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2.植物的矿质营养


第二章 植物的矿质营养

溶液培养法(水培法)

(7种)

在上述元素中,除来自CO2和H2O中的C、H、O为非矿 质元素外,其余13种元素均为植物所必需的矿质元素。

离子通道运输离子的模式图

pA=10-12A

膜片钳技术测定离子通道示意图

载体运输

A A

A A

H+

H+

A 的 电 化 学 势 梯 度
A
A A A A A A

的 电 化 学 势 梯 度

A
A A

A

H+

B

的 电 化 学 势 梯 度
B

A

的 电 化 学 势 梯 度

B

质外体(外)

细胞膜 共质体(内)

ATP + nH2O

H+

ATP 酶

H+
ADP + Pi + (n-1)H2O

pH 5.5

pH 7.5

质 子 泵 作 用 的 机 制

32

P? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ò ? ? ? à ? ?

(? ? ? · m -1 · i -1 ? ? ? ? m m n ?

10

20

30

40

0 0 10 20 30 40 50 60
累积

运输

? ù ? ? à ? ¨ ? · ? ? ? ? ? mm? ?

?

a.通过土壤溶液与土粒间进行离子交换。

H+ K+

土壤颗粒吸收矿质离子

土壤溶液

土壤溶液

? 离子通过两种途径到达内皮层

土壤反应与植物有效养分含量的关系 营养 土中有效含量 元素
氮 磷 钾/钙/镁 硫

较多时的pH范围
5.5~8.0 6.5~7.5 >6.0 >5.5

铁/锰/锌/铜
钼 硼

<6.0
>6.0 5.0~7.0 pH值

pH5.5~6.5时,养分有效性高

土壤反应和植物有 效养分含量的关系

42K

向 上 运 输 的 试 验

32P向下运输的试验

羟氨

硝酸盐的还原步骤

硝酸还原酶还原硝酸的过程

高等植物硝酸还原酶的模型

硝酸还原酶整个酶促反应



亚硝酸还原成铵

? 氨同化是通过谷氨酸合成酶循环进行的

Figure 2-12

谷氨酸合成酶循环

①谷氨酰胺合成酶;②谷氨酸合酶;③天冬酰胺合成 酶;④天冬氨酸转氨酶;⑤PEP羧化酶

叶片氮同化过程

植物细胞硝酸盐同化,包括硝酸盐的跨质膜运输,然后经两步还原为氨。

N2+8e-+8H++16ATP 固氮酶 2NH3+H2+16ADP+16Pi
生物固氮

需氧固氮菌——
固氮菌属(Azotobacter)

厌氧菌——梭菌属(Clostridium)

? 色球藻属(Chroococcus)

根瘤菌( Rhizobium )

根豆 瘤科 和植 根物 瘤的 菌

桤木属(Alnus)

胡颓子属(Elaegnus)

马桑属(Coriaria)

与根瘤菌共生的非豆科植物

杨梅属(Myrica)

木麻黄属(Casuarina)

银杏属(Gingko)

满江红(Azolla)及其共生物鱼腥藻(Anabaena)

?

水解 ATP, 还原 MoFe protein

?

还原 N2为 NH3

分子氮被固定为氨的总反应式如下: N2+8e-+8H++16ATP 固氮酶 2NH3+H2+16ADP+16Pi

N2+8e-+8H++16ATP 固氮酶 2NH3+H2+16ADP+16Pi

△G 0’ = —27kJ· -1 mol 固氮酶固定1分子N2要消耗8个e-和16个ATP。 高等植物固定1g N2要消耗有机碳12g。

异形胞

硫酸盐的同化
? 硫酸根离子的活化:

硫酸根离子的进一步活化:

活化硫酸盐进一步被还原:

磷酸盐的同化


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