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小液流法测植物组织水势
蔗糖 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45
浓度 M M M M M M M M M
液滴
↑↑↑↑↑↑
移动 ● ● ● ● ● ● ● ● ●
方向 ↓ ↓
凯氏带将质外体分成两个不连续的区域 内皮层外：根毛、皮层的胞间层、细胞壁和细胞间隙； 内皮层内：成熟的导管、中柱各部分细胞壁和细胞间隙。
渗透势
(osmotic potential / 溶质势 solute potential s）
➢ 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，为一负值。
➢ 溶液的渗透势决定于溶液中溶质颗粒的总数。
如 0.1mol葡萄糖溶于水后，渗透效应数0.1mol/L 0.1molNaCl溶于水后，渗透效应数为0.2mol /L
➢渗透势 与压力势p绝对值相等时， 水势w = 0
➢当细胞发生质壁分离时， 水势w= 渗透势
➢风干种子细胞 水势w= 衬质势m
细胞间水分的移动
= - 1.4MPa p = + 0.8MPa w= - 0.6MPa
= - 1.2MPa p = + 0.4MPa w= - 0.8MPa
Cell A
水的偏摩尔体积 m3 ·mol -1
= N ·m-2 = Pa
（压强单位Pascal,帕斯卡或兆帕Mpa, 1Mpa = 1 × 106 pa )
纯水的自由能最大，其水势最高，水势值定为零。
典型植物细胞 水势w = 渗透势 + 压力势p + 重力势g + 衬质势m
w: water = s =solute potential=osmotic potential p: pressure g: gravity m: matrix
Cell B
水势高向低的方向移动；水势差越大移动速度越快。
渗透势的计算
范德霍夫(Vant Hoff)方程式 = – iCRT MPa
i：溶质的解离系数 （蔗糖i =1 CaCl2 i = 2.6 NaCl i =1.8） C：等渗溶质的质量摩尔浓度(mol·L-1) R：气体常数(0﹒008314L ·MPa ·mol-1·K -1) T：绝对温度(K)，273通常省略不计
衬质势（matrix potential ）m
➢ 细胞原生质胶体物质（如蛋白质、淀粉粒、纤维素） 的亲水性都和及毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值。
➢ 细胞未形成液泡之前，如风干种子的萌发吸水、果实与 种子形成过程中的吸水、生长点分生区细胞的吸水等， 其水势组分即衬质势。
计算0.1 mol/L 蔗糖溶液在20 0C下的渗透势？
水势单位换算： 1 MPa （兆帕）= 106 Pa = 10 bar = 9.87atm
1 atm = 1.013105Pa = 1.013bar
由于液泡体积改变很小， 吸水后造成的细胞液浓 度变化可忽略不计。
0.1 mol/L 蔗糖溶液
由于液泡体积改变很小， 失水后造成的细胞液浓 度变化可忽略不计
0.9 1.0 不膨胀
压力势（ p ）
水势（ w ）
渗透势（ ）
1.1
1.2 1.3
细胞的相对体积
1.4 1.5 完全膨胀
植物细胞的相对体积变化与 水势（ w ）、渗透势（ ）和压力势（ p ）的关系
当压力势足够大时，就能阻止外界水分进入细 胞液，于是水分进出达到平衡，水的净转移停止。
由于细胞内正的压力势与负的渗透势相平衡， 使细胞不再吸水，最终细胞的水势与外界溶液的水 势相等（水势差=0），但细胞液本身的渗透势永远 是小于零。
例如：干燥种子快速吸水是一种亲水胶体膨胀的现象。 （细胞内亲水物质通过吸涨力而结合的水为吸涨水，是束缚水）
➢ 已形成中心大液泡的细胞，由于原生质仅为一薄层，细 胞含水量很高，衬质势趋于0，在计算时一般忽略不计。
具有液泡的植物细胞水势 w= 渗透势 + 压力势 p
+1.5 1.0 0.5
MPa
0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
在20℃（293K）时， 葡萄糖溶液的渗透势为﹣0.244MPa NaCl溶液的渗透势为﹣0.488MPa
植物细胞渗透作用与物理渗透现象区别
➢ 植物细胞渗透作用不完全决定于渗透势，因原生 质体的外围有细胞壁，限制原生质体膨胀
➢ 细胞中亲水胶体的吸水能力
压力势 (pressure potential) p
依赖参于状态下水的高度、密度和重力加速度而定。
g = ρwgh
ρw ：水的密度 （ ρ 单位体积的质量 kg/m3） g: 重力加速度 （N/kg; m/s2）
h: 水相对参考状态时的高度 （m）
重力势能(gravitational potential energy）是物体因为重力作用而拥有的能量，公式 为EP=mgh （m 质量，g重力加速度9.8N/kg，h物体据水平面的高度）
水势(water potential)：每偏摩尔体积水的化学势差
（水的每偏摩尔体积：在一定温度和压力下，1mol水中加入1mol某溶质 后，该1mol水所占的有效体积 ）
µw 水溶液化学势 -µ0w纯水化学势
Δµw
水势w = —————————————— = ———
Vw
Vw
水的化学势 N ·m ·mol-1 = ————————————
由于细胞吸水膨胀后，对细胞壁产生一种压力，常称作为 膨压 (turgor pressure) 。
相应引起细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的大小相等、 方向相反的反作用力。压力势是由于细胞壁压力的存在而增加 水势的值。一般为正值。
重力势 (gravity potential) g
是水分因重力下移与相反力量相等时的力量。其增 加细胞水分自由能，提高水势的值，以正值表示。