高中生物竞赛-2植物的矿质营养课件

1、Chapter2 植物的矿质营养Chapter 2 植物的矿质营养第一页，编辑于星期五：十点 二十五分。 第二章 植物的矿质营养 第一节 植物必需的矿质营养 第二节 植物细胞对矿质元素的吸收 第三节 植物对矿质元素的吸收 第四节 矿物质在植物体内的运输与 分配 第五节 合理施肥的生理根底第二页，编辑于星期五：十点 二十五分。第一节 植物必需的矿质营养一、植物体内的化学元素 水分 植物体 105 有机氧化物 干物质 燃烧 灰分 目前已发现70多种灰分元素第三页，编辑于星期五：十点 二十五分。 各种矿质元素的含量因植物种类、器官、部位不同、年龄、不同生境而有很大差异。 老龄植株和细胞比幼龄的灰分含

2、量高 枯燥、通气、盐分含量高的土壤中生长的植物灰分含量高； 禾本科植物：Si较多：字花科：S较多，豆科：Ca和S较多，马铃薯：K多；海藻： I和Br多第四页，编辑于星期五：十点 二十五分。 二、植物必需的矿质元素 必需元素essential element：维持植物正常生长发育必不可少的元素。 一确定植物必需元素的标准 1、缺乏，植物不能完成其生活史 2、缺乏，植物表现专一的缺乏症 3、其作用必须是直接的第五页，编辑于星期五：十点 二十五分。 现已证实植物的必需元素有17种 大量元素占植物干重的0.1%10种 ： C、H、O、N、 S 、P、K、Ca、Mg、Si 微量元素占植物干重的0.01%

3、下9种： B、 Cu、 Zn、 Mn、 Mo、Cl、 Fe、Na、Ni 必需的矿质元素有16种。确定必需元素的方法：水培法和砂培法第六页，编辑于星期五：十点 二十五分。二必需元素的生理作用 总的来讲，有三个方面： 1、细胞结构物质的组成成分 2、生命活动的调节者，参与酶的活动 3、起电化学作用 即离子浓度的平衡、稳定胶体及电荷中和等。第七页，编辑于星期五：十点 二十五分。N 吸收的主要形式是 NH4+，NO3- 等: 构成蛋白质的主要成分(16-18%)； 核酸、辅酶、磷脂、叶绿素、细胞色素、植物激素(CTK)、维生素等的成分。 故称为“生命元素”缺N各元素的主要生理功能 缺N：矮小、叶小色淡

4、或发红、分枝少、花少、子粒不饱满。过多：第八页，编辑于星期五：十点 二十五分。P：以 H2PO4-,HPO42-形式吸收. 生理作用（1）细胞质、核的成分；（2）植物代谢中起作用(通过ATP和各种辅酶) （3）促进糖的运输；（4）细胞液中的磷酸盐可构成缓冲体系；缺P缺P：分枝少、矮小、叶色暗绿或紫红第九页，编辑于星期五：十点 二十五分。 K 以离子状态存在 生理作用（1） 体内40多种酶的活化剂；（2）促进蛋白质、糖的合成及糖的运输；（3）增加原生质的水合程度，提高细胞的保水能力和抗 旱能力；（4）影响着细胞的膨压和溶质势，参与细胞吸水、气孔运动等。 缺K：叶缺绿、生长缓慢、易倒伏。缺K第十页

5、，编辑于星期五：十点 二十五分。S：SO42- 含S氨基酸(Cys,Met)几乎是所的蛋白质的构成成分; Cys-Cys系统能影响细胞中的氧化复原过程；是CoA、硫胺素、生物素的成分。缺乏：似缺N，但缺绿从嫩叶开始。第十一页，编辑于星期五：十点 二十五分。 Ca: 细胞壁胞间层果胶钙的成分；与细胞分裂有关；作为第二信使，也可与钙调素结合形成复合物， 传递信息，在植物生长发育中起作用。第十二页，编辑于星期五：十点 二十五分。第十三页，编辑于星期五：十点 二十五分。Mg：叶绿素的成分；光合作用和呼吸作用中一些酶的活化剂；蛋白质合成时氨基酸的活化需要， 能使核糖体结合成稳定的结构；DNA和RNA合成

6、酶的活化剂；染色体的组成成分，在细胞分裂中起作用。 Fe：许多重要酶的辅基；传递电子；叶绿素合成有关的酶需要它激活第十四页，编辑于星期五：十点 二十五分。Mn：许多酶的活化剂；直接参与光合作用 (叶绿素形成、叶绿体正常结构的维持和水的光解 B：H3BO3 与植物的生殖有关，利于花粉的形成 ，促进花粉萌发、花粉管伸长、受精；与糖结合使糖带有极性从而容易通过质膜 促进运输；与蛋白质合成、激素反响、根系发育等 有关；抑制植物体内咖啡酸、绿原酸的合成。第十五页，编辑于星期五：十点 二十五分。Zn：酶的组分或活化剂；参与蛋白质和叶绿素合成；参与IAA的生物合成； Cu：一些氧化复原酶的组分；光合电子传递

