20XX年植物生理學(xué)考研復(fù)習(xí)專用說義

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦20XX年植物生理學(xué)考研復(fù)習(xí)專用說義

植物生理學(xué)考研參考

韋三立

第一章植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

內(nèi)容概況

了解高等植物細(xì)胞的特點(diǎn)與要緊結(jié)構(gòu)；了解植物細(xì)胞原生質(zhì)的要緊特性；熟悉植物細(xì)胞壁的組成、結(jié)構(gòu)和功能以及胞間絲的結(jié)構(gòu)和功能；了解生物膜的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和要緊功能；了解植物細(xì)胞要緊的細(xì)胞器如細(xì)胞核、葉綠體和線粒體、細(xì)胞骨架、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、中央液泡、微體、圓球體、核糖體等的結(jié)構(gòu)和功能；熟悉植物細(xì)胞周期、細(xì)胞的時(shí)期性和全能性，了解植物細(xì)胞的基因組、基因表達(dá)的特點(diǎn)。

名詞解釋

生物膜(biomembrane)構(gòu)成細(xì)胞的所有膜的總稱。它由脂類和蛋白質(zhì)等組成，具有特定的結(jié)構(gòu)和生理功能。按其所處的位置可分為質(zhì)膜和內(nèi)膜。

內(nèi)膜系統(tǒng)(endomembranesystem)是那些處在細(xì)胞質(zhì)中，在結(jié)構(gòu)上延續(xù)、功能上相關(guān)，由膜組成的細(xì)胞器的總稱。要緊指核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體以及高爾基體小泡和中央液泡等。

細(xì)胞骨架(cytoskeleton)指真核細(xì)胞中的蛋白質(zhì)纖維網(wǎng)架體系，包括微管、微絲和中間纖維等，它們都由蛋白質(zhì)組成，沒有膜的結(jié)構(gòu)，互相聯(lián)結(jié)成立體的網(wǎng)絡(luò)，也稱為細(xì)胞內(nèi)的微梁系統(tǒng)(microtrabecularsystem)。

細(xì)胞器(cellorganelle)細(xì)胞質(zhì)中具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和特定生理功能的細(xì)微結(jié)構(gòu)。依被膜的多少可把細(xì)胞器分為：①雙層膜細(xì)胞器，如細(xì)胞核、線粒體、質(zhì)體等；②單層膜細(xì)胞器，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中央液泡、高爾基體、蛋白體等；③無膜細(xì)胞器，如核糖體、微管、微絲等。

質(zhì)體(plastid)植物細(xì)胞所特有的細(xì)胞器，具有雙層被膜，由前質(zhì)體分化發(fā)育而成，包括淀粉體、葉綠體和雜群體等。

原核細(xì)胞(prokaryoticcell)無典型細(xì)胞核的細(xì)胞，其核質(zhì)外頭無核膜，細(xì)胞質(zhì)中缺少復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)和細(xì)胞器。由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物稱原核生物（prokaryote）。細(xì)菌、藍(lán)藻等低等生物屬原核生物。

真核細(xì)胞(eukaryoticcell)具有真正細(xì)胞核的細(xì)胞，其核質(zhì)被兩層核膜包裹，細(xì)胞內(nèi)有結(jié)構(gòu)與功能別同的細(xì)胞器，多種細(xì)胞器之間有內(nèi)膜系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)。由真核細(xì)胞構(gòu)成的生物稱為真核生物（eukayote）。高等動(dòng)物與植物屬真核生物。

原生質(zhì)體(protoplast)除細(xì)胞壁以外的細(xì)胞部分。包括細(xì)胞核、細(xì)胞器、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)以及其外圍的細(xì)胞質(zhì)膜。

細(xì)胞壁(cellwall)細(xì)胞外圍的一層壁，是植物細(xì)胞所特有的，具有一定彈性和硬度，界定細(xì)胞的形狀和大小。典型的細(xì)胞壁由胞間層、初生壁以及次生壁組成。

