中国海洋大学资料植物生理学讲稿第二章 植物的矿质营养 下载本文

载体蛋白有三种类型:

1)单向运输载体:能催化分子或离子单方向地跨膜运输。 如:Fe2+、Zn2+、Mn2+和Cu2+载体。

2)同向运输载体:可以同时同向运输氢离子和其他离子。

如:Cl-、NO3-、NH4+、PO43-、SO42-、氨基酸、蔗糖、己糖载体等。 3)反向运输载体:在运输其他离子的同时反向运输氢离子。

载体运输可以逆电化学势梯度进行,是主动运输。其运输速度为每个载体每秒运输104~105个离子。 2.离子泵运输

细胞膜上存在着H+—泵ATP酶,它可以在消耗ATP的情况下将膜内的质子运输到细胞外,形成跨膜的质子电动势。细胞外的正离子在质子电动势的推动下,经过质膜上的离子通道从膜外运输到膜内,产生主动运输。膜外的负离子,通过同向运输通道,在质子电动势的推动下从膜外流向膜内产生主动运输。

三.胞饮作用

l定义:细胞通过质膜的内折形成泡囊,将吸附在质膜上的物质摄取到细胞内的过程。

胞饮作用是细胞吸收水分、矿物质和固体颗粒的一种非选择性吸收方式。只是在个别植物细胞内存在这种吸收方式。仅在番茄、南瓜的花粉母细胞和蓖麻、松树的根尖细胞中发现。 第三节 植物对矿质元素的吸收 一. 植物吸收矿质元素的特点 (一) 对盐分和水分的相对吸收

植物对水分的吸收和对营养盐的吸收在量上不存在固定的对应关系。 (二)对离子的选择吸收

植物对不同种类的离子的吸收有选择性,其吸收速度不同——选择吸收(selective absorption)

生理酸性盐:当植物对一种盐的阳离子的吸收速度大于阴离子时,选择吸收的结果,溶液的pH降低,这种盐称为生理酸性盐。

生理碱性盐:当植物对一种盐的阴离子的吸收速度大于阳离子时,选择吸收的结果,溶液的pH升高,这种盐称为生理碱性盐。 (三)单盐毒害和离子对抗

l单盐毒害(toxicity of single salt) :

我们把在含有单一金属盐的溶液中,植物生长不良并发生中毒的现象称为单盐毒害。

l离子对抗(ion antagonism)

当我们向发生单盐毒害的溶液中加入少量其他金属离子时,植物的中毒现象就会减轻或消失。 l定义:

这种离子间能减弱或消除单盐毒害作用的现象叫离子对抗(离子拮抗)

二. 根对溶液中矿质元素的吸收 1.离子吸附在根的表面 2.离子进入根皮层细胞

3.离子进入根木质部薄壁细胞 4.离子进入导管

三. 根对非溶解态矿质元素的吸收 1.被土壤颗粒吸附的矿质元素

根对被土壤胶粒吸附的元素的吸收是通过交换吸附来实现的。 2.根对难溶盐状态存在的

矿质元素的吸收:植物分泌有机或无机酸将难溶盐溶解后 H2CO3 + CaCO3 = Ca(HCO3)2 按可溶性矿质元素的吸收方法吸收。 四. 影响根系吸收矿质元素的条件 五. 植物地上部分对矿质元素的吸收

l根外营养(叶片营养 foliar nutrition): 植物地上部分对矿质元素的吸收过程。 l叶片吸收矿质元素的过程

当处于溶解状态的矿质元素以小水滴的形式被吸附在叶片上时,可以通过叶片表面的气孔或角质层上的裂缝达到叶肉细胞或叶片的表层细胞的细胞壁的外连丝。

然后通过表皮细胞的主动吸收过程进入表皮细胞。通过细胞间的运输过程进入叶肉细胞,并在叶肉细胞之间进行矿质元素的传递,进入叶片输导系统的筛管,并通过筛管将矿质元素运输到植物体的其他部分。 根外施肥的作用:

作物在生育期的后期,根系功能减弱,通过根外施肥可以补充根系吸收营养的不足。 对植物需求量小,并且易于被土壤固定的微量元素,根外施肥可以做到效果快、用量省。 第四节 无机养料的同化 一. 硝酸盐的代谢还原

1.硝酸盐还原成亚硝酸盐的过程

是由硝酸盐还原酶(细胞质)催化的

硝酸盐还原酶:一般由多个亚基组成,每个单体的电子传递体有FAD、Cytb557和MoCo (钼辅助因子)组成。其电子供体是NADH或NADPH。

反应方程:

NO3- + NAD(P)H + H+ + 2e = NO2- + NAD(P)+ + H2O 2.亚硝酸盐还原为氨的过程

是由亚硝酸盐还原酶(叶绿体)催化的。

亚硝酸盐还原酶的分子量一般在6.1× 104 ~7.0 ×104。含有两个辅基,西罗血红素和Fe4-S4中心。其电子供体是还原态的铁氧还蛋白 Fd( red) 西罗血红素(sirohaem)是一种四氢铁卟啉。

l反应方程:

l

NO2- + 6 Fd还 + 8H+ + 6e = NH4+ + 6 Fd氧 + 2H2O

二. 氨同化

1.还原氨基化(reduced amination)

氨与α- 酮酸反应生成相应氨基酸的过程。

2.氨基交换作用(transamimation)

3.合成氨甲酰磷酸

NH3 + CO2 + ATP = NH2COO + ADP 氨甲酰磷酸

l 氨甲酰磷酸可以进一步用来合成嘧啶和胍氨酸。

4.形成酰胺