季，绿化地带的气温比非绿化地带的气 温要低3-5 ） 4.有利于CO的吸收、同化蒸腾作用的方式：整体蒸腾、皮孔蒸腾、叶片蒸腾（角质蒸腾、气孔蒸腾）。 气孔蒸腾是蒸腾作用的主要方式。（属于叶片蒸腾）叶片是植物蒸腾的主要部位。即气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要方式。气孔特点：1.数目多，分布广 2.气孔面积小，蒸腾速率高。为

13、什么气孔蒸腾的速率比自由水面蒸发速率快几十到一百倍？小孔扩散律：气体通过多孔表面扩散的速率，不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。（名词） 气孔蒸腾本质上是一个蒸发过程。 气孔开度对蒸腾有直接影响，现在一般用气孔导度表示气孔开度的量。保卫细胞具有多种细胞器：含有叶绿体气孔运动特点：大多数植物气孔一般白天张开，夜间关闭，此即气孔运动引起气孔运动的主要原因是：保卫细胞的吸水膨胀或失水收缩。（由保卫细胞水势的变化）气孔的形态结构：气孔是植物表皮上一对特化的细胞保卫细胞和由其围绕形成的开口的总称，是植物进行体内外气体交换的主要通道.生理特点：气孔数目多，分布广；气孔的面积小，蒸腾速率高；气孔运动

14、机制：1. 蔗糖淀粉假说：保卫细胞中蔗糖和淀粉间的相互转化而引 起渗透势改变而造成的。 存在问题：（1）对某些植物的保卫细胞无叶绿体，但气孔仍然开闭（2）气孔开/关在先，糖变化在后。2. 无机离子吸收学说（钾离子学说）：照光时，K+从周围细胞进 入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度增加，溶质势降低，吸水，气 孔张开；暗处则相反。3. 苹果酸代谢学说：苹果酸的存在可降低水势，促使保卫细胞吸 水，气孔张开。4. 玉米黄素假说：光合作用而积累在保卫细胞中的类胡萝卜素即 玉米黄素可能作为蓝光反应的受体，参与气孔运动的调控气孔运动的外界因素1.二氧化碳：低浓度促进张开,高浓度下关闭2.光：通常气孔在光下张开,

15、暗中关闭。（红光间接效应，蓝光直接效应）3.温度：随温度增大，30左右开度最大。4.水分：水分胁迫条件下气孔开度减小。5.风 高速气流（风）可使气孔关闭，微风促进蒸腾作用外界较高的光强和温度、较低的湿度、较大的风速有于气孔的蒸腾。6. 植物激素 细胞分裂素和生长素促进气孔张开，脱落酸促进气孔关闭。常用的衡量蒸腾作用的定量指标蒸腾速率（蒸腾强度）：植物在单位时间内、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。 = 蒸腾失水量/单位叶面积*时间蒸腾效率：植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的g数。= 形成干物质g/蒸腾失水kg蒸腾系数（需水量）：植物每制造1g干物质所消耗水分的g数。= 蒸腾失水g/形成干物

16、质g蒸腾速率主要由气孔下腔内水蒸气向外扩散的力量（扩散力决定了蒸气压梯度）和扩散途径中的阻力来决定（扩散层阻力：主要决定于扩散层的厚薄。蒸腾速率=扩散力/扩散阻力=（气孔下腔蒸汽压-叶外蒸汽压）/（气孔阻力+扩散层阻力）影响蒸腾作用的因素：1.内部因素（气孔构造主要、气孔频度、气孔大小、气孔下腔、气孔开度、叶片内部面积）（外界因素）2.环境因素：光照决定性、大气湿度、大气温度、风、土壤条件。 适当降低蒸腾的途径：.减少蒸腾面积 .降低蒸腾速率.使用抗蒸腾剂导管中的水柱的连续性：用狄克逊（H.H. Dixon）内聚力学说来解释：水分子的内聚力大于张力，从而能保证水分在植物体内的向上运输。 有关内

17、聚力学说的争论的焦点： （1）水分上升是否需要活细胞参与； （2）木质部有气泡，水柱不可能连续，为什么水柱还能继续上升？维持植物水分平衡，一般从两方面着手，即增加吸水和减少蒸腾。（填空题）水分运输途径：土壤根毛根的皮层内皮层中柱鞘根的导管或管胞茎的导管叶柄导管叶脉导管叶肉细胞叶细胞间隙气孔下腔气孔大气水分运输机制：水分在植物根、茎、叶内的运输既有质外体运输，又有共质体运输。一部分是在活细胞中进行的短距离共质体运输（皮层根中柱,叶脉叶肉细胞）。通过原生质体部分的阻力大，运输速度很慢，运输距离短。另一部分是通过导管或管胞（死细胞）的长距离质外体运输（皮层根中柱导管/管胞细胞壁和细胞间隙）。水分在木

