植物体内水分存在的状态
水分在植物体内的作用,不但与其数量有关,也与它的存在状态有关。水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态,而这又与原生质有密切联系。
原生质的化学成分,主要是由蛋白质组成的,它占总干重60%以上。蛋白质的分子很大,其水溶液成为高分子溶液,具有胶体的性质,因此,原生质是一个胶体系统(colloidal system)。蛋白质分子形成空间结构时,疏水基(如烷烃基、苯基等)包在分子内部,而许多亲水基(如-NH3,-COOH,-OH等)则暴露在分子的表面。这些亲水基对水有很大的亲和力,容易起水合作用(hydration)。所以原生质胶体微粒具有显著的亲水性(hydrophilic nature),其表面吸引着很多水分子,形成一层很厚的水层。水分子距离胶粒越近,吸附力越强;相反,则吸附力越弱。靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分,称为束缚水(bound water);距离胶粒较远而可以自由流动的水分,称为自由水(free water)。事实上,这两种状态水分的划分是相对的,它们之间并没有明显的界限。
自由水参与各种代谢作用,它的数量制约着植物的代谢强度,如光合速率、呼吸速率、生长速度等。自由水占总含水量百分比越大,则代谢越旺盛。束缚水不参与代谢作用,但植物要求低微的代谢强度去渡过不良的外界条件,因此束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。
由于自由水含量大小不同,所以原生质亲水胶体有两种不同的状态:一种是含水较多的细胞,原生质胶粒完全分散在介质(medium)中,胶粒和胶粒之间联系减弱,胶体呈现溶液状态,这种状态的胶体称为溶胶(sol);另一种是含水较少的细胞,其原生质胶粒和胶粒相互结成网状,液体分布在网眼内,胶体失去流动性而凝结近似固体状态,这种状态的胶体称为凝胶(gel)。除了休眠种子的原生质呈凝胶状态外,在大多数情况下,植物细胞原生质呈溶胶状态。这点可从原生质运动的事实得到证明。
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