2第二章 植物的矿质营养

植物细胞对矿质元素的吸收有三种方式：被动吸收、主动吸收和胞饮作用。

一.被动吸收

定义： 植物体通过扩散作用和其它物理过程，在不消耗代谢能量的情况下，获取矿质元素的过程。

被动吸收有两种情况：

（一） 简单扩散

l物质在其化学势的作用下，从浓度高的区域向浓度低的区域运动的现象称为扩散作用。 l 当外界溶液中矿质元素浓度高于细胞内时，物质在其浓度差的作用下通过细胞膜或膜上的特殊通道扩散进入细胞的过程。

1.离子通道运输（ion channel transport）

在细胞膜上存在着一种由内在蛋白形成的离子通道，离子通道可以被化学方式或电化学方式激活，通道打开，离子在跨膜的化学势梯度或电势梯度的作用下，从细胞外扩散进入细胞内,产生被动运输（passive transport）

l目前在质膜上已知的离子通道有：

K+、Cl-、Ca2+、NO3-等。

l离子通道的运输速度一般在107~108个离子/秒/离子通道。比载体蛋白快1000倍。

（二）杜南平衡

离子的扩散不仅同离子的化学势有关（化学势梯度），而且还同电势梯度有关。

定义： 细胞内可扩散离子的浓度积等于细胞外可扩散离子的浓度积。

膜两侧的电势与化学势之间的关系可以用能斯特（Nernst）方程表示： △E = - (2.3RT)/ZF×log(ai/ao)

其中：

△E：膜两侧的电势差（V）；

R: 气体常数（1.987卡/mol）；

T：绝对温度（273+t℃）；

Z：离子所带电荷数（阴离子前加负号）；

F：法拉第常数（23.06×103卡/伏）；

ai ：膜内侧离子浓度（活度）mol/L ；

ao ：膜外侧离子浓度（活度）mol/L 。

二.主动吸收

定义： 细胞利用呼吸代谢释放的能量作功，逆浓度梯度吸收矿质元素的过程。

1.载体运输

细胞膜上的载体蛋白有选择地同质膜一侧的被运输物质结合，形成载体 —— 底物复合物，刺激载体蛋白构象发生变化，使结合位点从膜外转移到膜内，同时载体和被运输物质的亲合能力下降，将被运输物质释放到细胞内，发生变化后的载体可以消耗ATP发生构象变化回到高亲合状态。