細(xì)胞程序化死亡(programmedcelldeath)縮寫為PCD，受細(xì)胞自身基因調(diào)控的衰老死亡過程。它有利于生物自身的發(fā)育，或有利于反抗別良環(huán)境。

細(xì)胞周期(cellcycle)從一次細(xì)胞分裂結(jié)束形成子細(xì)胞到下一次分裂結(jié)束形成新的子細(xì)胞所記憶的階段。能夠分為G1期、S期、G2期、M期四個(gè)階段。

周期時(shí)刻(timeofcycle)完成一具細(xì)胞周期所需的時(shí)刻。

咨詢答題

1.原生質(zhì)的膠體狀態(tài)與其生理代謝有啥聯(lián)系？

答：原生質(zhì)膠體有溶膠與凝膠兩種狀態(tài)，當(dāng)原生質(zhì)處于溶膠狀態(tài)時(shí)，粘性較小，細(xì)胞代謝活躍，分裂與生長旺盛，但抗逆性較弱。當(dāng)原生質(zhì)呈凝膠狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞生理活性落低，但對低溫、干旱等別良環(huán)境的反抗能力提高，有利于植物度過逆境。當(dāng)植物進(jìn)入休眠時(shí)，原生質(zhì)膠體從溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)。

2.細(xì)胞區(qū)域化對其生命活動(dòng)有何重要意義？

答：細(xì)胞內(nèi)部的區(qū)域化是指由生物膜把細(xì)胞內(nèi)的空間分隔，形成各種細(xì)胞器，如此別僅使各區(qū)域內(nèi)具有的pH、電位、離子強(qiáng)度、酶系和反應(yīng)物別同，而且能使細(xì)胞的代謝活動(dòng)“按室舉行”，各自執(zhí)行別同的功能。并且由于內(nèi)膜系統(tǒng)的存在又將多種細(xì)胞器聯(lián)系起來，使得各細(xì)胞器之間能協(xié)調(diào)地舉行物質(zhì)、能量交換與信息傳遞，有序地舉行各種生命活動(dòng)。

第二章植物的水分生理

內(nèi)容概況

了解水的物理化學(xué)性質(zhì)和水分在植物生命活動(dòng)中的作用；了解水的化學(xué)勢、水勢的基本概念、植物生理學(xué)中引入水勢的意義；了解植物細(xì)胞的水勢的組成、溶質(zhì)勢、襯質(zhì)勢、壓力勢等的概念及其在植物細(xì)胞水勢組成中的作用，了解并初步學(xué)會植物組織水勢的測定辦法；了解植物根系對水分汲取的部位、途徑、吸水的機(jī)理以及妨礙根系吸水的土壤條件；了解植物的蒸騰作用的生理意義和藹孔蒸騰是蒸騰的要緊方式、蒸騰作用的指標(biāo)、測定辦法以及適當(dāng)落低蒸騰速率的途徑；了解植物體內(nèi)水分從地下向地上部分運(yùn)輸?shù)耐緩胶退俣?、水分沿?dǎo)管上升的機(jī)制；作物的需水規(guī)律、合理灌溉指標(biāo)及灌溉辦法以及進(jìn)展節(jié)水農(nóng)業(yè)促進(jìn)水資源持續(xù)利用的重要性。

名詞解釋

水通道蛋白(waterchannelprotein)亦稱水孔蛋白。存在在生物膜上的具有通透水分功能的內(nèi)在蛋白。

吸脹作用（imbibition）親水膠體物質(zhì)吸水膨脹的現(xiàn)象稱為吸脹作用。膠體物質(zhì)吸引水分子的力量稱為吸脹力。蛋白質(zhì)類物質(zhì)吸脹力最大，淀粉次之，纖維素較小。

