第二章 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)礦質(zhì)元素的吸收礦質(zhì)元素的運轉(zhuǎn)礦質(zhì)元素的同化當(dāng)前第1頁\共有46頁\編于星期六\16點第一節(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)的殘燼稱為灰分，而以氧化物形式存在于灰分中的元素稱為灰分元素或礦質(zhì)元素。2）非礦質(zhì)元素：燃燒時以氣態(tài)形式散失到空氣中的元素，如C、H、O、N、S等）。

當(dāng)前第2頁\共有46頁\編于星期六\16點（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)前第3頁\共有46頁\編于星期六\16點1、必要性：如缺乏，生長發(fā)育發(fā)生障礙，不能完成生活史；2、專一性：如除去表現(xiàn)出專一的缺乏癥，且可預(yù)防與恢復(fù)；3、直接性：在植物營養(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)準當(dāng)前第4頁\共有46頁\編于星期六\16點（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)前第5頁\共有46頁\編于星期六\16點三、植物礦質(zhì)元素的生理作用共同的生理作用1、是細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)和生物大分子的組成成分；2、通過調(diào)節(jié)酶活動來調(diào)節(jié)植物生命活動；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)前第6頁\共有46頁\編于星期六\16點根據(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)的營養(yǎng)

K+Na+

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

Fe2+～3+

Cu+～2+Mo4+～6+:MoO42+Zn2+

Ni2+當(dāng)前第7頁\共有46頁\編于星期六\16點四、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)元素都會引起特有的生理病癥。

可移動元素：老葉不可移動元素：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)前第8頁\共有46頁\編于星期六\16點當(dāng)前第9頁\共有46頁\編于星期六\16點當(dāng)前第10頁\共有46頁\編于星期六\16點當(dāng)前第11頁\共有46頁\編于星期六\16點第二節(jié)植物細胞對礦質(zhì)元素的吸收一、生物膜選擇透性流動鑲嵌模型：磷脂雙分子層外在蛋白內(nèi)嵌蛋白當(dāng)前第12頁\共有46頁\編于星期六\16點組成1、類脂(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)固醇類當(dāng)前第13頁\共有46頁\編于星期六\16點存在狀態(tài)當(dāng)前第14頁\共有46頁\編于星期六\16點膜脂的運動當(dāng)前第15頁\共有46頁\編于星期六\16點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)前第16頁\共有46頁\編于星期六\16點脂錨定蛋白當(dāng)前第17頁\共有46頁\編于星期六\16點二、離子的跨膜運輸

1、簡單擴散

2、協(xié)助擴散

1）通道運輸（通道蛋白）

①Channel②專一性③開關(guān)控制④被動運輸：擴散⑤研究技術(shù)：膜片鉗技術(shù)

K+和Ca2+通道（一）被動運輸當(dāng)前第18頁\共有46頁\編于星期六\16點膜片鉗技術(shù)當(dāng)前第19頁\共有46頁\編于星期六\16點2）載體運輸①

單向運輸載體：

催化分子或離子單方向地跨質(zhì)膜運輸。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，通過載體蛋白的構(gòu)象變化，透過質(zhì)膜，把分子或離子釋放到質(zhì)膜的另一側(cè)。當(dāng)前第20頁\共有46頁\編于星期六\16點2）載體運輸②同向運輸器：

Cl-,K+,NO3-NH4+,PO33-③反向運輸器

Na+,Ca2+當(dāng)前第21頁\共有46頁\編于星期六\16點（二）主動運輸

質(zhì)膜上存在ATP

酶，它催化ATP水解釋放能量，驅(qū)動離子的運轉(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)勢梯度

當(dāng)前第22頁\共有46頁\編于星期六\16點2、其它離子泵：鈣泵Ca2+-ATP酶當(dāng)前第23頁\共有46頁\編于星期六\16點各種運輸過程的綜合圖示當(dāng)前第24頁\共有46頁\編于星期六\16點（三）、胞飲作用：

細胞通過膜的內(nèi)折從細胞外直接攝取物質(zhì)進入細胞的過程。當(dāng)前第25頁\共有46頁\編于星期六\16點第三節(jié)植物體對礦質(zhì)元素的吸收1、離子吸附在根部細胞表面

呼吸產(chǎn)生的H+和HCO3-

離子交換吸附一、根部對溶液中礦質(zhì)元素的吸收過程當(dāng)前第26頁\共有46頁\編于星期六\16點2、離子進入根的內(nèi)部：

a.質(zhì)外體途徑

b.共質(zhì)體途徑內(nèi)皮層凱氏帶

c.進入導(dǎo)管與管胞：主動卸載為主被動擴散當(dāng)前第27頁\共有46頁\編于星期六\16點土壤膠粒表面帶負電荷，吸附陽離子；根呼吸釋放CO2,轉(zhuǎn)變成H+

和HCO3-

通過離子交換吸收進入根部二、根部對被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收當(dāng)前第28頁\共有46頁\編于星期六\16點三、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值直接影響對土壤礦質(zhì)元素的間接影響當(dāng)前第29頁\共有46頁\編于星期六\16點四、植物地上部分對礦質(zhì)元素的吸收根外營養(yǎng)葉片營養(yǎng)進入途徑：角質(zhì)層和氣孔影響因素：葉生長狀況處理方式外界條件根外施肥的優(yōu)點：

特定生育時期吸收快用量省當(dāng)前第30頁\共有46頁\編于星期六\16點第四節(jié)礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的運輸和分布一、礦物質(zhì)運輸?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)運輸當(dāng)前第31頁\共有46頁\編于星期六\16點

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)前第32頁\共有46頁\編于星期六\16點二、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)前第33頁\共有46頁\編于星期六\16點第五節(jié)植物對氮、硫、磷的同化一、氮的同化氮在自然界中的循環(huán)當(dāng)前第34頁\共有46頁\編于星期六\16點（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)前第35頁\共有46頁\編于星期六\16點NR的MoCo及結(jié)構(gòu)NR基因表達的誘導(dǎo)當(dāng)前第36頁\共有46頁\編于星期六\16點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)前第37頁\共有46頁\編于星期六\16點（二）氨的同化

無機氮→有機氮四條途徑：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：細胞質(zhì)，根細胞的質(zhì)體和葉肉細胞的葉綠體.當(dāng)前第38頁\共有46頁\編于星期六\16點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：根細胞的質(zhì)體和葉肉細胞的葉綠體及維管束當(dāng)前第39頁\共有46頁\編于星期六\16點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)前第40頁\共有46頁\編于星期六\16點

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：細胞質(zhì)、葉綠體、乙醛酸體、過氧化物酶體當(dāng)前第41頁\共有46頁\編于星期六\16點氮同化步驟圖解當(dāng)前第42頁\共有46頁\編于星期六\16點（三）生物固氮生物固氮：非共生微生物

好氣性細菌嫌氣性細菌藍藻

共生微生物

豆科植物—根瘤菌非豆科植物—放線菌厥類紅萍—魚腥藻當(dāng)前第43頁\共有46頁\編于星期六\16點根瘤菌侵染豆科植物根系的過程當(dāng)前第44頁\共有46頁\編于星期六\16點固氮酶復(fù)合物

固氮酶還原酶

Fe蛋白