植物細胞吸收水分的三種形式:
1.吸脹吸水：親水物質(zhì)吸脹作用，沒有液泡細胞
2.滲透吸水：滲透作用吸水，有液泡細胞,主要方式
3 代謝吸水：需代謝提供能量
現(xiàn)用教材：植物細胞吸水的三種方式是擴散、集流、滲透作用
一、 擴散與集流
1、擴散作用—由分子的熱運動所造成的物質(zhì)從濃度高處向濃度低處移動的過程。
特點：順濃度梯度進行;適于短距離運輸(胞內(nèi)跨膜或胞間)
2、集 流—-指液體中成群的原子或分子在壓力梯度下共同移動的現(xiàn)象。
如：水在水管中的移動，水在木質(zhì)部導管中的遠距離運輸，水從土壤溶液流入植物體
特點：順壓力梯度進行;通過膜上的水孔蛋白形成的水通道
二、 植物細胞的滲透性吸水
滲透作用定義：水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動的現(xiàn)象。
半透膜——只允許水等小分子通過，其它溶質(zhì)分子或離子不易通過的膜。
(一) 相關(guān)概念
1.自由能—-對生物而言，能用于生物做功的能。
2.化學勢—-在恒溫、恒壓、其它組分不變的條件下，在無限大的體系中加入1mol該物質(zhì)引起體系自由能的改變量。 1mol該物質(zhì)所含的自由能。
3、水的偏摩爾體積-—在溫度、壓強及其它組分不變的條件下，在無限大的體系中加入1mol水時，該1mol水所占的有效體積(Vw)
注：*1mol純物質(zhì)所占體積為摩爾體積V，水為18.0cm3
*1mol某物質(zhì)在一個混合體系中所占的體積為偏摩爾體積V
水勢：水勢(ψW)—每偏摩爾體積水在一個系統(tǒng)中的化學勢與純水在
相同溫度、壓力下的化學勢之間的差。即每偏摩爾體積水的化學勢。
ψW=水的化學勢ՄW–純水的化學勢ՄW0/偏摩爾體積VW=ΔՄW / VW。ψW單位：1巴(bar)=0.987 大氣壓(atm) =105帕(Pa)=0.1兆帕(MPa)
說明：水勢是自由能的量度，水的自由能越多水勢越大，純水水勢最大，為0
水總是從水勢高處向水勢低處流
*溫度越高，水勢越大
*壓力越大，水勢越大
*溶液越濃，水勢越小
(二) 植物細胞是一個滲透系統(tǒng)
細胞壁：透性膜
原生質(zhì)層：質(zhì)膜、細胞質(zhì)、液泡膜組成 ，半透膜
細胞滲透作用的三種情況：
(1)細胞ψW 》外界ψW，細胞失水，質(zhì)壁分離
(2)細胞ψW《 外界ψW，細胞吸水，質(zhì)壁分離復原
(3)細胞ψW = 外界ψW，細胞達滲透平衡
植物細胞與外部溶液之間構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)
質(zhì)壁分離——植物細胞由于液泡失水而使原生質(zhì)體和細胞壁分離的現(xiàn)象。(觀看動畫)
質(zhì)壁分離復原——發(fā)生了質(zhì)壁分離的細胞吸水后使整個原生質(zhì)體恢復原狀的現(xiàn)象，或稱去質(zhì)壁分離。 (觀看動畫)
(三) 植物細胞水勢的組成：
Ψw = ψs + ψp + ψg + ψm
Ψs ：滲透勢
Ψp ：壓力勢
Ψm ：襯質(zhì)勢
Ψg ：重力勢
1、滲透勢—-在某系統(tǒng)中，由于溶質(zhì)顆粒的存在,而使水勢降低的值，又叫溶質(zhì)勢。
對一種溶液來說，ψw = ψs對植物細胞來說，ψs主指液泡中細胞液溶質(zhì)顆粒存在而降低的水勢，ψs〈0，負值
ψs大小取決于溶質(zhì)顆�？倲�(shù)
