第二章 植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

第二章植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)礦質(zhì)元素的吸收礦質(zhì)元素的運(yùn)轉(zhuǎn)礦質(zhì)元素的同化當(dāng)前1頁(yè)，總共46頁(yè)。第一節(jié)植物必需的礦質(zhì)元素一、植物體內(nèi)的元素與類(lèi)別1、礦質(zhì)元素與非礦質(zhì)元素1）礦質(zhì)元素：將植物烘干并充分燃燒后，余下一些不能揮發(fā)的殘燼稱(chēng)為灰分，而以氧化物形式存在于灰分中的元素稱(chēng)為灰分元素或礦質(zhì)元素。2）非礦質(zhì)元素：燃燒時(shí)以氣態(tài)形式散失到空氣中的元素，如C、H、O、N、S等）。

當(dāng)前2頁(yè)，總共46頁(yè)。（一）、研究方法

灰分元素法：水培法：沙培法：氣培法：二、植物必需的礦質(zhì)元素當(dāng)前3頁(yè)，總共46頁(yè)。1、必要性：如缺乏，生長(zhǎng)發(fā)育發(fā)生障礙，不能完成生活史；2、專(zhuān)一性：如除去表現(xiàn)出專(zhuān)一的缺乏癥，且可預(yù)防與恢復(fù)；3、直接性：在植物營(yíng)養(yǎng)生理上表現(xiàn)直接的效果。（二）植物必需礦質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前4頁(yè)，總共46頁(yè)。（三）植物必需礦質(zhì)元素的分組根據(jù)植物的需要量和在植物體內(nèi)的含量分：大量元素：C、H、O、

N、P、K、

S、Ca、Mg、Si(10種)微量元素：Cl、Fe、Mn、

B、Na、Zn、

Cu、Ni、Mo(9種)當(dāng)前5頁(yè)，總共46頁(yè)。三、植物礦質(zhì)元素的生理作用共同的生理作用1、是細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)和生物大分子的組成成分；2、通過(guò)調(diào)節(jié)酶活動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)；3、起電化學(xué)作用，包括離子濃度的平衡、膠體的穩(wěn)定及電荷中和等。當(dāng)前6頁(yè)，總共46頁(yè)。根據(jù)生理生化功能的分組第一組：作為生物大分子的組成成分

N:NO3-,NH4+

S:SO42+第二組：參與能量代謝和維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性

P:HPO42-,H2PO4-

Si:H4SiO4B:H3BO3第三組：保留離子狀態(tài)的營(yíng)養(yǎng)

K+Na+

Ca2+Mg2+Mn2+Cl-第四組：參與氧化還原反應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)

Fe2+～3+

Cu+～2+Mo4+～6+:MoO42+Zn2+

Ni2+當(dāng)前7頁(yè)，總共46頁(yè)。四、植物缺乏礦質(zhì)元素的診斷（一）病癥診斷法

缺素癥：缺少任何一種必需的礦質(zhì)元素都會(huì)引起特有的生理病癥。

可移動(dòng)元素：老葉不可移動(dòng)元素：新葉缺素癥檢索表：

（二）化學(xué)分析診斷法剛成熟的葉片當(dāng)前8頁(yè)，總共46頁(yè)。當(dāng)前9頁(yè)，總共46頁(yè)。當(dāng)前10頁(yè)，總共46頁(yè)。當(dāng)前11頁(yè)，總共46頁(yè)。第二節(jié)植物細(xì)胞對(duì)礦質(zhì)元素的吸收一、生物膜選擇透性流動(dòng)鑲嵌模型：磷脂雙分子層外在蛋白內(nèi)嵌蛋白當(dāng)前12頁(yè)，總共46頁(yè)。組成1、類(lèi)脂(1)磷脂:

