植物的水分代謝ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-28 02:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 入植物體的門戶。植物所面臨的一個重大問題就是如何以最少的水分散失來獲取最大的 CO2同化量。 （一）氣孔的大小，數(shù)目及分布 氣孔的數(shù)目很多，每平方厘米葉片上少則有幾千個，多則達(dá) 10萬個以上。但所有氣孔的總面積不到葉面積的 1％。 分布于葉片的上表皮及下表皮。但不同類型植物葉片上下表皮氣孔數(shù)量不同。 雙子葉植物的氣孔多分布在下表皮上；谷類植物如玉米、水稻和小麥等氣孔在上下表皮的數(shù)目較為接近；水生植物的氣孔只分布在上表皮。 （二）經(jīng)過氣孔的擴散 ―― 小孔律 首先在細(xì)胞間隙和葉肉細(xì)胞的表面的水分蒸發(fā)。 兩個步驟： 第二步是充滿氣室的水氣通過氣孔擴散到大氣中去。 蒸發(fā)快慢與蒸發(fā)的面積成正比，實際上葉子的內(nèi)表面（即葉肉細(xì)胞的表面）要比葉子的外表面大得多。這樣大的表面上，水分很容易變成氣體，使細(xì)胞間隙的水蒸氣達(dá)到飽和。所以，一般用葉溫下的飽和蒸氣壓來估算葉片的水蒸氣壓。 這一步是蒸騰快慢的關(guān)鍵。主要決定于氣孔阻力。 圖 1－ 8 葉片中水分蒸騰的途徑（及 CO2吸收的途徑） 蒸騰作用相當(dāng)于水分通過一個多孔表面的蒸發(fā)過程 。 而氣體通過多個小孔表面的擴散速度不是與小孔的面積成正比 ， 而是與小孔的周長成正比 。 這就是 小孔律 (small pore diffusion law)。 小孔擴散又稱周長擴散 （ perimeter diffusion） 。 植物葉片上的氣孔面積雖小 ， 但數(shù)目很多 ，周長與面積比很大 ， 正符合小孔擴散規(guī)律 ， 所以蒸騰失水量要較同等面積的自由水表面大得多 。 為什么葉片的蒸騰速率比同等面積自由水面上的蒸發(fā)快？ 葉片上的氣孔數(shù)目雖然很多，但每個氣孔的面積很小，總面積僅占葉片面積的 1%左右。按照蒸發(fā)的原理，蒸發(fā)量與蒸發(fā)面積成正比。那么，通過氣孔的水分?jǐn)U散也不會超過與葉片同樣面積的自由水面的 1%。但實際通過氣孔的擴散超過同面積自由水面的 50%以上。這一現(xiàn)象可以用小孔擴散原理去解釋。 蒸發(fā)速度之所以與小孔周長成正比 ， 是因為氣體分子向外擴散時 ， 處在氣孔中央的氣體分子彼此碰撞 ，故擴散速度較慢 ， 而處在氣孔邊緣的分子向外擴散時 ，彼此碰撞的機會少 ， 擴散速率就較快 。 當(dāng)擴散表面的面積較大時 ， 其邊緣所占的比值較少 ， 擴散的速度與其面積成正比 。 當(dāng)擴散通過小孔進行時 ， 小孔的邊緣所占的比值加大 ， 孔越小 ， 邊緣所占的比值越大 ， 氣體擴散時受到的阻力越小 。 所以通過小孔的擴散并不與孔的面積成正比 ， 而與孔的邊緣 （ 周長 ） 成正比 。如果把一個大孔分散成許多小孔 ， 且小孔之間相隔一定距離 ， 其總面積雖然一樣 ， 但小孔的總邊緣卻增加了許多 ， 擴散的速度也隨之而增加 。 為什么通過小孔 的擴散比同面積自由水面快？ （三）氣孔運動的機理 氣孔的運動，即氣孔的開關(guān)，實際上是構(gòu)成氣孔的保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓運動。而保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓變化是水分進、出保衛(wèi)細(xì)胞的結(jié)果。 保衛(wèi)細(xì)胞膨壓的變化之所以能夠?qū)е職饪椎拈_閉與保衛(wèi)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、形態(tài)以及生理生化特性有著密切的關(guān)系。 Figure 2 ABA－ induced stomata closure. Epidermal strips of Commelina munis L incubated in buffer (10 mM Pipes, ) containing 50mM KCI and supplied with CO2free air. The stomata are open wide after two to three hours (A). When transferred to the same solution plus 10uM ABA, the pores close pletely within 10 to 30 minutes (B). 雙子葉植物和大多數(shù)單子葉植物的保衛(wèi)細(xì)胞呈新月狀（腎形），在靠近氣孔的一側(cè)細(xì)胞壁較厚，其余部分的細(xì)胞壁較薄。保衛(wèi)細(xì)胞吸水時，外側(cè)壁膨脹，加之纖維絲的作用，使氣孔張開，失水關(guān)閉。 禾本科植物的保衛(wèi)細(xì)胞呈啞鈴狀，中間壁較厚，兩邊壁較薄，細(xì)胞吸水時，兩頭吸水膨脹，氣孔張開，失水關(guān)閉。 、結(jié)構(gòu) 是什么原因造成了保衛(wèi)細(xì)胞吸水或者失水呢 ？ 保衛(wèi)細(xì)胞與一般的表皮細(xì)胞在生理生化特性方面也有不同： 保衛(wèi)細(xì)胞含有 葉綠體 、線粒體，可為開孔時的離子轉(zhuǎn)運提供能量。 保衛(wèi)細(xì)胞中有光合作用的全套的酶，在光下能進行光合作用 , 形成淀粉。 淀粉含量白天少，夜間多，與葉肉細(xì)胞相反。 與周圍細(xì)胞聯(lián)系緊密，可在短時間內(nèi)進行 H＋ 、 K＋ 交換，快速改變水勢。 保衛(wèi)細(xì)胞中有淀粉磷酸化酶。 以上特性都與保衛(wèi)細(xì)胞的運動有關(guān)。 是什么因素導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞吸水？ 保衛(wèi)細(xì)胞滲透勢降低的機制？（即氣孔開關(guān)的機理） 經(jīng)典的淀粉 —— 糖互變學(xué)說 光合作用促進氣孔開放假說 K+離子泵學(xué)說 蘋果酸代謝學(xué)說 細(xì)胞骨架與氣孔運動（簡介） 無機離子泵學(xué)說（ inanic ion pump theory） 又稱 K＋泵假說。 該學(xué)說的的
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