18、质部中是以集流的方式沿着导管和管胞运输的。水分上升的动力是根压和蒸腾拉力作物的需水规律：根据蒸腾系数估计水分的需要量：生物产量蒸腾系数 = 理论最低需水量（生物产量：指作物一生中形成的全部有机物的总量）作物的水分临界期：植物在生命周期中，对水分缺乏最敏感、最易受害的时期。合理灌溉的指标：土壤含水量、作物形态指标（萎蔫、生长速率下降、茎叶颜色变化 ）、生理指标（叶水势 渗透势、细胞汁液浓度 、气孔状况）植物矿质营养植物必需元素及确定方法：植物必需元素的标准：须同时具备以下三项条件： 若缺乏该元素，植物不能完成其生活史； 缺少该元素，植物会表现出专一的病症（缺素症），提供该元素，则可消除或预防该病

19、症； 该元素在植物营养生理中的作用是直接的，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结果。植物的必需元素可分为大量元素和微量元素：大量元素（植物体干重0.1%以上的元素，9种）：即C、H、O等三种非矿质元素和N、P、K、Ca、Mg、S等6种矿质元素微量元素（干重0.01%以下的元素，8种）：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等矿质元素 植物必需矿质元素的生理作用：（1） 细胞结构物质的组成成分。（2）作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调节酶的活动。（3）起电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等。（4）作为重要的细胞信号转导信使。养分的可利用形态、缺

20、素症氮：缺氮症状：生长受抑、黄化失绿、植株徒长、机械组织不发达、贪青迟熟磷：生长受抑、叶片暗绿色或紫红色钾：茎杆柔弱，易倒伏、叶色变黄而逐渐坏死、硫：吸收形态：SO42-，缺素：植株矮小，硫不易移动，幼叶先表现症状, 新叶均衡失绿，呈黄白色并易脱落。硼：吸收形式：H3BO3，缺素：受精不良,籽粒减少、生长点停止生长、易感病害钙：幼叶淡绿色 、生长点坏死镁：叶片失绿 下部叶片开始, 叶肉变黄而叶脉仍保持绿色。严重缺镁时可形成坏死斑块，引起叶片的早衰与脱落。氯：叶片萎蔫,失绿坏死,最后变为褐色; 根系生长受阻、变粗，根尖变为棒状。锰：新叶脉间缺绿,有坏死小斑点（褐或黄）,叶脉仍保持绿色。铁：幼芽幼

21、叶缺绿发黄,甚至变为黄白色,缺铁过多或过久，全叶白化。锌：果树“小叶病” 是缺锌的典型症状。铜：生长缓慢,叶片呈现蓝绿色,幼叶缺绿,随之出现枯斑,最后死亡脱落。树皮、果皮粗糙,而后裂开,引起树胶外流。钼：需要量最少的必需元素。缺素： 叶较小,叶脉间失绿,有坏死斑点,且叶边缘焦枯,向内卷曲；禾谷类作物缺钼则籽粒皱缩或不能形成籽粒。植物对矿质元素的吸收与运输植物细胞跨膜吸收离子的方式及机制细胞从环境中吸收矿质元素的实质即溶质的跨膜运转或跨膜传递。根据离子跨膜运输是否消耗能量：被动吸收：顺电化学势梯度主动吸收：利用呼吸释放的能量才能逆电化学势梯度吸收矿质的过程此外，细胞对某些大分子物质的吸收是靠胞饮

22、作用跨膜传递的特点：积累、选择性、竞争性抑制、 离子间的竞争性抑制说明了什么? 细胞对这些离子对的吸收机制是相似的，竞争性抑制的离子间共同竞争离子载体的结合部位!植物根系对矿质元素的吸收根系是植物吸收矿质的主要器官, 吸收矿质的部位和吸水的部位都是根尖未栓化的部分。根毛区是吸收矿质离子最快的区域影响根系吸收矿质元素的因素：土壤温度、土壤通气状况、土壤溶液浓度、土壤pH值、土壤水分含量、土壤颗粒对离子的吸附、土壤微生物、土壤中离子间的相互作用温度：影响呼吸、影响酶活性、影响原生质胶体状况通气状况：根系的呼吸作用土壤溶液浓度：浓度在一定范围内增大时，根部吸收离子的量也随之增加。PH：一般阳离子的吸

