2022考研農(nóng)學(xué)復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn):蒸騰作用的方式
來(lái)源:中公考研網(wǎng)校 更新時(shí)間:2021年08月19日 15:21:08
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蒸騰作用的方式
1.蒸騰作用的概念與方式
蒸騰作用(transpiration):植物體內(nèi)的水分以氣態(tài)散失到大氣中去的過(guò)程。 與一般的蒸發(fā)不同,蒸騰作用是一個(gè)生理過(guò)程,受到植物體結(jié)構(gòu)和氣孔行為的調(diào)節(jié)。
方式:幼小的植物,暴露在地上部分的全部表面都能蒸騰。植物長(zhǎng)大后,莖枝可進(jìn)行皮孔蒸騰,占全部蒸騰量的0.1%,主要靠葉片蒸騰,葉片蒸騰:①角質(zhì)蒸騰:嫩葉占總蒸騰量的1/3到1/2成葉占總蒸騰量的3%~5% ②氣孔蒸騰:蒸騰作用的主要方式。
生理意義:①蒸騰拉力是植物吸水與轉(zhuǎn)運(yùn)水分的主要?jiǎng)恿?②促進(jìn)木質(zhì)部汁液中物質(zhì)的運(yùn)輸 ③降低植物體的溫度 ④有利于CO2的吸收、同化.
2.氣孔蒸騰
1)氣孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)及生理特點(diǎn)
氣孔是植物表皮上一對(duì)特化的細(xì)胞─保衛(wèi)細(xì)胞和由其圍繞形成的開(kāi)口的總稱(chēng),是植物進(jìn)行體內(nèi)外氣體交換的門(mén)戶(hù)。氣孔所占面積,不到葉面積的1%,但氣孔的蒸騰量卻相當(dāng)于所在葉面積蒸發(fā)量的10%~50%,甚至100% 。這是因?yàn)闅怏w經(jīng)過(guò)多孔表面擴(kuò)散的速率,不與小孔的面積成正比,而與小孔的周長(zhǎng)成正比。這就是所謂的小孔擴(kuò)散律。 保衛(wèi)細(xì)胞含有較多的葉綠體和線粒體。葉綠體內(nèi)含有淀粉體。
細(xì)胞質(zhì)中含有PEP羧化酶(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶) 催化羧化反應(yīng): PEP +HCO3-&rarr草酰乙酸&rarr平果酸。 禾本科植物的保衛(wèi)細(xì)胞呈啞鈴形,中間部分細(xì)胞壁厚,兩端薄,吸水膨脹時(shí),兩端薄壁部分膨大,使氣孔張開(kāi)雙子葉植物和大多數(shù)單子葉植物的保衛(wèi)細(xì)胞呈腎形,靠氣孔口一側(cè)的腹壁厚,背氣孔口一側(cè)的背壁薄。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水,膨壓加大時(shí),外壁向外擴(kuò)展,并經(jīng)過(guò)微纖絲將拉力傳遞到內(nèi)壁,將內(nèi)壁拉離開(kāi)來(lái),氣孔就張開(kāi)。 2)氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理 氣孔運(yùn)動(dòng)是由保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)的變化而引起的。
(1)蔗糖-淀粉假說(shuō):由植物生理學(xué)家F.E.Lloyd在1908年提出,認(rèn)為氣孔運(yùn)動(dòng)是由于保衛(wèi)細(xì)胞中蔗糖和淀粉間的相互轉(zhuǎn)化而引起滲透勢(shì)改變而造成的。保衛(wèi)細(xì)胞的葉綠體中有淀粉粒,淀粉是不溶性的大分子多聚體,水解為可溶性糖后,保衛(wèi)細(xì)胞的滲透勢(shì)降低,水進(jìn)入細(xì)胞,膨壓增加,氣孔張開(kāi)反之,合成淀粉時(shí)蔗糖含量減少,滲透勢(shì)上升,水離開(kāi)保衛(wèi)細(xì)胞,膨壓降低,氣孔關(guān)閉。
蔗糖-淀粉假說(shuō)曾被廣泛接受,但后來(lái)由于鉀離子作用的發(fā)現(xiàn)使得這一假說(shuō)被忽視。最近的研究表明蔗糖和淀粉間的相互轉(zhuǎn)化在調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)中的某些階段起著一定的作用。
(2)無(wú)機(jī)離子泵學(xué)說(shuō),又稱(chēng) K+泵假說(shuō)、鉀離子學(xué)說(shuō) 日本學(xué)者于1967年發(fā)現(xiàn),照光時(shí),K+從周?chē)?xì)胞進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞,保衛(wèi)細(xì)胞中K+濃度增加,溶質(zhì)勢(shì)降低,吸水,氣孔張開(kāi)暗中則相反,K+由保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)入表皮細(xì)胞,保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)升高,失水,氣孔關(guān)閉。
用微型玻璃鉀電極插入保衛(wèi)細(xì)胞可直接測(cè)定K+濃度變化。
(3)平果酸代謝學(xué)說(shuō)
20世紀(jì)70年代初以來(lái)發(fā)現(xiàn)平果酸在氣孔開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)中起著某種作用。光照下,保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的部分CO2被利用時(shí),pH上升至8.0~8.5,從而活化了PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)羧化酶,它可催化由淀粉降解產(chǎn)生的PEP與HCO3-結(jié)合成草酰乙酸,并進(jìn)一步被NADPH還原為平果酸。同時(shí),平果酸被解離為2H+和平果酸根平果酸根進(jìn)入液泡和Cl-共同與K+在電學(xué)上保持平衡。當(dāng)葉片由光下轉(zhuǎn)入暗處時(shí),該過(guò)程逆轉(zhuǎn)??傊瑲饪走\(yùn)動(dòng)是由保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)的變化而引起的。
光下氣孔開(kāi)啟的機(jī)理:保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上存在著H+ - ATP酶,它可被光激活,能水解細(xì)胞中的ATP,產(chǎn)生的能量將H+從保衛(wèi)細(xì)胞分泌到周?chē)?xì)胞中,建立起H+電化學(xué)勢(shì)梯度。它驅(qū)動(dòng)K+從周?chē)?xì)胞經(jīng)過(guò)位于保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上的內(nèi)向K+通道進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞(在H+/K+泵的驅(qū)使下),H+與K+交換K+濃度增加,水勢(shì)降低,水分進(jìn)入,氣孔張開(kāi)。
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