植物生理學(xué)

前言

我們先從這本書的書名說起?！癙hysiology”（生理學(xué)）是研究細(xì)胞、器官和生物的功能的科學(xué)，來源于拉丁文Physiologia，后者來自希臘語的前綴“physi”或“physio”（自然）和“l(fā)ogos”（道理思想）。因此，生理學(xué)這個(gè)名字，從開始便意味著隸屬于自然科學(xué)，現(xiàn)在則是專指生物學(xué)中研究生物特征——生命過程和活動的一個(gè)分支。“Physicochemical”（物理化學(xué)）是有關(guān)物理和化學(xué)性質(zhì)；“Environmental”（環(huán)境）是指日照和風(fēng)等。盡管本書的主要內(nèi)容集中在“植物”，但是所用方法、推導(dǎo)的公式和附錄也同樣適用于動物和其他生物。本書重點(diǎn)討論了植物的水分關(guān)系、溶質(zhì)運(yùn)輸、光合作用、蒸騰作用、呼吸作用，以及與環(huán)境的相互作用。生理學(xué)者的研究任務(wù)旨在理解物理和化學(xué)方面的相關(guān)內(nèi)容，從而構(gòu)建出精確的模型、預(yù)測生物對內(nèi)部和外部環(huán)境的反應(yīng)。因此，應(yīng)用基礎(chǔ)化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)可以發(fā)展一些概念，這些概念對我們研究生物學(xué)非常重要，其目的是提供一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌l(fā)展過程而非簡單的事實(shí)概要。雖然一些章節(jié)中闡述的原理已向讀者呈現(xiàn)了植物生理學(xué)領(lǐng)域研究的前沿，但每章仍提供了擴(kuò)展閱讀的參考文獻(xiàn)。書中使用各種計(jì)算用以表明各種方程的生理意義，并在每章后面提供了更進(jìn)一步練習(xí)的題目。附錄中有問題的答案，還包括各種溫度下常數(shù)和轉(zhuǎn)化因子數(shù)值的列表。第1～3章講述植物細(xì)胞水分關(guān)系和離子運(yùn)輸。第1章在討論擴(kuò)散的概念之后，我們分析了細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜對擴(kuò)散的物理屏障。另外一個(gè)物理屏障是限制植物細(xì)胞大小的細(xì)胞壁。第2章，在討論水在特定力作用下進(jìn)入細(xì)胞這一運(yùn)動時(shí)，我們引入了熱力學(xué)理論——化學(xué)勢梯度。第3章描述溶質(zhì)進(jìn)出植物細(xì)胞的運(yùn)動，引出跨膜電勢梯度的概念以及區(qū)分?jǐn)U散和主動運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)?；诓豢赡鏌崃W(xué)概念，我們導(dǎo)出了一個(gè)重要的參數(shù)——反射系數(shù)，可以精確評估滲透壓對流動的影響。

內(nèi)容概要

《植物生理學(xué)：物理化學(xué)與環(huán)境》(原著第四版)利用化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)的基本原理來解釋和發(fā)展植物生理的重要概念——展示所有發(fā)生在細(xì)胞、組織、器官、生物體甚至生態(tài)系統(tǒng)中的生理過程：是如何以最基本的方式來遵循這些原理的。討論的主題包括葉片及整個(gè)植物體內(nèi)的擴(kuò)散、膜、水分關(guān)系、離子運(yùn)輸、光化學(xué)、能量轉(zhuǎn)換的生物能學(xué)、光合作用、環(huán)境對植物溫度的影響以及氣體交換。第四版仍然保持了Nboel一貫的清晰表達(dá)，并在前幾版的基礎(chǔ)上加以完善，更方便讀者使用?！　∵@不僅是一本優(yōu)秀的教科書，也是一部愈顯珍貴的參考著作。本書第四版在保留系列著作(1970年以來7本)中廣獲好評的清晰敏銳風(fēng)格的同時(shí)，使涵蓋內(nèi)容更廣泛、闡述方式更精悍、圖釋注解更豐富。

作者簡介

作者：(美國)諾貝爾(Park S.Nobel)

