❶ 離子進入根細胞有哪些階段
關於養分如何進入根細胞,有多種解釋和假說。目前,普遍被人們所接受的是離子進入根細胞可劃分為主動吸收和被動吸收兩個階段。
①離子的被動吸收。離子的被動吸收主要通過截獲、擴散、質流或離子交換先進入根中的「自由空間」。它是從細胞壁到原生質膜,還包括細胞間隙。因為細胞壁帶有負電荷,所以陽離子進入根中較陰離子多,而且在很短時間內就與外界溶液達到平衡。在最初階段陰、陽離子的吸收屬被動吸收。
果樹根系被動吸收不僅受外界環境條件的影響,而且與根系的陽離子代換量以及根的自由空間有關。離子態養分的來源除了土壤外,根系的呼吸作用產生的二氧化碳和水形成碳酸(H2CO3),碳酸解離成H+和HCO-3,然後分別與土壤溶液中的陰、陽離子進行交換而被吸收(
圖3-6根外H+和土壤溶液中陽離子的離子交換
圖3-7根分泌的碳酸與黏土所吸附的離子進行離子交換
)。
②離子的主動吸收。許多研究資料證明,果樹體內離子態養分的濃度常比外界土壤溶液濃度高,有時竟高達數十倍甚至數百倍,而仍能逆濃度吸收,且吸收養分還有選擇性。這種現象很難從被動吸收來解釋。所以,離子的擴散、質流以及離子的交換只能說明離子態養分吸收的一個現象,而不能說明其原因與機理。目前,相關研究人員從能量的觀點和酶動力學原理來研究主動吸收離子態養分,並提出載體解說和離子泵解說。
載體是生物膜上能攜帶離子穿過膜的蛋白質或其他物質。載體學說的理論依據是酶動力學。它能夠較圓滿地從理論上解釋關於離子吸收中的3個基本問題,即:離子的選擇性吸收、離子通過質膜以及在質膜上的轉移、離子吸收與代謝的關系。
載體運輸的機理有幾種不同模型,即:載體載著離子在膜內擴散的擴散模型、載體蛋白變構使載體與底物的親和力改變而將離子釋放到膜內的變構模型、載體帶著離子在質膜上旋轉將離子「甩」進質膜內的旋轉模型。在這些作用機理中,常用擴散模型和變構模型來解釋離子的主動吸收(
圖3-8離子經載體蛋白的變構運轉模型
M+為陽離子P為結合態磷Pi為無機態磷
圖3-9離子泵養分運輸
)。
離子載體的作用有兩種:一是離子載體和被運載的離子形成配合物,以促進離子在膜的脂相部分擴散,使離子擴散到細胞內,或者使離子擴散到載體中;另一種是離子載體能在膜內形成臨時性的充水孔,離子通過充水孔透過質膜。由於離子載體對各種離子有選擇性,所以根系就會有選擇性地吸收養分。
離子泵是存在於細胞膜上的一種蛋白質,它在有能量供應時可使離子在細胞膜上逆電化學勢梯度主動地吸收。離子泵能夠在介質中離子濃度非常低的情況下,吸收和富集離子,致使細胞內離子的濃度與外界環境中相差很大(
圖3-9離子泵養分運輸
)。通過細胞化學技術和電子顯微鏡技術證實,在根細胞原生質膜上有ATP酶,它不均勻地分布在細胞膜、內質網和線粒體膜系統上。ATP酶可被K+、Rb+、Na+、NH+4、Cs+等陽離子活化,促進ATP酶水解,產生質子泵,將質子(H+)泵出膜外,進入外界溶液,同時一價陽離子則可進入細胞質。由於膜內外產生質子梯度,又促使2H+與陰離子一起運入細胞質中。
總之對養分的跨膜運輸來說,尤其是離子態養分,運輸的主要驅動力是引起跨膜電位梯度的H+-ATP酶。離子吸收與ATP酶活性之間有很好的相關性。陰陽離子的運輸速率與電位和化學位的梯度、離子的理化性質等有關。
❷ 高鉀血症為什麼細胞外鉀離子往細胞內轉移
通常細胞膜上有氫離子抄和鉀離子交換泵,當血液中鉀離子升高後,細胞外液中的鉀離子也會隨之升高,這時細胞膜就會進行氫離子和鉀離子交換,鉀離子向細胞內運動,氫離子被從細胞內置換出來進入血液,引起的氫離子濃度增高,出現代謝性酸中毒,簡單點說就是一個氫鉀交換的過程。
❸ 根部離子交換吸附原理
根系吸收礦質的過程
1.離子被吸附在根系細胞表面
Ø根部細胞呼吸作用放出CO2和H2O。CO2溶於水生成H2CO3, H2CO3能解離出H+和HCO3-離子,這些離子同土壤溶液和土壤膠粒上吸附的離子交換,如K+、Cl-、NCO3-等進行交換,使土壤中的離子被吸附到根表面。
Ø離子交換按「同荷等價」的原理進行,即陽離子只同陽離子交換,陰離子只能同陰離子交換,而且價數必須相等。
Ø根系還可分泌出一些檸檬酸、蘋果酸等有機酸來溶解一些難溶性鹽類,並進一步加以吸收。岩石縫中生長的樹木、岩石表面的地衣等植物就是通過這種方式來獲取礦質營養的。
http://jpkc.yzu.e.cn/course/zhwshl/nljx/sfja/sfjafile/chap3-2.files/frame.htm#slide0100.htm
❹ 什麼叫陽離子交換什麼叫陰離子交換
、離子交換樹脂的組成
離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構專高分子化合物,其結構由三部分組成屬:不溶性的三維空間網狀骨架,連接在骨架上的功能基團和功能基團所帶的相反電荷的可交換離子。
陽離子交換樹脂:骨架上結合有磺酸基(-SO3H)(強酸性陽離子交換樹脂)或羧酸基(-COOH)(弱酸性陽離子交換樹脂)。
陰離子交換樹脂:骨架上結合有季銨基(強鹼性陰離子交換樹脂),伯胺基、仲胺基、叔胺基(弱鹼性陰離子交換樹脂)。
二、離子交換樹脂的分類
按骨架結構不同:凝膠型(干態無孔,吸水後產生微孔)和大孔型(樹脂內部無論干、濕或收縮、溶脹都存在著比凝膠型樹脂更大、更多的孔)。
根據所帶的功能基團的特性:陽離子交換樹脂(帶酸性功能基,能與陽離子進行交換)、陰離子交換樹脂(帶鹼性功能基,能與陰離子進行交換)和其它樹脂。