磷脂酰膽堿PC、磷脂酰乙醇PE、磷脂酰乙醇胺PEA、磷脂酰絲氨酸PS、磷脂酰甘油PG、磷脂酰肌醇

PIPI2PI3和心磷脂CL(2)鞘脂(3)半乳糖脂(4)硫脂(5)固醇類(lèi)當(dāng)前13頁(yè)，總共46頁(yè)。存在狀態(tài)當(dāng)前14頁(yè)，總共46頁(yè)。膜脂的運(yùn)動(dòng)當(dāng)前15頁(yè)，總共46頁(yè)。2、蛋白質(zhì)按在膜上的位置分:外周蛋白、內(nèi)嵌蛋白、脂錨定蛋白按功能不同分:催化蛋白、蛋白載體、溶質(zhì)通道蛋白和受體蛋白當(dāng)前16頁(yè)，總共46頁(yè)。脂錨定蛋白當(dāng)前17頁(yè)，總共46頁(yè)。二、離子的跨膜運(yùn)輸

1、簡(jiǎn)單擴(kuò)散

2、協(xié)助擴(kuò)散

1）通道運(yùn)輸（通道蛋白）

①Channel②專(zhuān)一性③開(kāi)關(guān)控制④被動(dòng)運(yùn)輸：擴(kuò)散⑤研究技術(shù)：膜片鉗技術(shù)

K+和Ca2+通道（一）被動(dòng)運(yùn)輸當(dāng)前18頁(yè)，總共46頁(yè)。膜片鉗技術(shù)當(dāng)前19頁(yè)，總共46頁(yè)。2）載體運(yùn)輸①

單向運(yùn)輸載體：

催化分子或離子單方向地跨質(zhì)膜運(yùn)輸。Fe2+,Zn2+,Mn2+,Cu2+載體蛋白:一組膜內(nèi)在蛋白，能選擇地與質(zhì)膜一側(cè)的分子或離子結(jié)合，形成載體—物質(zhì)復(fù)合物，通過(guò)載體蛋白的構(gòu)象變化，透過(guò)質(zhì)膜，把分子或離子釋放到質(zhì)膜的另一側(cè)。當(dāng)前20頁(yè)，總共46頁(yè)。2）載體運(yùn)輸②同向運(yùn)輸器：

Cl-,K+,NO3-NH4+,PO33-③反向運(yùn)輸器

Na+,Ca2+當(dāng)前21頁(yè)，總共46頁(yè)。（二）主動(dòng)運(yùn)輸

質(zhì)膜上存在ATP

酶，它催化ATP水解釋放能量，驅(qū)動(dòng)離子的運(yùn)轉(zhuǎn)（生電泵）。

1、質(zhì)子泵生電質(zhì)子泵

H+-泵ATP酶

H+-焦磷酸酶

制造電化學(xué)勢(shì)梯度

當(dāng)前22頁(yè)，總共46頁(yè)。2、其它離子泵：鈣泵Ca2+-ATP酶當(dāng)前23頁(yè)，總共46頁(yè)。各種運(yùn)輸過(guò)程的綜合圖示當(dāng)前24頁(yè)，總共46頁(yè)。（三）、胞飲作用：

細(xì)胞通過(guò)膜的內(nèi)折從細(xì)胞外直接攝取物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。當(dāng)前25頁(yè)，總共46頁(yè)。第三節(jié)植物體對(duì)礦質(zhì)元素的吸收1、離子吸附在根部細(xì)胞表面

呼吸產(chǎn)生的H+和HCO3-

離子交換吸附一、根部對(duì)溶液中礦質(zhì)元素的吸收過(guò)程當(dāng)前26頁(yè)，總共46頁(yè)。2、離子進(jìn)入根的內(nèi)部：

a.質(zhì)外體途徑

b.共質(zhì)體途徑內(nèi)皮層凱氏帶

c.進(jìn)入導(dǎo)管與管胞：主動(dòng)卸載為主被動(dòng)擴(kuò)散當(dāng)前27頁(yè)，總共46頁(yè)。土壤膠粒表面帶負(fù)電荷，吸附陽(yáng)離子；根呼吸釋放CO2,轉(zhuǎn)變成H+

和HCO3-

通過(guò)離子交換吸收進(jìn)入根部二、根部對(duì)被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收當(dāng)前28頁(yè)，總共46頁(yè)。三、影響根部吸收礦質(zhì)元素的條件1、溫度：2、通氣狀況：3、土壤溶液濃度4、土壤pH值直接影響對(duì)土壤礦質(zhì)元素的間接影響當(dāng)前29頁(yè)，總共46頁(yè)。四、植物地上部分對(duì)礦質(zhì)元素的吸收根外營(yíng)養(yǎng)葉片營(yíng)養(yǎng)進(jìn)入途徑：角質(zhì)層和氣孔影響因素：葉生長(zhǎng)狀況處理方式外界條件根外施肥的優(yōu)點(diǎn)：

