第二章+矿质营养.ppt

1、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植物对矿质元素的运输和分配。各种矿物质元素的含量因植物种类、器官、部位、年龄和生境而有很大差异。老植物和细胞的灰分含量高于生长在干燥、通风和高盐土壤中的幼苗；禾本科植物：更多硅；十字花科：硫更重要；豆科：钙和硫含量较高；土豆：超过k；海藻：有许多我和Br；第二，植物必需的矿物质元素，基本元素：维持植物正常生长发育所必需的元素。1.决定植物必需元素的标准(1)不可缺少性：当某一元素缺乏时，植物的生长和发育受到阻碍，生活史不能完成；(2)不可替代性：当植物缺乏这种元素时，它们表现出特殊的缺乏症

2、状。这种缺陷只能通过添加这种元素来预防或恢复，其功能不能被其他元素所替代。(3)直接功能性：该元素必须直接参与植物的生理过程，而不是改善植物生存条件所造成的间接效应(如使其他元素更容易被吸收和拮抗有毒元素等)。)。2.测定必需元素的方法土壤耕作法不应用于研究必需元素土壤成分复杂且难以控制。在人工控制成分的条件下，有必要通过向水培法和砂培法的水溶液中添加一定比例的盐来研究营养液(溶液培养法)。无土栽培。植物必需元素的种类植物必需元素有19种(占植物干重的0.1%)，10种主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫和硅，9种微量元素(占植物干重的0.01%):铁、锰、硼和硅。细胞结构物质的组成；

3、2.生命活动的调节器，参与酶的活动；3.发挥电化学作用，即平衡离子浓度、稳定胶体和中和电荷等。4.作为细胞信号转导的第二信使。含钙、硫、硫的氨基酸几乎是所有蛋白质的组成部分。Cys-Cys系统可以影响细胞中的氧化还原过程。它是CoA、硫胺素和生物素的组成部分，与体内三种有机物质的代谢密切相关。钙：细胞壁细胞间层中果胶钙的组成；与细胞分裂有关；稳定生物膜的功能；可与有机酸结合形成不溶性钙盐，减轻有机酸过度积累对植物的伤害；几种酶的激活剂；作为第二信使，它还可以与钙调素结合形成复合体，传递信息，并在植物生长发育中发挥作用。镁：叶绿素的成分；光合作用和呼吸中某些酶的激活剂；蛋白质合成中氨基酸的激活需

4、要将核糖体结合成稳定的结构；脱氧核糖核酸和核糖核酸合成酶的激活剂；染色体的一个组成部分，在细胞分裂中起作用。棉花缺乏镁网状脉，铁是许多重要酶的辅基，如细胞色素氧化酶、过氧化氢镁和过氧化物酶；转移电子(如铁氧还蛋白)；与叶绿素合成相关的酶需要被激活，锰：许多酶的激活剂；直接参与光合作用(叶绿素形成、维持正常叶绿体结构和光解水分b:与植物繁殖有关，有利于花粉形成，促进花粉萌发、花粉管伸长和受精；与糖结合，糖是极性的，因此它容易促进通过质膜的运输；它与蛋白质合成、激素反应和根系发育有关。抑制植物中咖啡酸和绿原酸的合成。锌：酶的组分或活化剂；参与蛋白质和叶绿素合成；参与吲哚乙酸的生物合成；铜：某些氧化

5、还原酶的成分；Mo: MoO42-是光合电子传递链质体蓝蛋白的组成部分，是硝酸还原酶和固氮酶的组成部分。在黄嘌呤脱氢酶和脱落酸的合成中，它是某些氧化酶的一种成分。叶和根需要细胞分裂；镍：脲酶和氢化酶的金属辅助基团，用于调节胞质溶胶和维持电荷平衡；活化淀粉酶；当缺乏时，植物中的尿素会积累太多并引起毒性，因此它们不能完成它们的生活史。第二部分是植物细胞对物质的吸收。首先，生物膜在细胞中，膜系统使代谢活动区域化，并有效地控制物质的交换。1.膜生物膜的组成主要由蛋白质和脂质组成，不同的膜中蛋白质和脂质的含量有很大的差异。膜中的脂质主要是磷脂，以及一定量的糖脂和硫代脂质。磷脂，2，膜结构流体镶嵌模型：脂

