渗透作用：溶剂分子通过半透膜移动的现象。
发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
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自由能和水势
• 自由能（free energy） • 化学势（chemical energy）
1 mol物质的自由能。 • 水势（water potential）
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示， 单位Pa。即水溶液的化学势与纯水的化学
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
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高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
低浓度溶液中， 细胞吸水，质 壁分离复原。
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Ψp
膨压
Ψw =
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植物细胞的水势
Ψw= Ψπ + Ψp + Ψg + Ψm
•Ψπ（渗透势/溶质势）：由于溶质颗粒的
1、水分跨膜运输的两种途径： 扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
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A.扩散（diffusion） B.集流（mass flow）
A. 单个水分子通过膜 脂双分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形
成整理的课件水通道进入细胞
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2、水分跨膜运输的原理
水分移动需要能量做功，该动力来自 于渗透作用。
存在而使水势降低的值。
•Ψp（压力势）：细胞壁阻止原生质体吸水
膨胀的力量，是增加水势的值。
•Ψg（重力势）：水分因重力下移而增加水
势的值。
•Ψm（衬质势）：细胞内胶体物质的亲水
性而引起水势降低的整理值课件。
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Ψp
膨压
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• Ψπ为负值 • Ψp 一般为正值。质壁分离时为零，剧烈蒸
腾时为负值。 • Ψg一般为正值，但较小，可忽略不计。 • 形成液泡的细胞Ψm很小，可以忽略不计。
势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
μw-μ0w △μw
Ψ=
=
Vw整理课件
Vw
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渗透作用
• 渗透压π= iCRT • 渗透势Ψπ= - iCRT
• i—osmotic coefficient，NaCl: i=1.80，CaCl2: i=2.60，Sucrose: i=1. • C—solute concentration
• 束缚水/自由水 比值大，原生质呈凝胶态， 生命活动微弱，但抗性强。反则反之。
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水分在植物生命活动中的作用
• 水分是细胞质的主要成分 • 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 • 水分能保持植物的固有姿态 • 水分能维持植物体正常的温度
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二、植物细胞对水分的吸收
• R—gas constant
• T—absolute temperature
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植物细胞是一个渗透系统
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
• 跨膜途径 (transmembrane pathway)
水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两 次通过质膜，还要通过液泡膜。
• 共质体途径 (symplast pathway)
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
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根系吸水的动力
• 根压（root pressure)
Cell volume (times)
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Ψp=0, Ψw= Ψπ 3、吸水饱和时 Ψw=0，Ψp= -Ψπ
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细胞间的水分移动
• 方向：取决于Ψw 的高低 • 速度：取决于Ψw 差的大小 • 当有多个细胞连在一起时，如果一端的细
胞水势较高，另一端水势较低，顺次下降， 就形成了一个水势梯度（Water potential gradient)，水分便从水势高的一端流向水 势低的一端。
• 根毛多，增大了吸收面积 • 根毛细胞壁外部的果胶质亲水性强； • 输导组织发达。 • 根毛能不断更新，改变吸水位置。
移植时要带土，尽量减少根毛损伤，以 利成活。
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根的吸水主要在根尖进行
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根系吸水的途径
• 质外体途径 (apoplast pathway)
水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质 的部分移动。此途径速度快。
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两个相邻细胞之间水分移动
Ψπ= - 1.4 MPa Ψp= + 0.8 MPa Ψw= - 0.6 MPa
Ψπ= - 1.2 MPa Ψp= + 0.4 MPa Ψw= - 0.8 MPa
x
y
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土壤—植物—大气连续体系中的水势
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三、植物根系对水分的吸收
根系吸水主要在根尖进行，尤其是根毛区。
未形成液泡的细胞具有明显的衬质势。 • 因此，一般植物细胞水势: Ψw=Ψπ+ Ψp
（此式适用于有液泡的细胞或细胞群）
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1.5
Ψw (Mpa)
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5 0.9
初始质 壁分离
Ψp
特例：
充 1、强烈蒸腾时
Ψw
分 吸
Ψp为负值
水 2、初始质壁分离时
Ψπ
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
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植物的含水量
不同植物种类 木本＜草本 同一植物不同环境 水生＞陆生；阳生＜
阴生 同一植物不同器官 生命活动旺盛处含量
高，如生长点
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5
木本植物
草本植物
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6
植物体内水分存在状态
• 自由水（free water ）和束缚水（bound water）。
• 根据含水量的不同，细胞质可呈溶胶和凝胶 两种状态。
第一章 植物的水分生理
一、植物对水分的需要 二、植物细胞对水分的吸收 三、植物根系对水分的吸收 四、植物体内水分的运输 五、蒸腾作用 六、合理灌溉的生理基础
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植物的水分生理
水孕育生命。一切生命活动离不开水。 陆生植物由水生植物进化而来。 “收多收少在于肥，有收无收在于水”。
水分吸收 水分代谢 水分运输和分配
水分的排出
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一、植物对水分的需要
水的结构和理化性质： • 结构： • 理化性质：
①高比热 ②高汽化热 ③表面张力大 ④高介电常数
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3
δ-
δ+
OH
H
104.9o
O
H
hydrogen bond H δ+
OH
H
Water is a polar molecule with hydrogen bond between them