植物体内有机物的运输-植物生物学.PPT

植物体内有机物的运输、分配 高等植物器官有各自特异的结构和明确的分工，叶片是进行光合作用合成有机物质的场所，植物各器官、组织所需的有机物都需叶片供应。显然，从有机物生产发源地到消耗或贮藏地之间必然有一个运输过程。细胞组织之间之所以能互通有无，制造或吸收器官与消耗或贮藏器官之所以能共存，植物体之所以能保持一个统一的整体，都完全依赖着有效的运输机构。植物体内有机物的运输和分配，如同人与动物体内的血液流动一样是保证机体生长、发育的命脉。 农业生产实践中，有机物运输是决定产量高低和品质好坏的一个重要因素。因为，即使光合作用形成大量有机物，生物产量较高，但人类所需要的是较有经济价值的部分，如果这些部分产量不高，仍未达到高产的目的。从较高生物产量变成较高经济产量就存在一个光合产物运输和分配的问题。 有机物运输的途径 高等植物体内的运输十分复杂，有短距离运输和长距离运输。 短距离运输是指细胞内以及细胞间的运 输，距离在微米与毫米之间。 长距离运输是指器官之间、源与库之间 运输，距离从几厘米到上百米， 一、短距离运输系统 (一)胞内运输 指细胞内、细胞器间的物质交换。有分子扩散、原生质的环流、细胞器膜内外的物质交换，以及囊泡的形成与囊泡内含物的释放等。如光呼吸途径中，磷酸乙醇酸、甘氨酸、丝氨酸、甘油酸分别进出叶绿体、过氧化体、线粒体；叶绿体中的丙糖磷酸经磷酸转运器从叶绿体转移至细胞质，在细胞质中合成蔗糖进入液泡贮藏。 (二)胞间运输 指细胞之间短距离的质外体、共质体以及质外体与共质体间的运输。 1.质外体运输 质外体中液流的阻力小，物质在其中的运输快。由于质外体没有外围的保护，其中的物质容易流失到体外。 2.共质体运输 由于共质体中原生质的粘度大，故运输的阻力大。在共质体中的物质有质膜的保护，不易流失于体外。共质体运输受胞间连丝状态控制，细胞的胞间连丝多、孔径大，存在的浓度梯度大，则有利于共质体的运输。 (二)胞间运输 3.质外体与共质体间的运输即为物质进出质膜的运输。物质进出质膜有三种方式： (1)顺浓度梯度的被动转运，包括自由扩散、通过通道或载体的协助扩散； (2)逆浓度梯度的主动转运，含一种物质伴随另一种物质的进出质膜的伴随运输； (3)以小囊泡方式进出质膜的膜动转运，包括内吞、外排和出胞等。 在共质体-质外体交替运输过程中常涉及一种特化细胞，起转运过渡作用，这种特化细胞被称为转移细胞。 二、长距离运输系统 一段不过1～2厘米的茎，两端物质转移和信息传递若要在细胞间进行，就要通过成百上千个细胞才行，数量和速度都受到很大限制。 在长期进化过程中，植物体内的某些细胞与组织发生了特殊分化，逐步形成了专施运输功能的输导组织——维管束系统。 (一)维管束的组成 维管束系统贯穿于植物的周身，通过维管组织的多级分支，形成了一个网络密布、结构复杂、功能多样的通道，为物质运输和信息传递提供了方便。一个典型的维管束外面被束鞘包围，内部可以分为三个部分： ①以导管为中心，富有纤维组织的木质部； ②以筛管为中心，周围有薄壁组织伴联的韧皮部； ③多种组织的集合穿插与包围在两部中间。两个管道——筛管与导管可以分别看作是由共质体与质外体进一步特化、转变而来。 (二) 木质部运输 被子植物木质部的输导组织主要是导管也有少量管胞，裸子植物则全部是管胞。导管和管胞是从分生组织逐渐分化形成的，当这些细胞能执行运输功能时，已失去了细胞质的有生命活动的成分，而成为死细胞。这些细胞在整个茎形成连续的管状系统，导管端壁消失，管胞在细胞之间的壁上产生大区域穿孔，从而不再被细胞膜阻碍，大量的水溶液沿植物体内的自由空间运动。 (三)韧皮部运输 韧皮部是由筛管、伴胞和韧皮薄壁细胞所组成，其中筛管是有机物运输的主要通道。最初筛管分子细胞像正常的细长薄壁细胞，有流动的胞质，明显的细胞核、胞液、线粒体质体、核糖体、高尔基体和内质网。分化时，胞间连丝在将成为筛板的胞壁区出现。在成群的胞间连丝周围，胞壁降解、发育出筛孔，细胞核退化，液泡消失，高尔基体、线粒体不明显。 伴胞的作用是维持筛管分子结构和渗透平衡。成熟的筛管分子无核糖体和核，其蛋白质的合成依赖于伴胞。筛管分子与它们的伴细胞有很多胞间连丝联系。 P-蛋白(韧皮蛋白)最常见形式是管状。它是在一种特殊的细胞结构(P-蛋白体)内形成的，它在核和液泡膜破坏时呈丝状体分散在整个筛管分子腔内。P-蛋白可能直接涉及运输动力的产生，只存在于被子植物的筛管分子中。 有机物运输的机制 一、韧皮部运输的物质和速率 1.物质