当前课程知识点：现代生物学导论 > 第十讲 动物和植物的结构和功能 > 10.4 植物的营养和运输 > 10.4 植物的营养和运输
在这一小节中，我们讨论植物的营养和运输
首先，我们需要知道植物的生长需要什么
其实从化学本质来说，它们和我们人类一样，都需要CHONPS
即C，H，O，N，P，S
它们是从哪里获得C的呢？这点和我们不同，它们是从CO2中获得C
它们通过从水中获得H和O
其他的元素，比如N，P，S，都是从根部获得的
那么植物获得营养和动物的方式有什么区别呢
我们通过吃食物，比如说吃植物，或者吃以植物为食物的动物来获得营养
而植物则不同
植物有两种生活，一种是地上的生活，一种是地下的生活
它们通过树叶吸收CO2，然后利用CO2产生糖类，这些糖类是组成植物的主体
同时，这些糖类也是植物内部的能量来源
当根部在生长时，需要水，所以水分它是从根部进入的
从下往上地在木质部运输，最后从叶子中蒸发出去
植物也同时从根部吸收O2
植物在进行光合作用的时候，它产生氧气，那么它们为什么要从根部吸收氧气
我们刚才说到植物也要利用糖类供自身的代谢
即植物也要进行细胞呼吸，那么细胞呼吸需要什么呢
就是氧气。所以当植物在生长时或者需要能量的时候，都需要氧气
下面我们重点讨论水和营养物质在植物内的运输
植物为了进行光合作用和生长代谢
必须要保证水和营养物质在植物内的运输，甚至要克服重力来进行
那么，植物是如何做到的呢？
水从根部被运送到叶子是通过蒸腾作用实现的
另外，还需要水势能的驱使
水势能是衡量水由于渗透压、重力、表面张力等等
从一个地方移动到另一地方的趋势
蒸腾作用是从叶子开始的
叶子内部的细胞排列方式和结构帮助水和气体从叶子的进入和输出
一个典型的叶子包括了多层不同的特异的细胞和组织
我们来看这个图，最上面的真皮组织是单层的，为叶子提供保护
那么接下来就是叶肉组织，主要由栅栏组织和海绵组织构成
栅栏组织中的细胞是光合作用和分泌物质的地点，也是存储营养和水的地点
海绵组织中的细胞排列比较疏松
细胞间的空隙主要是帮助气体交换和水的蒸发
在最下层的真皮组织中呢它是有气孔的，是由保护细胞组成的孔状结构
气体的进出和水的蒸发都是从这里进行的
在海绵组织中含有维管组织，包括木质部和韧皮部
负责水和营养物质在植物内的运输
维管组织从叶子延伸到茎部，再延伸到根部
水是在根部的木质部中运输的，在根部水势能比较高，在叶子部分，水势能比较低
组织的排列、细胞的功能和水势能决定了水在植物内运输的方向
当水从气孔中蒸发时，水从叶子中输出
叶子中损失的水分被从根部输入的水分所代替，通过茎部的木质部来进行
木质部主要是由脉管组成，脉管是由死掉的空心的圆柱状细胞首尾相连形成的
木质部还有植物管胞，也是由死细胞构成的
这种结构使得水能够从根部的木质部源源不断地运输到茎部，然后到达叶子
我们前面讲到过水在植物中的运输需要内聚力和粘附力的作用
粘附力可以使水分子和木质部的壁有相互吸引力
内聚力使得水分子之间是以氢键相互连接
这两种力使得水从根部运输到叶子，用以代替流失的水分
水通过真皮组织的细胞进入植物，然后进入木质部
随着细胞膜上的一种叫做symporter的蛋白
把质子从细胞外运输到根部细胞的内部
根部细胞的水势能增高，顺着浓度差进行
这些symporter蛋白把质子的运输和矿物质以及溶质的运输耦合起来
水随后通过渗透进入根细胞
细胞膜上的水通道蛋白增强了渗透作用，使得大量的水从土壤中进入根细胞
维管组织中另一个重要的运输工具是韧皮部
负责把叶子中产生的糖类和氨基酸运输到茎部和根部的细胞
在那里被储存或者使用
在韧皮部的运输主要是通过两种细胞来进行的，即筛胞和筛管细胞
大多数被子植物都含有筛管细胞
很多植物都有筛域，就是存在于重叠细胞的末端
这些结构有助于糖类的运输
糖类在叶子中被合成，通过韧皮部进行运输，这一过程叫做转移
当糖类从周围的细胞被主动运输到韧皮部以后，膨压在筛管细胞中增加
水然后从木质部通过渗透压被运输到韧皮部
这个渗透压也导致糖类在韧皮部的运输
水在脉管中的运输是一个方向，然而在筛管细胞中的运输可以是双向进行的
水势能是主要的木质部和韧皮部运输的动力
但是只有韧皮部的运输既包括主动运输又包括被动运输
所以，植物利用蒸腾作用、水势能和转移在植物体内运输水、矿物质和营养
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