特定生育時(shí)期吸收快用量省當(dāng)前30頁(yè)，總共46頁(yè)。第四節(jié)礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的運(yùn)輸和分布一、礦物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男问?、途徑和速?、形式：N：氨基酸，酰胺、硝酸根P：正磷酸根離子S：硫酸根離子金屬離子：以離子狀態(tài)運(yùn)輸當(dāng)前31頁(yè)，總共46頁(yè)。

2、途徑：向上：木質(zhì)部與韌皮部向下：韌皮部為主

3、速率：

30-100cm/h當(dāng)前32頁(yè)，總共46頁(yè)。二、礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的分布參與循環(huán)的可再利用的元素:生長(zhǎng)旺盛部位不參與循環(huán)的不可再利用元素：被固定缺素癥發(fā)生的部位當(dāng)前33頁(yè)，總共46頁(yè)。第五節(jié)植物對(duì)氮、硫、磷的同化一、氮的同化氮在自然界中的循環(huán)當(dāng)前34頁(yè)，總共46頁(yè)。（一）硝酸鹽的代謝還原

NO3-→NO2-→[N2O22-]→[NH2OH]→NH4+

1、硝酸鹽還原成亞硝酸鹽

硝酸還原酶：包括FAD、Cytb557

和MoCo誘導(dǎo)酶：只有在底物存在下才誘導(dǎo)生成的酶酶的誘導(dǎo)形成：當(dāng)前35頁(yè)，總共46頁(yè)。NR的MoCo及結(jié)構(gòu)NR基因表達(dá)的誘導(dǎo)當(dāng)前36頁(yè)，總共46頁(yè)。2、亞硝酸鹽還原成銨

NO2-

＋6Fdred

＋8H++6e-→NH4-+6Fdox+2H2O亞硝酸還原酶：鐵—硫簇（Fe4S4)，特異化血紅素當(dāng)前37頁(yè)，總共46頁(yè)。（二）氨的同化

無(wú)機(jī)氮→有機(jī)氮四條途徑：1、谷胺酰胺合成酶途徑：

谷胺酰胺合成酶（GS）：Mg2+、Mn2+

、Co2+

輔因子部位：細(xì)胞質(zhì)，根細(xì)胞的質(zhì)體和葉肉細(xì)胞的葉綠體.當(dāng)前38頁(yè)，總共46頁(yè)。2、谷氨酸合酶途徑

谷氨酸合酶：谷胺酰胺–α–酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶

NADH-GOGAT和Fe-GOGAT

部位：根細(xì)胞的質(zhì)體和葉肉細(xì)胞的葉綠體及維管束當(dāng)前39頁(yè)，總共46頁(yè)。3、谷氨酸脫氫酶途徑

谷氨酸脫氫酶：NAD(P)H+H+

高NH3濃度作用

部位：線粒體和葉綠體當(dāng)前40頁(yè)，總共46頁(yè)。

4、氨基交換作用

谷氨酸、谷胺酰胺→氨基交換作用→其它氨基酸或酰胺

部位：細(xì)胞質(zhì)、葉綠體、乙醛酸體、過(guò)氧化物酶體當(dāng)前41頁(yè)，總共46頁(yè)。氮同化步驟圖解當(dāng)前42頁(yè)，總共46頁(yè)。（三）生物固氮生物固氮：非共生微生物

好氣性細(xì)菌嫌氣性細(xì)菌藍(lán)藻

共生微生物

豆科植物—根瘤菌非豆科植物—放線菌厥類(lèi)紅萍—魚(yú)腥藻當(dāng)前43頁(yè)，總共46頁(yè)。根瘤菌侵染豆科植物根系的過(guò)程當(dāng)前44頁(yè)，總共46頁(yè)。固氮酶復(fù)合物

固氮酶還原酶

Fe蛋白