植物对水分吸收的物理化学基

1、3 植物对水分吸收的物理化学基础 化学势、水势 的概念 植物细胞水势的组成 植物细胞间水分的流动渗透作用 一些实验方法一 自由能、化学势、水势自由能自由能(free energy):体系内可以用于做功的能量。而束缚能(bound energy)是不能用于做功的能量。化学势化学势( chemical potential):指一个体系中，在恒温恒压下1mol某组分的自由能(偏摩尔自由能)，也可以说是在同温同压和其它物质的浓度不变的情况下，向体系中加入1mol某物质而引起体系自由能的变化，用表示，规定纯水的化学势为0焦耳/摩 尔。 下面是某一体系中，B组分的化学势的组成： B=B*+ZBFE+RTl

2、nB+VBmP+mBgh 其中B*是参比态B组分的化学势，ZB是B物质的净电荷数， F是法拉第常数，E是B物质所处体系的电位，R是气体常数， B是B物质的活度，VBm是B物质的偏摩尔体积， P是B物质所处体系的压强，mB是B物质的质量，h是B物质所处体系的高度。 B物质从体系1体系2，其化学势的变化为 B= B2 B1 =ZBF E +RTln(B2 /B2 )+VBm P +mBg h 当 B 0,而在剧烈蒸腾时细胞压力势0 。这一负压是水分沿木质部上升的主要动力。3. g is the gravitational potential（重力势）（重力势） 重力势是指由于高度的存在而使水势增加

3、的值。规定海平面上的重力势为0，则10米高的水其水势为gh=0.1MPa,从实验室角度出发，重力势比较小因而认为可以忽略。另外，在提到干种子、细胞壁、干土壤时，经常提到水势的另一组分衬质势4. m is the matric potential (衬质势衬质势) 衬质势是由于胶体物质的亲水性和毛细管对水的束缚而引起水势降低的值。 事实上，衬质是通过降低渗透势、压力势来降低水势，不必要也不应该再算进去。一般说，在植物细胞形成液泡前衬质势很低（数值很大），而在形成液泡后衬质势很小。所以，我们考虑植物细胞水势时只考虑： = s + p; 另外，另外，干种子：=m；质壁分离时：=s三 植物细胞吸水的方

4、式 一般说来，植物细胞在形成液泡前，是靠吸胀作用吸水，即通过亲水胶体的低衬质势吸水，而在形成液泡后靠渗透作用吸水。这些方式都是被动的，不消耗代谢能。 细胞间水流的方向：高水势细胞低水势细胞。 质壁分离(plasmolysis)与质壁分离复原(deplasmolysis)高渗溶液质壁分离现象水分的渗透作用通过质壁分离现象可以：判断细胞死活测定细胞渗透势判断物质进入质膜的快慢植物细胞水势各部分针对细胞体积的动态变化不膨胀状态 问题： （1）甲、乙两细胞，甲放在0.4M的蔗糖溶液中，充分平衡后，测得其渗透势为-0.8RT；乙放在0.3M的NaCl溶液中，充分平衡后，测得其渗透势为0.7RT，假定i蔗糖=1,iNaCl=2,问甲、乙两细胞谁的压力势大：取出两细胞后紧密接触，水分流动方向如何？若破坏细胞质膜，水分又如何流动？ （2）甲、乙两细胞，甲渗透势为24巴，放入0.5M的蔗糖溶液中平衡后，体积增加了50%；乙细胞渗透势为30巴，放入0.4M的蔗糖溶液中平衡后，体积增加了100%，问平衡后哪个细胞压力势大？四 测定水势及其组分的方法 测水势：热电偶法；压力室法；