內(nèi)聚力學(xué)講(cohesiontheory)該學(xué)講由狄克遜(H.H.Dixon，)和倫尼爾(O.Renner，)在20世紀(jì)初提出，是以水分的內(nèi)聚力(相同分子間相互吸引的力量)來解釋水分在木質(zhì)部中上升的學(xué)講。內(nèi)聚力學(xué)講的基本論點(diǎn)是：①水分子之間有強(qiáng)大的內(nèi)聚力，當(dāng)水分被局限于具有可濕性內(nèi)壁的細(xì)管(如導(dǎo)管或管胞)中時(shí)，水柱可經(jīng)受非常大的張力而別致斷裂；②植物體內(nèi)的水分是在被水飽和的細(xì)胞壁和木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)?，水分子從葉的蒸發(fā)表面到根的吸水表面形成一具延續(xù)的體系；③葉肉細(xì)胞蒸騰失水后細(xì)胞壁水勢下落，使木質(zhì)部的水分向蒸發(fā)表面挪移，木質(zhì)部的水分壓力勢下落而產(chǎn)生張力；④蒸發(fā)表面水勢的落低，經(jīng)延續(xù)的導(dǎo)水體系傳遞到根，使土壤水分經(jīng)過根部循莖上升，最終到達(dá)葉的蒸騰表面。內(nèi)聚力學(xué)講也稱蒸

騰流－內(nèi)聚力－張力學(xué)講。

水分臨界期(criticalperiodofwater)植物在生命周期中，對缺水最敏感、最易受害的階段。普通而言，植物的水分臨界期多處于花粉母細(xì)胞四分體形成期，那個(gè)階段一旦缺水，就使性器官發(fā)育別正常。作物的水分臨界期可作為合理灌溉的一種依據(jù)。

土壤-植物-大氣延續(xù)體(soil-plant-atmospherecontinuum)縮寫為SPAC，土壤的水分由根汲取，通過植物，然后蒸發(fā)到大氣，如此水分在土壤、植物和大氣間的運(yùn)動(dòng)就構(gòu)成一具延續(xù)體。普通事情下，土壤的水勢>根水勢≥莖水勢≥葉水勢>大氣水勢，所以，土壤-植物-大氣延續(xù)體就成為土壤中水分經(jīng)植物體散失到大氣的途徑。

咨詢答題

1.以下論點(diǎn)是否正確，為啥？

(1)一具細(xì)胞的溶質(zhì)勢與所處外界溶液的溶質(zhì)勢相等，則細(xì)胞體積別變。

答：該論點(diǎn)別徹底正確。因?yàn)橐痪叱墒旒?xì)胞的水勢由溶質(zhì)勢和壓力勢兩部分組成，惟獨(dú)在初始質(zhì)壁分離ψp＝0時(shí)，上述論點(diǎn)才干成立。通常一具細(xì)胞的溶質(zhì)勢與所處外界溶液的溶質(zhì)勢相等時(shí)，由于壓力勢（常為正值）的存在，使細(xì)胞水勢高于外界溶液的水勢（也即它的溶質(zhì)勢），因而細(xì)胞失水，體積變小。

(2)若細(xì)胞的ψp＝-ψs，將其放入某一溶液中時(shí)，則體積別變。

答：該論點(diǎn)別正確。因?yàn)楫?dāng)細(xì)胞的ψp＝-ψs時(shí)，該細(xì)胞的ψw=0。把如此的細(xì)胞放入任溶液中，細(xì)胞都會失水，體積變小。

(3)若細(xì)胞的ψw＝ψs，將其放入純水中，則體積別變。

答：該論點(diǎn)別正確。因?yàn)楫?dāng)細(xì)胞的ψw＝ψs時(shí)，該細(xì)胞的ψp=0，而ψs為負(fù)值，即其ψw<0，把這樣的細(xì)胞放入純水中，細(xì)胞吸水，體積變大。