書籍目錄

前言 符號與縮略詞 1.細(xì)胞與擴(kuò)散 　1.1.細(xì)胞結(jié)構(gòu) 　1.2.擴(kuò)散 　1.3.膜結(jié)構(gòu) 　1.4.膜滲透 　1.5.細(xì)胞壁 　1.6.問題 　1.7.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 2.水 　2.1.物理特性 　2.2.化學(xué)勢 　2.3.中央液泡與葉綠體 　2.4.水勢和植物細(xì)胞 　2.5.問題 　2.6.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 3.溶質(zhì) 　3.1.離子化學(xué)勢 　3.2.流動與擴(kuò)散電位 　3.3.跨膜運(yùn)輸特性 　3.4.跨膜運(yùn)輸機(jī)理 　3.5.不可逆過程的熱力學(xué)原理 　3.6.溶質(zhì)跨膜運(yùn)動 　3.7.問題 　3.8.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 4.光 　4.1.波長與能 　4.2.分子的光吸收 　4.3.去激發(fā) 　4.4.吸收光譜和作用光譜 　4.5.問題 　4.6.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 5.光合作用的光化學(xué) 　5.1.葉綠素-化學(xué)與光譜 　5.2.其他光合色素 　5.3.光合色素間的激發(fā)傳遞 　5.4.光合色素的群體作用 　5.5.電子流 　5.6.問題 　5.7.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 6.生物能 　6.1.Gibbs自由能 　6.2.生物能的貯存形式 　6.3.葉綠體的生物能學(xué) 　6.4.線粒體的生物能學(xué) 　6.5.生物圈的能量流動 　6.6.問題 　6.7.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 7.溫度和能量收支 　7.1.能量收支-輻射 　7.2.熱傳導(dǎo)和對流 　7.3.潛熱-蒸騰作用 　7.4.能量收支的進(jìn)一步舉例 　7.5.土壤 　7.6.問題 　7.7.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 8.葉片與水、氣流動 　8.1.阻力與導(dǎo)度-蒸騰作用 　8.2.蒸騰過程中的水蒸氣流動 　8.3.CO2的傳導(dǎo)和阻力 　8.4.光合作用過程中的CO2流動 　8.5.水分利川效率 　8.6.問題 　8.7.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 9.植物與水、氣流動 　9.1.植物冠層上的氣體流動 　9.2.植物群落內(nèi)的氣體流動 　9.3.土壤中的水分移動 　9.4.木質(zhì)部和韌皮部中的水分移動 　9.5.土壤-植物-水連續(xù)體 　9.6.問題 　9.7.參考文獻(xiàn)和擴(kuò)展閱讀 問題答案 附錄Ⅰ.常數(shù)和系數(shù)值 附錄Ⅱ.換算系數(shù)和定義 附錄Ⅲ.數(shù)學(xué)關(guān)系 ?、?A.前綴(度量單位) ?、?B.面積和體積 ?、?C.對數(shù) ?、?D.二次方程 　Ⅲ.E.三次方程 ?、?F.微分方程 附錄Ⅳ.Gibbs自由能和化學(xué)勢 ?、?A.熵和平衡 ?、?B.Gubbs自由能 　Ⅳ.C.化學(xué)勢 ?、?D.μj的壓力依存 　Ⅳ.E.μj的濃度依存 索引

章節(jié)摘錄

插圖：One immediate impression of plant cells is the great prevalence of membranes. In addition to surrounding the cytoplasm, membranes also separate various compartments in the cytoplasm. Diffusion of substances across these membranes is much more difficult than is diffusion within the compartments. Thus, organelle and vacuolar membranes can control the contents and consequently the reactions occurring in the particular compartments that they surround. Diffusion can also impose limitations on the overall size of a cell because the time for diffusion can increase with the square of the distance, as we will quantitatively consider in the next section. Although many plant and algal cells share most of the features indicated in Figure 1-1, they are remarkably diverse in size. The cells of the green alga Chlorella are approximately 4 x 10-6m （4 ~tm） in diameter. In contrast, some species of the intertidal green alga Valonia have multinucleated cells as large as 20 mm in diameter. The genera Chara and NiteUa include freshand brackish-water green algae having large internodal cells （Fig. 3-13） that may be 100 mm long and 1 mm in diameter. Such large algal cells have proved extremely useful for studying ion fluxes, as we consider in Chapter 3 （e.g., Sections 3.2E; 3.3E,F）.1.1 B. Leaf Anatomy A cross section of a typical angiosperm （seed plant） leaf can illustrate various cell types and anatomical features that are important for photosynthesis and transpiration. Leaves are generally 4 to 10 cells thick, which corresponds to a few hundred micrometers （Fig. 1-2）. An epidermis occurs on both the upper and the lower sides of a leaf and is usually one cell layer thick. Except for the guard cells, epidermal cells usually are colorless because their cytoplasm contains few, if any, chloroplasts （depending on the species）. Epidermal cells have a relatively thick waterproof cuticle on the atmospheric side （Fig. 1-2）. The cuticle contains cutin, which consists of a diverse group of complex polymers composed principally of esters of 16- and 18-carbon monocarboxylic acids that have two or three hydroxyl groups （esterification refers to the chemical joining of an acid and an alcohol resulting in the removal of a water molecule）. Cutin is relatively inert and also resists enzymatic degradation by microorganisms, so it is often well preserved in fossil material. We will consider its role in minimizing water loss from a leaf. Between the two epidermal layers is the mesophyll （literally, middle of the leaf） tissue, which is usually differentiated into chloroplast-containing "palisade" and "spongy" cells. The palisade cells are often elongated perpendicular to the upper epidermis and are found immediately beneath it （Fig. 1-2）. The spongy mesophyll cells, located between the palisade mesophyll cells and the lower epidermis, are loosely packed, and intercellular air spaces are conspicuous. In fact, most of the surface area of both spongy and palisade mesophyll cells is exposed to air in the intercellular spaces, facilitating diffusion of gases into or out of the cells.

編輯推薦

《植物生理學(xué):物理化學(xué)與環(huán)境(原著第4版)(導(dǎo)讀版)》的前言和目錄均已譯成中文，正文部分保留英文原版。另附南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院沈振國教授所作的中文導(dǎo)讀一篇。第一章 細(xì)胞與擴(kuò)散第二章 水第三章 溶質(zhì)第四章 光第五章 光合作用的光化學(xué)第六章 生物能第七章 溫度和能量收支第八章 葉片與水、氣流動第九章 植物與水、氣流動

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