植物细胞吸收水分有三种方式:
吸胀吸水(Imbibition):依靠亲水胶体的吸胀力而吸收水分的作用。
渗透吸水(Osmotic absorption of water):植物通过渗透作用进行的一种吸水方式。
代谢吸水(metabolic absorption of water):利用呼吸放能使水分经膜进入细胞的过程。
物细胞没有形成液泡以前,主要靠吸胀作用吸水,种子胚细胞靠吸胀吸水;液泡形成后,主要靠渗透吸水;代谢性吸水指依靠能量来吸水。
3.1.1渗透吸水是细胞的主要吸水方式。
植物细胞和环境溶液构成渗透系统
组成渗透系统的两个条件:半透膜、膜两侧的溶液
质壁分离(plasmolysis):由于细胞脱水使原生质体与细胞壁分开的现象。
质壁分离复原(deplasmolysis):质壁分离的细胞重新吸水而使原生质体慢慢恢复原来的状态。
注:质壁分离及质壁分离复原的应用:①说明原生质层是半透膜;②判断细胞的死活;③测定细胞液的渗透势;④利用质壁分离复原测定物质透过原生质体的速度。
水通道蛋白
成熟细胞吸水与失水,不仅是液泡的吸水和失水,细胞质中的细胞器、细胞核等部分的水分也会随之发生得失,当细胞内的不同区域水势有差异时也会发生水分移动。但细胞内水分在各区域间或细胞间移动时,水分如何跨过细胞膜的移动机制一直是模糊不清。很难理解低脂溶性的水分在细胞中的进出有高的透水性。若按扩散作用来理解,实际上膜脂排列紧密,单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散进入细胞,其速度很慢,许多细胞膜扩散水透性值(pd)小于0.01cm·s-1,而且具有很高的表面激活能,单靠扩散来完成水分快速跨膜是不可能的。早在40年前提出了水通道或水孔介导的水跨膜快速移动。1970年,.Macey等科学家首先发现氯汞苯磺酸盐对水通透性具有强烈的抑制作用,而对尿素通透性无影响,表明水通道与溶质通道明显不同。1988年.Saboori发现了28kD的水通道蛋白(water channel proteins, CHIP28),为膜内在蛋白,其后被定名为水孔蛋白(aquaporin)(图4-3),将CHIP28改称为AQP1。现已鉴定出6种,分别用AQP0、AQP1、…、AQP5表示。水孔蛋白的活化依靠磷酸化/脱磷酸化作用调节。
3.1.2 吸胀吸水(imbibition)
3.1.3 代谢性吸水(metabolic absorption of water)
不少试验证明,呼吸加强时,细胞吸水加强;减少氧气或用呼吸抑制剂处理,细胞吸水相应减少。可见,细胞吸水和代谢过程有关。但这种吸水方式的机制还没有可靠的解释,也没有直接证据,因此这种吸水方式是否存在,意见也不统一。即使存在,其吸水所占比例也很小。
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