2.氣孔開閉機(jī)理怎么？植物氣孔蒸騰是怎么受光、溫度、CO2濃度調(diào)節(jié)的？

答：對于氣孔開閉機(jī)理要緊有兩種學(xué)講：

(1)無機(jī)離子泵學(xué)講又稱K+泵假講。光下K+由表皮細(xì)胞和副衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，保衛(wèi)細(xì)胞中K+濃度顯著增加，溶質(zhì)勢落低，引起水分進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，氣孔就張開；背地，K+由保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)入副衛(wèi)細(xì)胞和表皮細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞水勢升高而失水，造成氣孔關(guān)閉。這是因?yàn)楸Ｐl(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上存在著H+_ATP酶，它被光激活后，能水解保衛(wèi)細(xì)胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP，產(chǎn)生的能量將H+從保衛(wèi)細(xì)胞分泌到身邊細(xì)胞中，使得保衛(wèi)細(xì)胞的pH升高，質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的電勢變低，身邊細(xì)胞的pH落低，質(zhì)膜外側(cè)電勢升高，膜內(nèi)外的質(zhì)子動(dòng)力勢驅(qū)動(dòng)K+從身邊細(xì)胞通過位于保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上的內(nèi)向K+通道進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，引發(fā)開孔。

(2)蘋果酸代謝學(xué)講在光下，保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的部分CO2被利用時(shí)，pH上升至8.0～8.5，從而活化了PEP羧化酶，PEP羧化酶可催化由淀粉落解產(chǎn)生的PEP與HCO3-結(jié)合形成草酰乙酸，并進(jìn)一步被NADPH還原為蘋果酸。蘋果酸解離為2H+和蘋果酸根，在H+／K+泵的驅(qū)使下，H+與K+交換，保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)K+濃度增加，水勢落低；蘋果酸根進(jìn)入中央液泡和Cl-共同與K+在電學(xué)上保持平衡。并且，蘋果酸的存在還可落低水勢，促使保衛(wèi)細(xì)胞吸水，氣孔張開。當(dāng)葉片由光下轉(zhuǎn)入暗處時(shí)，該過程逆轉(zhuǎn)。

氣孔蒸騰顯著受光、溫度和CO2等因素的調(diào)節(jié)。

(1)光：光是氣孔運(yùn)動(dòng)的要緊調(diào)節(jié)因素。光促進(jìn)氣孔開啟的效應(yīng)有兩種，一

種是經(jīng)過光合作用發(fā)生的間接效應(yīng)；另一種是經(jīng)過光受體感覺光信號而發(fā)生的直截了當(dāng)效應(yīng)。光對蒸騰作用的妨礙首先是引起氣孔的開放，減少內(nèi)部阻力，從而增強(qiáng)蒸騰作用。其次，光能夠提高大氣與葉子溫度，增加葉內(nèi)外蒸氣壓差，加快蒸騰速率。

(2)溫度：氣孔運(yùn)動(dòng)是與酶促反應(yīng)有關(guān)的生理過程，因而溫度對蒸騰速率妨礙非常大。當(dāng)大氣溫度升高時(shí)，葉溫比氣溫高出2～10℃，因而，氣孔下腔蒸氣壓的增加大于空氣蒸氣壓的增加，如此葉內(nèi)外蒸氣壓差加大，蒸騰加強(qiáng)。當(dāng)氣溫過高時(shí)，葉片過度失水，氣孔就會關(guān)閉，從而使蒸騰減弱。

(3)CO2：CO2對氣孔運(yùn)動(dòng)妨礙非常大，低濃度CO2促進(jìn)氣孔張開，高濃度CO2能使氣孔迅速關(guān)閉（不管光下或背地基本上這樣）。在高濃度CO2下，氣孔關(guān)閉也許的緣故是：

