第二章水与植物细胞(Waterandplantcells)要求与重点掌握植物细胞水势的概念，意义，植物细胞吸水的动力、方式和机理，测定水势的方法。第一节水的物理化学性质第二节植物细胞的水分关系一水分子的结构和氢键二水的物理化学特性2.水对植物生命活动的重要性不同植物含水量不同水生植物——鲜重的90％以上地衣、藓类——仅占6％左右草本植物——70％～85％木本植物——稍低于草本植物。一种植物，不同环境下有差异荫蔽、潮湿>向阳、干燥环境同一植株中，不同器官、组织不同根尖、幼苗和绿叶——60％～90％树干——40～50％休眠芽——40％风干种子为8％～14％生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。自由水(freewater)是指不被细胞组织吸附,可以自由移动的水,只有自由水才能起到溶剂的作用。束缚水(boundweter)是指紧密吸附在胶体颗粒或大分子表面,不能自由移动的水。自由水/束缚水比值随发育时期和外界条件而变化，并对细胞的生理活动产生影响。自由水参与各种代谢作用，自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。自由水水分在植物生命活动中的作用植物的水分代谢包括：第二节植物细胞的水分关系自由能、化学势的基本概念化学势：可以指示某组分在体系间的转移的趋势。例如，设组分j在地点A和地点B的化学势分别为jA和jB。它的度量单位是每摩尔的能量，单位是J·mol-1，(J=N•m)，属于能量单位。在植物生理学中，水势是每偏摩尔体积水的化学势差。当一个体系中含有水分，水这个组分参与化学反应或转移的本领，用水的化学势来表示，即mW水的偏摩尔体积是具体的数值，随不同含水体系而异。在20℃，1atm下，纯自由水：Vw=18cm3/mol1mol水加入0.1M的蔗糖溶液中，Vw=18.4cm3/mol1mol水中加入0.1MNaCl溶液中，Vw=18.1cm3/mol1mol水加入酒精（50%）溶液中，Vw=16.5cm3/molJ.mol-1水势单位:==J.m-3=N.m-2=Pam3.mol-1溶质、基质、压力、重力等对水势的影响分别称为溶质势(Ψs)、基质势(Ψm)、压力势(Ψp)和重力势(Ψg)。因此，体系的水势等于各水势之和。Ψw=Ψs+Ψm+Ψp+Ψg1溶质势(solutepotential)ΨsΨs＝-iRTCs0.1mol的葡萄糖和NaCl谁的渗透势低？2压力势(pressurepotential，p)由于压力存在而使体系水势改变的数值,加正压力，使体系水势提高。3重力势(gravitationalpotential，g)4基质势（matricpotential,m衬质势）由于亲水的衬质与水分子的相互作用使水的自由能降低的那部分水势。纯水的水势纯水的化学势µw=0，纯水的水势也为0。5溶液的水势Ψw=Ψs+Ψp+Ψg，若两个溶液的高度相同，所受压力相同，那么在研究这两个体系水势时，Ψp、Ψg可忽略不计。Ψw=Ψs，Ψs==-iCRT,所以Ψw=-iCRT。水分的移动是顺着能量梯度的方向进行的，水分总是从水势高处移向水势低处。二水分的运动1扩散（diffusion）扩散是物质分子(气体分子、水分子或溶质分子)从较高化学势区域向较低化学势区域随机的但是累进的运动,通常导致扩散分子的均匀分布。2集流（bulkflow）:由于压力差的存在而形成的大量分子集体的运动称为集流。3渗透（Osmosis）液体中的水分子通过半透膜进行扩散的现象。水通道蛋白(aquaporin)StructureofanaquaporinshowingthesixtransmembranehelicesandtwoconservedNPA(Asn-Pro-Ala)residues.水分在细胞膜系统内移动的途径有2种：①单个水分子通过膜脂双分子层的间隙或通过水通道进入细胞；②水集流通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入细胞。三植物细胞的水势植物细胞的水势组成ψ细胞==ψs+ψm+ψp溶质势：由于溶质颗粒的存在而降低的水势值，又称渗透势，一般是负值。草本植物叶肉细胞压力势，晴天午后一般为0.3—0.5MPa,晚上为1.5MPa。在细胞质壁分离时，p为0,剧烈蒸腾时，压力势为负值。基质势(matricpotential)ψm由于衬质的存在而使体系水势改变的数值，一般是负值。无液泡的细胞体系(分生组织细胞):成熟植物细胞（A）纯水；（B）0.1M蔗糖溶液；（C）把疲软细胞放入0.1M蔗糖溶液后，细胞吸水膨胀，细胞压力势增加，最终细胞内外水势达到平衡；（D）把紧涨细胞放入0.3M，细胞失水，细胞压力势降低；（E）对达到平