7、链质体蓝素PC的成分 Mo: MoO42- 是硝酸复原酶、固氮酶的组成成分；是黄嘌呤脱氢酶及脱落酸合成中的某些氧化酶的成分第十六页，编辑于星期五：十点 二十五分。Cl：水的光解；叶和根中的细胞分裂需要；调节细胞溶质和维持电荷平衡 Ni ： 脲酶、氢酶的金属辅基；激活-淀粉酶；缺乏时植物体的尿素会积累过多产生毒害而不能完成生活史。第十七页，编辑于星期五：十点 二十五分。三、作物缺乏矿质元素的诊 1、化学分析诊断法 一般以分析病株叶片的化学成分与正常植株的比较。2、病症诊断法 缺乏Ca、B、Cu、Mn、Fe、S时幼嫩的器官或组织先出现病症。 缺乏N、P、Mg、K、Zn等时较老的器官或组织先出现病症

8、。第十八页，编辑于星期五：十点 二十五分。可再利用元素缺乏时，老叶先出现病症；不可再利用元素缺乏时，嫩叶先出现病症。 可再利用元素：在植物体内可以移动，能被再度利用的元素。 不可再利用元素：在植物体内不可以移动，不能被再度利用的元素。第十九页，编辑于星期五：十点 二十五分。第二节 植物细胞对矿质元素的吸收生物膜第二十页，编辑于星期五：十点 二十五分。第二十一页，编辑于星期五：十点 二十五分。 方式：离子通道运输 载体运输 离子泵运输 胞饮作用二、细胞吸收离子的方式和机理 吸收不带电的溶质取决于溶质在膜两侧的浓度梯度，即溶质的化学势。 吸收带电的离子取决于膜 两侧的电势梯度和化学势梯度，两者合称

9、为电化学势梯度。第二十二页，编辑于星期五：十点 二十五分。一离子通道运输 被动吸收 离子通道运输理论认为：细胞质膜上有内在蛋白构成的圆形孔道，横跨膜的两侧，离子通道可由化学方式及电化学方式激活，控制离子顺着浓度梯度和膜电位差，即电化学势梯度被动地和单方向地垮质膜运输。第二十三页，编辑于星期五：十点 二十五分。 离子通道运输 高低电化学势梯度细胞外侧细胞内侧离子通道运输离子的模式 K+、Cl-、Ca2+、NO3- 每秒可运输107-108个离子, 比载体运输快1000倍第二十四页，编辑于星期五：十点 二十五分。过量负电荷 K顺电势梯度逆浓度梯度第二十五页，编辑于星期五：十点 二十五分。 离子通道

10、蛋白： K+、Cl-、Ca2+、NO3-等离子通道。膜内在蛋白构成圆形孔道，横跨膜两侧。 构象可随环境条件的改变而改变。在某些构构象时其是间会形成允许离子通过的孔，孔内带有电荷并填充有水。 孔的大小及孔内电荷等性质决定了通道转运离子的选择性，即一种通道常常只允许某一种离子通过。 离子的带电荷情况及其水合规模决定了离子在通道中扩散时的通透性的大小第二十六页，编辑于星期五：十点 二十五分。二载体运输 被动吸收或主动吸收 内容：质膜上的载体蛋白选择性地与质膜一侧的物质结合，形成载体-物质复合物，通过载体蛋白构象的变化透过质膜，把物质释放到质膜的另一侧。 载体蛋白有：单向运输载体、同向运输器、反向运输

11、器。第二十七页，编辑于星期五：十点 二十五分。 单向运输载体：Fe2+、Zn2+、Cu2+等 同向运输载体：在与H+结合的同时又与另一分子或离子(Cl-、 K+、 NH4+、PO43-、SO42-、氨基酸、肽、蔗糖等)结合。 反向运输载体：与H+结合的同时又与另一分子或离子(Na+)结合，两者朝相反方向运输。第二十八页，编辑于星期五：十点 二十五分。单向运输载体模型 被动运输低溶质梯度高溶质梯度电化学势梯度A、载体开口于高溶质浓度的一侧，与溶质结合 B、载体催化溶质顺电化学势梯度跨膜运输Fe2+、Zn2 + 、Mn2 + 、Cu2 + 第二十九页，编辑于星期五：十点 二十五分。逆电化学势梯度主

12、动运输（104-105个s）Na+Cl-、NO3-、蔗糖第三十页，编辑于星期五：十点 二十五分。第三十一页，编辑于星期五：十点 二十五分。第三十二页，编辑于星期五：十点 二十五分。process by which HCl is secreted into the lumen on the stomach第三十三页，编辑于星期五：十点 二十五分。transport of Na+ ions (Na) and glucose (G) from the lumen of the small intestine to the interstitial fluid and finally into the

