植物生理研究技术：水分的束缚与自由状态

水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态。

细胞质主要由蛋白质组成,蛋白质分子很大,其水溶液具有胶体的性质,因此,细胞质是一个胶体系统(colloidal system)。蛋白质分子的疏水基(如烷烃基、苯基等)在分子内部,而亲水基(如NH2, COOH, OH等)则在分子的表面。这些亲水基对水有很大的亲和力,容易起水合作用(hydration)。所以细胞质胶体微粒具有显著的亲水性(hydrophilic nature),其表面吸附着很多水分子,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)。

自由水与束缚水的比值,可随植物体内代谢状况发生改变。自由水与束缚水比值高时,植物代谢旺盛,生长较快,但抗性较差。自由水与束缚水比值降低,代谢活动减弱,生长缓慢,抗性增强。(www.xing528.com)

自由水未被细胞原生质胶体颗粒吸附而可以自由移动、蒸发和结冰,也可以作为溶剂。束缚水则被细胞原生质胶体颗粒吸附而不易移动,因而不易被夺取,也不能作为溶剂。基于上述特点以及水分依据水势差而移动的原理,将植物组织浸入高浓度(低水势)的糖溶液中一定时间后,自由水可全部扩散到糖液中,组织中便留下束缚水。自由水扩散到糖液后(相当于增加了溶液中溶剂)便增加了糖液的重量,同时降低了糖液的浓度。测定此降低了的糖液的浓度,再根据原先已知的高浓度糖液的浓度及重量,可求出浓度降低了的糖液的重量。用浓度降低了的糖液的重量减去原来高浓度糖液的重量,即为植物组织中的自由水的重量(即扩散到高浓度糖液中的水的重量)。最后,用同样的植物组织的总含水量减去此自由水的含量即是植物组织中束缚水的含量。