①高濃度CO2會使質(zhì)膜透性增加，導(dǎo)致K+泄漏，消除質(zhì)膜內(nèi)外的溶質(zhì)勢梯度，

②CO2使細(xì)胞內(nèi)酸化，妨礙跨膜質(zhì)子濃度差的建立。所以CO2濃度高時(shí)，會抑制氣孔蒸騰。

第三章植物的礦質(zhì)與氮素營養(yǎng)

內(nèi)容概況

了解高等植物礦質(zhì)營養(yǎng)的概念、研究歷史、植物必需元素的名稱及其在植物體內(nèi)的生理作用、植物缺乏必需元素所浮現(xiàn)的特有癥狀；明白營養(yǎng)離子跨膜運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理、植物根系汲取養(yǎng)分的過程、特點(diǎn)以及根外營養(yǎng)的意義；了解NO3-、NH4+在植物體內(nèi)的同化過程、同化部位，以及營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)的運(yùn)輸方式；了解妨礙植物汲取礦質(zhì)養(yǎng)分的環(huán)境因素、作物生產(chǎn)與礦質(zhì)營養(yǎng)的緊密關(guān)系并明白合理施胖的生理基礎(chǔ)，可以提出合理施胖的措施。

名詞解釋

必需元素（essentialelement）植物生長發(fā)育中必別可少的元素。國際植物營養(yǎng)學(xué)會規(guī)定的植物必需元素的三條標(biāo)準(zhǔn)是：①由于缺乏該元素，植物生長發(fā)育受阻，別能完成其日子史；②除去該元素，表現(xiàn)為專一的病癥，這種缺素病癥可用加入該元素的辦法預(yù)防或恢復(fù)正常；③該元素在植物營養(yǎng)生理上表現(xiàn)直截了當(dāng)?shù)男Ч瑒e是由于土壤的物理、化學(xué)、微生物條件的改善而產(chǎn)生的間接效果離子泵(ionicpump)是存在于植物細(xì)胞中的一種人為設(shè)定的“泵”，實(shí)際是在細(xì)胞上所存在的一種可以在某種條件下被激活的酶，它在別發(fā)生作用時(shí)處于鈍化狀態(tài)，一旦被激活便消耗能量，主動(dòng)泵出相應(yīng)的離子，所以被稱為離子泵。例如，位于膜上的H+-ATPase。

有益元素（beneficialelement）并非植物生命活動(dòng)必需，但能促進(jìn)某些植物的生長發(fā)育的元素。如Na、Si、Co、Se、V等。

水培法（waterculturemethod）亦稱溶液培養(yǎng)法或無土栽培法，是在含有全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中培養(yǎng)植物的辦法。

誘導(dǎo)酶（inducedenzyme）指植物體內(nèi)本來別含有，但在特定外來物質(zhì)的誘導(dǎo)下能夠生成的酶。如硝酸還原酶。水稻幼苗若培養(yǎng)在含硝酸鹽的溶液中就會誘導(dǎo)幼苗產(chǎn)生硝酸還原酶，如用別含硝酸鹽的溶液培養(yǎng)，則無此酶浮現(xiàn)。

硝酸還原酶(nitratereductase)縮寫為NR，催化硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的酶。它是一種可溶性的鉬黃素蛋白，由黃素腺嘌呤二核苷酸，細(xì)胞XXX素b557和鉬復(fù)合體組成。硝酸還原酶是一種誘導(dǎo)酶。

咨詢答題

1.下列化合物中含有哪些必需的礦質(zhì)元素。

葉綠素碳酸酐酶細(xì)胞XXX素硝酸還原酶多酚氧化酶

ATP輔酶A蛋氨酸NADNADP

答：葉綠素中含N、Mg；碳酸酐酶中含N、Zn；細(xì)胞XXX素中含N、Fe；硝酸還原酶中含N、Mo；多酚氧化酶中含N、Cu；ATP中含N、P；輔酶A中含N、P、S；蛋氨酸中含N、S；NAD中含N、P；NADP中含N、P。

