植物对矿质元素的吸收利用

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1、植物细胞对矿物质元素的吸收及利用第二节植物细胞对矿质元素的吸收一、植物细胞对矿质元素吸收的方式及机理1、通道运输2、载体运输3、泵运输4、胞饮作用植物细胞对矿质元素吸收的方式：被动吸收、主动吸收和胞饮作用简单扩散1、被动吸收（passiveabsorption）指由于扩散作用或其它物理过程而进行的吸收，不需能量，又称为非代谢吸收（1）简单扩散（simplediffusion）脂溶性物质和水分子顺浓度差扩散。（2）杜南平衡（Donnaequilibrium）细胞内的可扩散负离子和正离子浓度的乘积等于细胞外可扩散正、负离子浓

2、度乘积时的平衡，叫杜南（道南）平衡。它不消耗代谢能，属于离子的被动吸收方式。2、主动吸收（activeabsorption）：又叫主动运输，代谢吸收，指细胞利用呼吸释放的能量做功而逆着浓度差吸收矿物质的过程。3、胞饮作用（pinocytos）：物质吸附在质膜上，通过膜的内折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。载体运输2.载体及作用方式载体（carrier）：生物膜上存在专门运送物质的大分子蛋白质（载体R），能有选择地与外界物质（分子或离子）结合，形成载体-物质复合体，透过质膜，在质膜内方脱离，把物质释放在细胞内。载体作

3、用方式：（1）扩散方式：认为载体为透过酶，其在膜内可扩散，在扩散过程中把外界物质带入细胞内。（2）变构方式：认为载体为变构酶，其在膜内不可移动，它为膜的一部分，横跨膜内外，通过变构作用，把膜外分子或离子运到细胞去。质子泵学说细胞对离子的吸收和运输是由于质膜上存在的离子泵和ATP酶引起的，ATP酶催化ATP水解放出能量，离子泵利用该能量驱动离子的转运。各种运输途径的证据：通道运输：简单扩散，不消耗能量载体运输：饱和效应、离子竞争质子泵（主动运输）：逆电化学梯度、需要能量胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细

4、胞内的攫取物质及液体的过程。（一种非选择性的吸收方式）1.离子被吸附在根系细胞的表面根部细胞呼吸作用放出CO２和H２O。CO２溶于水生成H２CO３,H２CO３能解离出H+和HCO－３离子,这些离子可作为根系细胞的交换离子,同土壤溶液和土壤胶粒上吸附的离子进行离子交换,离子交换有两种方式：第三节植物体对矿质元素的吸收一、植物根系对矿质元素的吸收(1)根与土壤溶液的离子交换：CO2-３、H+、HCO－３这些离子可以和根外土壤溶液中以及土壤胶粒上的一些离子如K+、Cl-等发生交换,结果土壤溶液中的离子或土壤胶粒上的离子被转移到

5、根表面。如此往复,根系便可不断吸收矿质。(2)接触交换：当根系和土壤胶粒接触时,根系表面的离子可直接与土壤胶粒表面的离子交换，这就是接触交换。因为根系表面和土壤胶粒表面所吸附的离子,是在一定的吸引力范围内振荡着的,当两者间离子的振荡面部分重合时,便可相互交换。由于H+和HCO－３分别与周围溶液和土壤胶粒的阳离子和阴离子迅速地进行交换,因此盐类离子就会被吸附在根表面。2.离子进入根部导管离子从根表面进入根导管的途径有质外体和共质体两种(1)质外体途径根部有一个与外界溶液保持扩散平衡、自由出入的外部区域称为质外体，又称自由空

6、间。(2)共质体途径离子通过自由空间到达原生质表面后,可通过主动吸收或被动吸收的方式进入原生质。在细胞内离子可以通过内质网及胞间连丝从表皮细胞进入木质部薄壁细胞，然后再从木质部薄壁细胞释放到导管中。二、植物吸收矿质元素的特点大量研究证明,植物吸水和吸收盐分的数量会因植物和环境条件的不同而变化很大。植物对水分和矿质的吸收是既相互关联,又相互独立。前者,表现为盐分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并随水流进入根部的质外体。而矿质的吸收，降低了细胞的渗透势，促进了植物的吸水。后者,表现在两者的吸收比例不同，吸收机理不同:水分吸收

7、主要是以蒸腾作用引起的被动吸水为主,而矿质吸收则是以消耗代谢能的主动吸收为主。另外两者的分配方向不同，水分主要分配到叶片，而矿质主要分配到当时的生长中心。(一)根系吸收矿质与吸收水分不成比例(二)根系对离子吸收具有选择性离子的选择吸收是指植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和阴离子吸收的比例不同的现象。例如供给NaNO３,植物对其阴离子(NO-3)的吸收大于阳离子(Na+)，由于植物细胞内总的正负电荷数必须保持平衡,因此就必须有OH-或HCO3－排出细胞。植物在选择性吸收NO-３时,环境中会积累Na+，同时也积累了O

8、H-或HCO-３，从而使介质pH值升高，故称这种盐类为生理碱性盐，如多种硝酸盐。同理,如供给(NH４)２SO４,植物对其阳离子(NH+４)的吸收大于阴离子(SO２-４),根细胞会向外释放H+,因此在环境中积累SO２-４的同时,也大量地积累H+,使介质pH值下降,故称这种盐类为生理酸性盐，如多种铵盐。如供给NH４NO３