植物细胞吸收水分的三种形式:

　　1.吸胀吸水：亲水物质吸胀作用，没有液泡细胞

　　2.渗透吸水：渗透作用吸水，有液泡细胞,主要方式

　　3 代谢吸水：需代谢提供能量

　　现用教材：植物细胞吸水的三种方式是扩散、集流、渗透作用

　　一、 扩散与集流

　　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：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。

　　如：水在水管中的移动，水在木质部导管中的远距离运输，水从土壤溶液流入植物体

　　特点：顺压力梯度进行;通过膜上的水孔蛋白形成的水通道

　　二、 植物细胞的渗透性吸水

　　渗透作用定义：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。

　　半透膜——只允许水等小分子通过，其它溶质分子或离子不易通过的膜。

　　(一) 相关概念

　　1.自由能—-对生物而言，能用于生物做功的能。

　　2.化学势—-在恒温、恒压、其它组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1mol该物质引起体系自由能的改变量。 1mol该物质所含的自由能。

　　3、水的偏摩尔体积-—在温度、压强及其它组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1mol水时，该1mol水所占的有效体积(Vw)

　　注：*1mol纯物质所占体积为摩尔体积V，水为18.0cm3

　　*1mol某物质在一个混合体系中所占的体积为偏摩尔体积V

　　水势：水势(ψW)—每偏摩尔体积水在一个系统中的化学势与纯水在

　　相同温度、压力下的化学势之间的差。即每偏摩尔体积水的化学势。

　　ψW=水的化学势ՄW–纯水的化学势ՄW0/偏摩尔体积VW=ΔՄW / VW。ψW单位：1巴(bar)=0.987 大气压(atm) =105帕(Pa)=0.1兆帕(MPa)

　　说明：水势是自由能的量度，水的自由能越多水势越大，纯水水势最大，为0

　　水总是从水势高处向水势低处流

　　*温度越高，水势越大

　　*压力越大，水势越大

　　*溶液越浓，水势越小

　　(二) 植物细胞是一个渗透系统

　　细胞壁：透性膜

　　原生质层：质膜、细胞质、液泡膜组成 ，半透膜

　　细胞渗透作用的三种情况：

　　(1)细胞ψW 》外界ψW，细胞失水，质壁分离

　　(2)细胞ψW《 外界ψW，细胞吸水，质壁分离复原

　　(3)细胞ψW = 外界ψW，细胞达渗透平衡

　　植物细胞与外部溶液之间构成一个渗透系统

　　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。(观看动画)

　　质壁分离复原——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，或称去质壁分离。 (观看动画)

　　(三) 植物细胞水势的组成：

　　Ψw = ψs + ψp + ψg + ψm

　　Ψs ：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。

　　对一种溶液来说，ψw = ψs对植物细胞来说，ψs主指液泡中细胞液溶质颗粒存在而降低的水势，ψs〈0，负值

　　ψs大小取决于溶质颗粒总数

　　M蔗糖ψs > 1M NaCl ψs (电解质)

　　测定方法：小液流法(用蔗糖液，它对细胞无毒，不易透过膜，粘度高，小液滴不易扩散，便于观察)

　　2、压力势 -—由于细胞壁压力的存在，而使水势发生的变化。(压力对水势的影响)

　　(1) ψp 〉0，正常情况压力正向作用细胞，增加 ψw

　　(2) ψp〈 0，剧烈蒸腾压力负向作用细胞，降低ψw

　　(3)ψp = 0，质壁分离时，壁对质无压力

　　3、重力势

　　重力势Ψg ——指水分因重力存在而使体系水势增加的值，考虑小范围水分移动时可忽略。依水的高度、水的密度、重力加速度而定。

　　当水高1米时，重力势是0.01MP，考虑到水在细胞内的水平移动，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。亲水物质吸水力：蛋白质〉淀粉〉纤维素

　　记住：

　　*有液泡细胞，原生质几乎已被水饱和

　　ψm = --0.01 MPa ,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 = 0

　　(四)细胞水势与相对体积的关系

　　细胞吸水，体积增大、 ψs 、 ψp 、ψw 增大

　　细胞吸水饱和，体积、 ψs 、 ψp ，ψw = 0最大

　　细胞失水，体积减小， ψs 、 ψp 、 ψw 减小

　　细胞失水达初始质壁分离 ψp = 0， ψw = ψs

　　细胞继续失水， ψs 、 ψp 可能为负 ψw《ψs

　　(五)细胞间的水分移动

　　相邻两细胞间水分移动方向取决于两细胞间的水势差，水总是从水势高处流向水势低处，势差越大，流速越快 。

　　思考：以下论点是否正确，为什么?

　　1、一个细胞溶质势与所处外界溶液的溶质势相等，则细胞体积不变。

　　2、若细胞的ψp = - ψs，将其放入某一溶液中时，则体积不变

　　3、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。

　　三 、细胞的吸胀作用吸水

　　吸胀作用——亲水胶体吸水膨胀的现象。

　　1.风干种子的吸水(种子萌发时的吸水)

　　2.分生细胞(未形成液泡)的吸水过程

　　3果实种子形成过程的吸水

　　问题: 为什么豆科植物种子易吸水胀破种皮而顺利发芽?

　　四、细胞的代谢性吸水

　　v代谢性吸水—利用细胞呼吸作用释放的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程。

　　五、水分进入细胞的途径

　　A单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入细胞

　　B水集流通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入细胞

　　水孔蛋白：在植物细胞质膜和液泡膜上的膜内蛋白，分子量在

　　25~30KD，其多肽链穿越膜并形成孔道，特异的允许水分子通过，具有高效转运水分子的功能。

　　(一)根系的吸水部位：根毛区

　　(二)根系的吸水途径

　　相关概念

　　共质体 —-活细胞内的原生质体以胞间连丝互相连续在一起的整体系统。

　　质外体 —-包括细胞壁、细胞间隙、导管、管胞等无生命部分组成的一个系统，又称自由空间，水分和溶质可在其中自由扩散。

　　自由空间两个区域：凯氏带内，凯氏带外