6、质形成的脂质双层是膜的基本骨架，膜蛋白附着、嵌入或穿过脂质双层；膜中的蛋白质和脂质都具有流动性，也就是说，它们可以相对横向移动；膜的流动性取决于脂肪酸链的饱和度和温度。脂双层，生物膜，2。植物细胞对溶质的吸收(1)被动转运是指离子沿电化学电位梯度的扩散运动，不需要能量，因此也称为非代谢吸收。主要方法如下：1 .当简单扩散溶液中的溶质存在电化学电位差时，会导致离子从电化学电位高的地方转移到电化学电位低的地方，这就是扩散。简单扩散允许溶质通过脂质(如亲脂性物质)被吸收。2。促进扩散(辅助扩散)辅助扩散是离子和小分子通过膜上转运子的顺电化学势梯度进行转运的过程。这种运输方式不消耗细胞的代谢能量，但需

7、要载体蛋白作为运输介质。膜两侧的电化学电位梯度仍然是迁移的先决条件。需要膜转运蛋白：离子通道蛋白或载体蛋白。三种膜转运蛋白：通道、载体和泵。通道蛋白和载体蛋白可以调节溶质顺电化学势梯度穿过膜的被动转运(通过简单扩散和辅助扩散)。(2)离子通道是细胞膜上由内在蛋白质组成的一种孔道，可以通过化学或电学手段激活，控制细胞膜上离子的顺电化学势梯度。离子通道特性，无明显饱和现象。具有门控特性；对离子有选择性；通过顺电化学势梯度控制离子穿过膜的传输；内在蛋白质；图K离子内向通道模型，离子通道类型，2。可控，1。转运方向，内向钾通道结构模型示意图，电压门控钾通道模型示意图，“门控结构”由带正电荷的氨基酸组成

8、，它控制通道蛋白的构象变化，在膜电位的控制下打开或关闭通道。主动转运(主动吸收)是指细胞消耗代谢能并逆着细胞膜两侧的电化学电位梯度转运物质的过程。主动转运的特点：甲、需要转运蛋白质(载体或离子泵)；乙、消耗细胞代谢能；丙、逆电化学电位梯度转运物质；丁、饱和；戊、吸收率与细胞内外浓度差不呈线性关系，对物质转运具有选择性和特异性。当运输达到稳定状态时，膜两侧的电化学电位不平衡。(3)载体(通过酶)膜上的内在蛋白具有特定的结合位点。载体蛋白包括单向运输载体、同向运输载体和反向运输载体。单端口载波传输解决方案流程，单向传输载波：同向传输载波，如Fe2、Zn2、Cu2等。其与h结合并与另一种分子或离子(

9、C1-、NH4、PO43-、SO42-、氨基酸、肽、蔗糖等)结合。反向tr1.溶质通过载体转运的特点：1)特异性2)可逆浓度梯度或电化学电位梯度转运也可沿浓度梯度或电化学电位梯度进行3)饱和4)竞争抑制，载体的动态饱和效应，2)变构模式，3)协同转运(共转运)载体同时与被转运物质和氢结合，利用氢的电化学电位差(质子动态电位)产生的能量将物质转运到膜上。它可以分为两种形式：同向运输和逆向运输。葡萄糖、氨基酸、氯离子、硝酸根离子等。都是以协调运输的形式运输的。(4)离子泵传输主动吸收。三磷酸腺苷酶(三磷酸腺苷酶，离子泵)利用三磷酸腺苷水解释放的能量将某些离子从膜的一侧转移到膜的另一侧。这种现象被称

10、为“呼叫”，因为这种运输导致膜两侧的电位不平衡。因为这种运输是一种逆向的电化学电位梯度，因此，三磷酸腺苷酶也被称为“电泵”。(1)质膜氢三磷酸腺苷酶，氢三磷酸腺苷酶(质子泵)，(2)氢三磷酸腺苷酶和钙在液泡膜上的分布不平衡。质外体，细胞质，细胞壁，液泡。特征：钙三磷酸腺苷酶的底物是钙三磷酸腺苷，最适酸碱度在7.07.5之间，受多种因素如钙调蛋白的调节。只有Ca2被运输。胞饮作用，一种物质被吸附在质膜上，然后通过质膜的拐点转移到细胞的过程，称为胞饮作用。非选择性吸收。囊泡将物质转移到细胞有两种方式：(1)将物质保留在细胞质中，和(2)将物质给予液泡。第3节植物对矿质元素的吸收，第3节根系对矿质元