2.植物缺素病癥有的浮現(xiàn)在頂端幼嫩枝葉上，有的浮現(xiàn)在下部老葉上，為啥？舉例加以講明。

答：植物體內(nèi)的礦質(zhì)元素，依照它在植株內(nèi)能否挪移和再利用可分為二類。一類是非重復(fù)利用元素，如鈣、硫、鐵、銅等；一類是可重復(fù)利用的元素，如氮、磷、鉀、鎂等。在植株旺盛生長時(shí)，假如缺少非重復(fù)利用元素，缺素病癥就首先浮現(xiàn)在頂端幼嫩葉上，例如，大白菜缺鈣時(shí)心葉呈褐群。假如缺少重復(fù)利用元素，缺素病癥就會浮現(xiàn)在下部老葉上，例如，缺氮時(shí)葉片由下而上褪綠發(fā)黃。

3.試述礦質(zhì)元素怎么從膜外轉(zhuǎn)運(yùn)到膜內(nèi)的。

答：物質(zhì)經(jīng)過生物膜有三種方式，一是被動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，是順濃度梯度的運(yùn)轉(zhuǎn)，包括簡單擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散；二是主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，是逆濃度梯度的運(yùn)轉(zhuǎn)；三是膜動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，包括內(nèi)吞和外排。

礦質(zhì)元素從膜外轉(zhuǎn)運(yùn)到膜內(nèi)要緊經(jīng)過前二種方式：被動(dòng)汲取和主動(dòng)汲取。前者別需要代謝提供能量，后者需要代謝提供能量。二者都可經(jīng)過載體運(yùn)轉(zhuǎn)，由載體舉行的轉(zhuǎn)運(yùn)若是順電化學(xué)勢梯度，則屬于被動(dòng)汲取過程，若是逆電化學(xué)勢梯度，則屬于主動(dòng)汲取。

(1)被動(dòng)汲取被動(dòng)汲取有擴(kuò)散作用和協(xié)助擴(kuò)散兩種方式。

①擴(kuò)散作用指分子或離子沿著化學(xué)勢或電化學(xué)勢梯度轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。

②協(xié)助擴(kuò)散是小分子物質(zhì)經(jīng)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白順濃度梯度或電化學(xué)勢梯度的跨膜

轉(zhuǎn)運(yùn)。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有通道蛋白和載體蛋白兩類，它們基本上細(xì)胞膜中一類內(nèi)在蛋白。通道蛋白構(gòu)成了離子通道。載體蛋白經(jīng)過構(gòu)象變化轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)。

(2)主動(dòng)汲取礦質(zhì)元素的主動(dòng)汲取需要ATP提供能量，而ATP的能量釋放依靠于ATP酶。ATP酶是質(zhì)膜上的插入蛋白，它既能夠在水解ATP釋放能量的并且直截了當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)離子，也能夠水解ATP時(shí)釋放H+建立△μH+后啟動(dòng)載體(傳遞體)轉(zhuǎn)運(yùn)離子。通常將質(zhì)膜ATP酶把細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的H+向膜外泵出的過程稱為原初主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。而把以△μH+為驅(qū)動(dòng)力的離子運(yùn)轉(zhuǎn)稱為次級共運(yùn)轉(zhuǎn)。舉行次級共運(yùn)轉(zhuǎn)的傳遞體有共向傳遞體、反向傳遞體和單向傳遞體等，它們基本上具有運(yùn)轉(zhuǎn)功能的蛋白質(zhì)。礦質(zhì)元素可在△μH+的驅(qū)動(dòng)下經(jīng)過傳遞體以及離子通道從膜外轉(zhuǎn)運(yùn)到膜內(nèi)。