13、 blood.第三十四页，编辑于星期五：十点 二十五分。 特点：载体运输可以顺电化学梯度进行被动运输（如简单扩散）；也可逆电化学梯度进行主动运输。104105离子/秒。 载体参与离子转运的证据：饱和效应和离子竞争性抑制。第三十五页，编辑于星期五：十点 二十五分。 三离子泵运输主动吸收 内容：质膜上的ATP酶催化ATP水解放能，驱动离子的转运。 离子泵主要有：质子泵和钙泵 1、质子泵 第三十六页，编辑于星期五：十点 二十五分。质子泵作用的机理H+ 泵将H+ 泵出细胞外侧K+（或其他阳离子） 经通道蛋白进入细胞内侧阴离子与H+同向运输进入 I - I - I - I - I - I - I - H

14、+ H+ H+ H+ H+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ H+ H+ H+ H+ H+ PADP +PATP I -第三十七页，编辑于星期五：十点 二十五分。第三十八页，编辑于星期五：十点 二十五分。 2、钙泵 质膜上的Ca2+-ATPE催化膜内侧的ATP水解放能，驱动胞内Ca2+泵出细胞。 主动吸收的特点： （1）有选择性 （2）逆浓度梯度（2）消耗代谢能第三十九页，编辑于星期五：十点 二十五分。第四十页，编辑于星期五：十点 二十五分。一、根毛区是根系吸收离子最活跃的区域。第三节 植物对矿质元素的吸收 第四十一页，编辑于星期五：十点 二十五分。 二、根系吸收矿质元素的过程 一离子被吸附

15、在根细胞外表非代谢性交换吸附 1、土壤溶液中的矿物质 根细胞外表的H+和HCO3-与溶液中的阳离子和阴离子交换吸附。2、离子进入根内部第四十二页，编辑于星期五：十点 二十五分。根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织第四十三页，编辑于星期五：十点 二十五分。第四节 矿物质在植物体内的运输一、运输形式 N：大局部在根部转化为aa和酰胺上运，少量以NO3-上运 P：以正磷酸盐或有机磷化合物运输 S：以SO42-或少数以Met运输 金属元素：以离子状态运输 第四十四页，编辑于星期五：十点 二十五分。二、运输途径和速度 运输途径: 根部吸收的离子可沿木质部上运，也可横向运至韧皮部。 叶片吸收的离子

16、向下和向上是通过韧皮部进行的，也可横向运至木质部。 运输速度：30100cm/h第四十五页，编辑于星期五：十点 二十五分。第五节 氮素的同化一 生物固氮 某些微生物和藻类通过其自身固氮酶复合体把分子氮转变为氨的过程。 工业上，用铁作催化剂，要在450高温和200-300个大气压条件下才能使N2转变为氨 。 微生物能在体内由酶的催化在常温常压条件下把空气中的氮气复原成NH3。是一个耗能反响。第四十六页，编辑于星期五：十点 二十五分。固氮酶复合体 蛋白质组分构成: 固氮复原酶(铁蛋白), 提供具有很强复原力的电子; 含两个相同亚基, 含Fe4S4(每次可传递一个电子), 两个ATP结合位点，可水解

17、ATP，复原钼铁蛋白。 固氮酶(钼铁蛋白), 两个 亚基的四聚体, 含Mo, Fe, S. 对氧十分敏感.利用高能电子把N2复原成NH3。 由N2到NH3, 需6e.第四十七页，编辑于星期五：十点 二十五分。N2 + 8H+ + 8e- + 16H2O+16ATP2NH3+ H2+16ADP+Pi 第四十八页，编辑于星期五：十点 二十五分。二、氨的同化1 硝酸的复原硝酸复原酶(NR)：诱导酶 NO3- +2eNO2- 第四十九页，编辑于星期五：十点 二十五分。亚硝酸复原酶(NiR) NO2- + 6H+6e- NH4+ 存在于叶绿体中, 但在根中也可复原. 第五十页，编辑于星期五：十点 二十五

18、分。2、氨的同化A、谷氨酰胺合成酶途径：谷氨酸+NH4谷氨酰胺B、谷氨酸合酶途径：谷氨酰胺+-酮戊二酸谷氨酸C、谷氨酸脱氢酶途径：NH4 +-酮戊二酸谷氨酸D、氨基交换作用第五十一页，编辑于星期五：十点 二十五分。第六节 合理施肥的生理根底 一、作物的需肥规律 1、不同作物对矿质元素的需要量和比例不同 。 收获种子的多施P、根茎类多施K肥，叶菜类多施N肥。 2、同一作物不同生育期需要量不同 开花结实时需肥多。第五十二页，编辑于星期五：十点 二十五分。 3、营养最大效率期 施肥效果最好的时期。 水稻、小麦：幼穗形成时期；大豆、油菜：开花期 二、合理施肥的指标 1、形态指标 （1）相貌 小麦叶形：瘦弱苗象马耳朵，壮苗象骡耳朵，过旺苗象猪耳朵。第五十三页，编辑于星期五：十点 二十五分。 2叶色 叶色是反映作物体内的营养状况尤其是氮素水平和代谢类型叶色深，氮代谢为主；叶