11、素的吸收过程(1)根细胞表面离子的非代谢交换吸附1。土壤溶液中矿物根细胞表面的氢和碳酸氢根离子与溶液中的阳离子和阴离子交换吸附。1.根系吸收肥料不足或幼苗根系吸收肥料弱。有些肥料很容易被土壤固定。3.补充微量元素见效快。4.在旱季，植物不容易吸收，叶片营养可以补充。叶片营养的优点是高效和快速。第四节植物中矿物质的运输。1.运输形式氮：大部分转化为运输形式磷，少量含NO3-；用正磷酸盐或有机磷化合物运输s；用SO42- 2或少量met运输金属元素；离子状态下的输运；第二，运输路线和速度，被运输路线：的根吸收的离子可以沿着木质部或水平地运输到韧皮部。叶子吸收的离子通过韧皮部上下移动，也可以横向运输

12、到木质部。运输速度：30100厘米/小时，当可重复使用的元素不足时，老叶首先出现病害；当不可重复使用的元素不足时，疾病首先在幼叶中发生。参与循环的元素(可重复使用的元素):可以在工厂中移动和重复使用的元素。不参与循环的元素(不可重复使用的元素):不能在工厂中移动和重复使用的元素。参与循环的元素(可重复使用的元素):可以在工厂中移动和重复使用的元素。不参与循环的元素(不可重复使用的元素):不能在工厂中移动和重复使用的元素。参与循环的元素(可重复使用的元素)可以在工厂中移动和重复使用的元素。不参与循环的元素(不可重复使用的元素):不能在工厂中移动和重复使用的元素。参与循环的元素(可重复使用的元素)

13、:可以在工厂中移动和重复使用的元素。不参与循环的元素(不可重复使用的元素):不能在工厂中移动和重复使用的元素。氮的同化，硫的同化和磷的同化，第5节氮、硫和磷的同化，自然界的氮循环，1。植物对氮的吸收，土壤中的NO3-和NH4，2。硝酸盐的还原。NO3-还原的位置：(1)植物的氮源，2 .硝酸盐还原过程，a .在细胞质中(1)硝酸盐被还原成亚硝酸盐，硝酸还原酶：(1)诱导酶(适应性酶)，(2)这种酶有两个显著的特征：a)稳定性差；b)诱导后可快速合成。3)是一种钼黄素蛋白，由黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、细胞色素b557和钼络合物(MoCo)组成，其结构推测为同型二聚体。硝态氮的电子传递过程：(

14、2)硝酸还原为氨，叶片中还原部分为叶绿体，根为前质体。氢供体是还原铁氧还蛋白(Fd)。叶子来自光合作用。(根)呼吸、光、光反应、还原Fd、氧化Fd、NiR、硝酸还原酶、NiR)，其辅基由罗西血红素和4Fe4S簇组成，叶中硝酸盐还原和根中亚硝酸盐还原发生在前体中，其还原能力来自呼吸。根部硝酸盐减少，植物叶片硝酸盐含量白天很低，有时不容易测量，为什么？光可以促进NO3-？1.NADPH(叶子)；或：光合产物NADH(根)，2。Fd(红色)；(NO2被还原成NH4) 3。光可以促进天然橡胶的合成。4.NH4通过胺化和氨基转化合成氨基酸；它也可以形成酰胺作为储存、运输或解毒的一种形式。(电磁脉冲等)。

15、)、植物细胞对硝酸盐的吸收。氨的同化主要通过谷氨酸合酶循环进行。谷氨酰胺合成酶：(3)氨的同化，根系从土壤中吸收的NH4和NO3-还原形成的NH4必须立即结合成有机质，即氨的同化。3.氨的同化。氨的同化发生在根、根瘤和叶中。谷氨酸合成酶循环、L谷氨酸ATP NH3 L谷氨酰胺ADP pi、GS、Mg2和GS普遍存在于各种植物的所有组织中，它们对氨有很高的亲和力，能防止氨积累引起的中毒。1.使用Fd作为还原剂：绿藻，蓝菌，高等植物的光合细胞。NADH(或NADPH)作为还原剂：细菌，高等植物的非光合细胞，l谷氨酰胺酮戊二酸NAD(P)H或Fdfred 2L谷氨酸NAD(P)或Fdox，GOGAT，GDH，不是氨同化的关键酶，其对氨的亲和力低谷氨酸和谷氨酰胺在植物中由氨