23、收速率随土壤pH值升高而加速;而阴离子的吸收速率则随pH值增高而下降。地上部分对矿质元素的吸收： 叶片营养：把速效性肥料直接喷施在叶面上以供植物吸收的施肥方法称为根外施肥或叶面营养 。 吸收方式：营养元素可通过叶片的气孔、叶面角质层或茎表面的皮孔进入植物体内。优点：高效、快速（1） 补充作物生育后期根部吸肥不足；（2） 避免土壤对养分的固定（如P、Mn、Zn、Ca等）；（3） 补充微量元素，效果快，用药省；（4） 干旱季节，植物不易吸收，叶片营养可补充。.矿质元素在体内的运输和利用矿质元素运输形式N：大部分在根部转化为氨基酸和酰胺上 运，少量以NO3-上运； P：以正磷酸盐或有机磷化合物运输；

24、 S：以SO42-或少量以甲硫氨酸（Met）运输； 金属元素：以离子状态运输 运输途径: 矿质元素被根系吸收进入木质部导管后，随蒸腾流沿木质部向上运输，这是矿质元素在植物体内纵向长距离运输的主要途径。 存在有部分矿质元素横向运输至韧皮部的现象。植物对氮、磷、硫的同化氮素同化：在氮素循环过程中，无机态的氮素（N2、NO3-、NH+等）逐步转变为有机态氮的过程。因此，氮素同化可包括固氮、硝酸盐和铵盐的同化等过程。硝酸盐的还原：植物体内硝酸盐转化为氨的过程。一般田间条件下,NO3-是植物吸收的主要形式。氨态氮的同化：植物组织中，氨同化是通过谷氨酸合成酶循环进行的。 两种重要的酶：谷氨酰胺合酶GS（叶

25、绿体+细胞质）、谷氨酸合成酶GOGAT（绿色组织的叶绿体）生物固氮：合理施肥的生理基础：作物需肥特点：1.不同作物对矿质元素的需要量和比例不同。2.作物不同,需肥形态不同3.同一作物在不同生育期需肥不同（养分临界期 、营养最大效率期） 在植物生命周期中，对养分缺乏最敏感、最易受害的时期。 在植物生命周期中，对施肥的营养效果最好的时期。施肥的指标：土壤肥力指标 、作物营养指标（形态指标：长相、叶色；生理指标：体内养分状况、酰胺和淀粉含量、酶活性）呼吸作用呼吸代谢途径的多样性：高等植物呼吸代谢的特点:一是复杂性二是物质代谢和能量代谢的中心三是呼吸代谢的多样性，表现在呼吸途径的多样性呼吸代谢多条路线

26、观点（汤佩松, 1965）:一 糖酵解（EMP）：葡萄糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程己糖活化己糖裂解 ATP和丙酮酸的生成小结：1 分子的葡萄糖通过糖酵解：产生4分子ATP ，消耗2 分子的ATP净产生2分子ATP ;产生2分子NADH+H+产生2分子丙酮酸总反应式：C6H12O6+2NAD+2ADP+Pi 2H3COCOOH+2NADH +2H+2ATP丙酮酸去路：有氧进入线粒体，进入三羧酸循环无氧在细胞质，进行无氧呼吸NADH和H+的去路：有氧，进入线粒体的呼吸链无氧，还原乙醛或丙酮酸形成酒精或乳酸 阐述了呼吸代谢与其他生理功能之间的相互制约关系。二 无氧呼吸酒精发酵：C6H12O6 +2

27、ADP+2H3PO4 酶 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP +2H2O丙酮酸脱羧酶，作用下脱羧生成乙醛。再在乙醇脱氢酶的作用下，接受糖酵解中产生的NADHH+的氢，乙醛被还原为乙醇。乳酸发酵：在缺少丙酮酸羧化酶而含有乳酸脱氢酶的组织里，丙酮酸便被NADH还原为乳酸，即乳酸发酵CH3COCOOHNADHH+ 乳酸脱氢酶 CH3CHOHCOOHNAD+三 三羧酸循环糖酵解的最终产物丙酮酸，在有氧的条件下进入线粒体，通过逐步脱羧脱氢，彻底氧化分解，形成CO2和H2O的过程三羧酸循环场所：线粒体基质1. 经过3次脱羧1CH3COCOOH 3CO22. 经过5次脱氢 4NADH+H+ 1FADH23. 经过1次底物磷酸化 1ATP2CH3COCOOH+8NAD+2FAD+2ADP+2Pi+4H2O 6CO2+2ATP+8NADH+8H+2FADH2三羧酸循环的特点和生理意义1.获得能量的有效途径、2.物质代谢的枢纽 、3.有氧呼吸产生CO2的主要来源、4.TCA循环的些中间产物是氨基酸、蛋白质、脂肪酸生物合成的前体 四 戊糖磷酸途径 葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧，并以戊糖磷酸为重要中间产物的有氧呼吸途径。又称己糖磷酸途径（hexose monophosphate pathway,HMP）或己糖磷酸支路（s