4.用實(shí)驗(yàn)證明植物根系汲取礦質(zhì)元素存在著主動(dòng)汲取和被動(dòng)汲取。

答：將植物的根系放入含有礦質(zhì)元素的溶液中，首先有一具礦質(zhì)迅速進(jìn)入根的時(shí)期，稱為第一時(shí)期，然后礦質(zhì)汲取速度變慢且較平穩(wěn)，稱為第二時(shí)期。在第一時(shí)期，礦質(zhì)經(jīng)過擴(kuò)散作用進(jìn)入質(zhì)外體，而在第二時(shí)期礦質(zhì)又進(jìn)入原生質(zhì)和中央液泡。假如將植物根系從溶液中取出轉(zhuǎn)入水中，進(jìn)入組織的礦質(zhì)會有非常少一部分非?？斓匦孤┏鰜恚@算是原來進(jìn)入質(zhì)外體的部分。假如將植物的根系處于無O2、

低溫中，或用抑制劑來抑制根系呼吸作用時(shí)，會發(fā)覺：礦質(zhì)進(jìn)入質(zhì)外體的第一時(shí)期基本別受妨礙，而礦質(zhì)進(jìn)入原生質(zhì)和中央液泡的第二時(shí)期會被抑制。這一實(shí)驗(yàn)表明，礦質(zhì)進(jìn)入質(zhì)外體與其跨膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)和中央液泡的機(jī)制是別同的。前者是由于擴(kuò)散作用而舉行的汲取，這是別需要代謝來提供能量的順電化學(xué)勢梯度被動(dòng)汲取礦質(zhì)的過程；后者是利用呼吸釋放的能量逆電化學(xué)勢梯度主動(dòng)汲取礦質(zhì)的過程。

5.試述礦質(zhì)元素在光合作用中的生理作用。

答：礦質(zhì)營養(yǎng)在光合作用中的功能極為廣泛，歸納起來有以下方面：

(1)葉綠體結(jié)構(gòu)的組成成分如N、P、S、Mg是葉綠體結(jié)構(gòu)中構(gòu)成葉綠素、蛋白質(zhì)以及片層膜別可缺少的元素。

(2)電子傳遞體的重要成分如PC中含Cu、Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含有Fe，因而缺Fe會妨礙光合電子傳遞速率。

(3)磷酸基團(tuán)在光、暗反應(yīng)中具有突出地位如構(gòu)成同化力的ATP和NADPH，光合碳還原循環(huán)中所有的中間產(chǎn)物，合成淀粉的前體ADPG，合成蔗糖的前體UDPG等，這些化合物中都含有磷酸基團(tuán)。

(4)光合作用所必需的輔酶或調(diào)節(jié)因子如Rubisco，F(xiàn)BPase的活化需要Mg2+；放氧復(fù)合體別可缺少M(fèi)n2+和Cl-；而K+和Ca2+調(diào)節(jié)氣孔開閉；另外，F(xiàn)e3+妨礙葉綠素的合成；K+促進(jìn)光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化與運(yùn)輸?shù)取?/p>

6.試分析植物失綠的也許緣故。

答：植物呈現(xiàn)綠群是因其細(xì)胞內(nèi)含有葉綠體，而葉綠體中含有綠群的葉綠素的原因。因而凡是妨礙葉綠素代謝的因素都會引起植物失綠。也許的緣故有：

(1)光光是妨礙葉綠素形成的要緊條件。從原葉綠素酸酯轉(zhuǎn)變?yōu)槿~綠酸酯需要光，而光過強(qiáng)，葉綠素反而會受光氧化而破壞。

(2)溫度葉綠素的生物合成是一系列酶促反應(yīng)，受溫度妨礙。葉綠素形成的最低溫度約為2℃，最適溫度約為30℃，最高溫度約為40℃。高溫柔低溫都會使葉片失綠。在高溫下葉綠素分解加速，褪XXX更快。

(3)營養(yǎng)元素氮和鎂基本上葉綠素的組成成分，鐵、錳、銅、鋅等則在葉綠素的生物合成過程中有催化功能或其它間接作用。所以，缺少這些元素時(shí)都會引起缺綠癥，其中尤以氮的妨礙最大，所以葉群的深淺可作為衡量植株體內(nèi)氮素水平高低的標(biāo)志。