M蔗糖ψs > 1M NaCl ψs (電解質(zhì))
測定方法：小液流法(用蔗糖液，它對細胞無毒，不易透過膜，粘度高，小液滴不易擴散，便于觀察)
2、壓力勢 -—由于細胞壁壓力的存在，而使水勢發(fā)生的變化。(壓力對水勢的影響)
(1) ψp 〉0，正常情況壓力正向作用細胞，增加 ψw
(2) ψp〈 0，劇烈蒸騰壓力負向作用細胞，降低ψw
(3)ψp = 0，質(zhì)壁分離時，壁對質(zhì)無壓力
3、重力勢
重力勢Ψg ——指水分因重力存在而使體系水勢增加的值，考慮小范圍水分移動時可忽略。依水的高度、水的密度、重力加速度而定。
當水高1米時，重力勢是0.01MP，考慮到水在細胞內(nèi)的水平移動，通常忽略不計。
4.襯質(zhì)勢 ——由于親水性物質(zhì)和毛細管對自由水的束縛而引起的水勢降低值
ψm 〈 0，降低水勢。親水物質(zhì)吸水力：蛋白質(zhì)〉淀粉〉纖維素
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*有液泡細胞，原生質(zhì)幾乎已被水飽和
ψm = --0.01 MPa ,忽略不計; Ψg也忽略
水勢公式簡化為：ψw = ψs+ ψp
*沒有液泡的分生細胞、風干種子胚細胞：ψw = ψm
*初始質(zhì)壁分離細胞：ψw = ψs
*水飽和細胞： ψw = 0
(四)細胞水勢與相對體積的關(guān)系
細胞吸水，體積增大、 ψs 、 ψp 、ψw 增大
細胞吸水飽和，體積、 ψs 、 ψp ，ψw = 0最大
細胞失水，體積減小， ψs 、 ψp 、 ψw 減小
細胞失水達初始質(zhì)壁分離 ψp = 0， ψw = ψs
細胞繼續(xù)失水， ψs 、 ψp 可能為負 ψw《ψs
(五)細胞間的水分移動
相鄰兩細胞間水分移動方向取決于兩細胞間的水勢差，水總是從水勢高處流向水勢低處，勢差越大，流速越快 。
思考：以下論點是否正確，為什么?
1、一個細胞溶質(zhì)勢與所處外界溶液的溶質(zhì)勢相等，則細胞體積不變。
2、若細胞的ψp = - ψs，將其放入某一溶液中時，則體積不變
3、將一充分飽和的細胞放于某一比細胞液濃度低50倍的溶液中，則體積變小。
三 、細胞的吸脹作用吸水
吸脹作用——親水膠體吸水膨脹的現(xiàn)象。
1.風干種子的吸水(種子萌發(fā)時的吸水)
2.分生細胞(未形成液泡)的吸水過程
3果實種子形成過程的吸水
問題: 為什么豆科植物種子易吸水脹破種皮而順利發(fā)芽?
四、細胞的代謝性吸水
v代謝性吸水—利用細胞呼吸作用釋放的能量，使水分經(jīng)過質(zhì)膜進入細胞的過程。
五、水分進入細胞的途徑
A單個水分子通過膜脂雙分子層的間隙進入細胞
B水集流通過質(zhì)膜上水孔蛋白中的水通道進入細胞
水孔蛋白：在植物細胞質(zhì)膜和液泡膜上的膜內(nèi)蛋白，分子量在
25~30KD，其多肽鏈穿越膜并形成孔道，特異的允許水分子通過，具有高效轉(zhuǎn)運水分子的功能。
(一)根系的吸水部位：根毛區(qū)
(二)根系的吸水途徑
相關(guān)概念
共質(zhì)體 —-活細胞內(nèi)的原生質(zhì)體以胞間連絲互相連續(xù)在一起的整體系統(tǒng)。
質(zhì)外體 —-包括細胞壁、細胞間隙、導管、管胞等無生命部分組成的一個系統(tǒng)，又稱自由空間，水分和溶質(zhì)可在其中自由擴散。
自由空間兩個區(qū)域：凱氏帶內(nèi)，凱氏帶外