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植物水势是负值怎么比较(水势都是负值吗)

时间:2023-12-12   浏览:21次

植物细胞的水势永远是负值,而植物细胞的压力势却永远是正值 这句话对吗?0到底是负值还是正值?

不一定。植物细胞的水势永远是负值这句是对的。水势最大的是纯水,纯水的水势是0。只要水里有溶质,水的水势就会下降,变成负值。

压力势永远是正值这句话不对。大部分细胞的压力势是正值的,但是有例外,木质部导管的压力势就是负的。而且细胞在特殊情况下压力势也会变成负的。

植物细胞的水势永远是负值,而植物细胞的压力势却永远是正值

在植物细胞中,影响水势的主要分势有渗透势(ψs)、衬质势(ψm)和压力势(ψp)。

溶质势(solute potential)也称渗透势(osmotic potential),是由于溶质颗粒与水分子作用而引起细胞水势降低的数值,是细胞渗透功大小的量度,与溶液中溶质颗粒的数目成反比,即溶质越多,溶质势越小。如果溶液中存在多种溶质,则溶液的渗透势就等于各种溶质分势之和。由于纯水的水势为零,所以溶质势必然为负值。

衬质势(matrix potential)是指细胞中的亲水物质如蛋白质、淀粉粒、纤维素、核酸等大分子对水分子的束缚而引起水势下降的数值,因此也为负值。未形成液泡的分生组织细胞具有较浓的细胞质,因此具有一定的衬质势。干燥的种子、干旱荒漠植物组织衬质势较高,是细胞水势重要的构成因素。而对于一般植物组织中已形成液泡的成熟细胞,衬质势较小,通常可忽略不计。

压力势(pressure potential)是由于细胞吸水膨胀时原生质向外对细胞壁产生膨压,而细胞壁向内产生的反作用力——壁压的存在使细胞水势增加的数值,一般为正值。但在植物缺水萎蔫的情况下,细胞膨压降低,压力势则为负值。

不同植物组织细胞,由于所处的状态不同而有不同的水势组成。对于分生组织的细胞,其含水体系主要由细胞质构成,在细胞质中除了小分子溶质外还存在许多大分子衬质,吸水膨胀也会引起一定的壁压,所以分生组织细胞的水势应表示为:

ψw = ψ细胞质 = ψs+ψm+ψp

对于形成液泡的成熟细胞,其水势应该等于体系中的液泡、细胞质以及各细胞器组分水势之和。但这样测定比较麻烦,况且此时的细胞胞质较少,衬质势常忽略不计,而液泡较大,含水较多,且易因环境水分的变化而变化,水势也较易测定,所以成熟细胞的水势由液泡水势来代替,即:

ψw = ψ液泡 = ψs+ψp

对于无液泡的风干组织等细胞的水势,由于ψs、ψp = 0,所以其水势就等于衬质势:

ψw = ψp

当有液泡的成熟细胞充分吸水时,水势压力势和溶质势的绝对值近似相等,而它们符号相反,此时的水势可以近似当作是零。在细胞发生严重的质壁分离时,原生质体收缩的速度大于细胞壁,就对细胞壁产生向内的压力,此时的压力势位负值。

植物细胞的水势

一个植物细胞的水势=压力势(一般为正值)+渗透势(负值)。初始质壁分离时,表明其压力势为0.细胞的水势就等于细胞的渗透势。所以原来的细胞渗透势就是-16巴。而压力势=水势(-8)-渗透势(-16)=8巴。(体积的变化常常会随压力势的变化而变化,在此不做数值计算)。

如何理解植物水势?

首先了解一下概念,就是体系中每偏摩尔体积水的自由能与每偏摩尔体积纯水的自由能的差值。典型植物细胞水势(Ψw)由衬质势、渗透势、压力势组成。

成熟的植物细胞中央有大的液泡,其内充满着具有一定渗透势的溶液,所以渗透势肯定是细胞水势的组成之一,它是由于液泡中溶质的存在而使细胞水势的降低值,因此又称为溶质势,用ψs表示。由于纯水的水势最大,并规定为0,所以任何溶液的水势都比纯水要小,而渗透势却高于纯水,全为负值。当细胞处在高渗透势溶液中时,细胞吸水,体积扩大,由于细胞原生质体和细胞壁的伸缩性不同,前者大于后者,所以细胞的吸水肯定会使细胞的原生质体对细胞壁产生一种向外的推力,即膨压。反过来细胞壁也会对细胞原生质体、对细胞液产生一种压力,这种压力是促使细胞内的水分向外流的力量,这就等于增加了细胞的水势。这个由于压力的存在而使细胞水势的增加值就称为压力势,用ψp表示。其方向与渗透势相反,一般情况下为正值。重力势是水分因重力下移与相反力量相等时的力量,它是增加细胞水分自由能,提高水势的值,以正值表示。重力势依赖参比状态下水的高度(h)、水的密度(ρw)和重力加速度(g)而定,即用公式ψg=ρwgh计算。当水高1m时,重力势是0.01MPa。此外,细胞质为亲水胶体,能束缚一定量的水分,这就等于降低了细胞的水势。这种由于细胞的胶体物质(衬质)的亲水性而引起的水势降低值就称为细胞的衬质势,以ψm表示。所以说,植物细胞的吸水不仅决定于细胞的渗透势ψs,压力势ψp,而且也决定于细胞的衬质势ψm。一个典型的植物细胞的水势应由三部分组成,即ψw=ψs+ψp+ψm。

组成部分

典型植物细胞水势(Ψw)组成为:Ψw=Ψm+Ψs+Ψp(ψm为衬质势,Ψs为渗透势,Ψp为压力势)。

衬质势、渗透势、压力势:

衬质势(Ψm)是由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值,对已形成中心大液泡的细胞含水量很高,Ψm只占整个水势的微小部分,通常一般忽略不计。

渗透势(Ψs) 由于溶质的存在而使水势降低的值称为渗透势或溶质势(ψs),溶液渗透势决定于溶液中溶质颗粒总数,以负值表示。 如果溶液中含有多种溶质,则其渗透势是各种渗透势的总和。

压力势(Ψp):由于细胞吸水膨胀时原生质向外对细胞壁产生膨压,而细胞壁向内产生的反作用力——壁压使细胞内的水分向外移动,即等于提高了细胞的水势。由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值称为压力势,一般为正值。当细胞失水时,细胞膨压降低,原生质体收缩,压力势则为负值。当刚发生质壁分离时压力势为零。

细胞的水势不是固定不变的,Ψs、Ψp、Ψw随含水量的增加而增高;反之,则降低,植物细胞颇似一个自动调节的渗透系统。

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