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植物生理教案( 高中生物奥赛辅导站) 第三章 植物生理 一、竞赛中涉及的问题 根据最新国际生物学奥林匹克竞赛（IBO）纲要和全国中学生生物学竞赛大纲（试行）要求，有关植物生理学的内容主要包括：水

() 植物生理教案高中生物奥赛辅导站 第三章植物生理 一、竞赛中涉及的问题 IBO 根据最新国际生物学奥林匹克竞赛（）纲要和全国中学生生物学竞赛大纲（试行）要求， 有关植物生理学的内容主要包括：水分、矿质营养的吸收和运输；光合作用；呼吸作用；蒸 腾作用；生长和发育，激素；生殖。上述内容中，原中学生物教学大纲中已有的不再重复， 只对其他一些在竞赛中经常遇到但又难于理解的内容作些简要的分析或说明。 （一）水分的吸收、运输 1 ．自由能和水势 当把一小块高锰酸钾结晶投入到一盛有纯水的烧杯中时，高锰酸钾分子会迅速地由结晶处向 烧杯中的其他地方迁移。这种迁移之所以能够发生，完全是由于结晶与烧杯中的其他地方存 在着化学势差的结果。化学势就是在恒温恒压条件下，一摩尔的物质分子所具有的自由能， 自由能则是在恒温恒压条件下能够用于做功的能量。所以化学势就是指物质分子能够用于做 功的能量的度量。其大小与物质的浓度或纯度呈正相关关系，并且能够指示物质分子发生反 应或产生运动的方向和限度。在上述系统中，高锰酸钾分子迁移消耗的就是高锰酸钾分子的 化学势或者说就是高锰酸钾分子的自由能。正因为如此，高锰酸钾分子也只能由化学势较高 的结晶向化学势较低的其他地方迁移，直到烧杯各处高锰酸钾的化学势都相等为止。这种物 μ 质分子顺着化学势梯度或浓度迁移的现象就叫扩散。化学势用来表示，单位是耳格／摩尔 ·/ 或达因厘米摩尔。 在上述系统中高锰酸钾分子扩散的同时，水分子也在扩散，消耗的是水的化学势，是水中能 够用于做功的能量度量。其大小当然能够指示水分子发生反应或产生运动的方向和限度，包 括植物体内的水分运动。但是，任何物质分子的化学势的绝对值并不容易测定，水的化学势 0℃ 亦如此。我们通常所说的水的化学势实际上是一个差值，是系统中水的化学势与、 1.013×105 Pa 下纯水的化学势之差。尽管纯水的化学势的绝对值也不易测定，但人们可以 规定一个值来作为纯水的化学势，其他溶液的水的化学势就通过与纯水的化学势的值进行比 较而得到。 但是，在植物生理学上，一般并不以水的化学势差的大小来指示水分运动的方向和限度，而 是以水势的大小来指示的。水势就是每偏摩尔体积水的化学势差，就是水的化学势差被水的 偏摩尔体积来除所得的商。即： Ψμwμw0Δμ 式中表示的是水势；表示的是系统中水的化学势；表示的是纯水的化学势； 表示的是化学势差；表示的是系统中水的偏摩尔体积。现举一例来说明。