(4)氧缺氧能引起Mg-原卟啉Ⅸ或Mg-原卟啉甲酯的積存，妨礙葉綠素的合成。

(5)水缺水別但妨礙葉綠素的生物合成，而且還促使原有葉綠素加速分解。

此外，葉綠素的形成還受遺傳因素操縱，如水稻、玉米的白化苗以及花卉中的花葉別能合成葉綠素。有點(diǎn)病毒也能引起花葉病。

第四章植物的光合作用

內(nèi)容概況

了解光合作用的概念、意義、研究歷史、光合作用總反應(yīng)式；了解葉綠體的結(jié)構(gòu)、光合XXX素的種類；了解光合作用過程以及能量汲取轉(zhuǎn)變的事情；了解光合

碳同化的基本生化途徑以及別同碳同化類型植物的特性；明白光呼吸的含義、基本生化途徑和也許的生理意義；了解光合作用的測定辦法；了解妨礙光合作用的內(nèi)部和外部因素；明白光合作用與作物產(chǎn)量的關(guān)系；掌握提高光能利用率的途徑與措施。

名詞解釋

量子效率(quantumefficiency)又稱量子產(chǎn)額(quantumyield)，是指光合作用中汲取一具光量子所能引起的光合產(chǎn)物量的變化，如放出的氧分子數(shù)或固定的CO2的分子數(shù)。

光合單位(photosyntheticunit)最初是指釋放1個(gè)O２分子所需要的葉綠素?cái)?shù)目，測定值為2500chl/O２。若以汲取1個(gè)光量子計(jì)算，光合單位為300個(gè)葉綠素分子；若以傳遞1個(gè)電子計(jì)算，光合單位為600個(gè)葉綠素分子。而如今把存在于類囊體膜上能舉行完整光反應(yīng)的最小結(jié)構(gòu)單位稱為光合單位。它應(yīng)是包括兩個(gè)反應(yīng)中心的約600個(gè)葉綠素分子(300×2)以及連結(jié)這兩個(gè)反應(yīng)中心的光合電子傳遞鏈。它能獨(dú)立地捕集光能，導(dǎo)致氧的釋放和NADP的還原。

光合磷酸化(photosyntheticphosphorylation)光合作用中與電子傳遞過程相偶聯(lián)的，即由ADP與Pi形成ATP的過程，稱為光合磷酸化。在此過程中形成的ATP所需之能量來自光照。光合磷酸化通常被分為兩種類型，一種為循環(huán)光合磷酸化，另一種為非循環(huán)光合磷酸化。

光合膜(photosyntheticmembrane)即類囊體膜，這是因?yàn)楣夂献饔玫墓夥磻?yīng)是在葉綠體中的類囊體膜上舉行的。

光系統(tǒng)Ⅰ（photosystemⅠ）縮寫為PSⅠ，高等植物的PSⅠ由反應(yīng)中心、LHCⅠ、鐵硫蛋白、Fd、FNR等組成。PSⅠ的生理功能是汲取光能，舉行光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)的還原劑，用于還原NADP+，實(shí)現(xiàn)PC到NADP+的電子傳遞。

光系統(tǒng)Ⅱ（photosystemⅡ）縮寫為PSⅡ，是含有多亞基的蛋白復(fù)合體，它由聚光XXX素復(fù)合體Ⅱ、中心天線、反應(yīng)中心、放氧復(fù)合體、細(xì)胞群素和多種輔助因子組成。PSⅡ的生理功能是汲取光能，舉行光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)的氧化劑，使水裂解釋放氧氣，并把水中的電子傳至質(zhì)體醌。

光抑制(photoinhibition)當(dāng)光合機(jī)構(gòu)同意的光能超過它所能利用的量時(shí)，光會引起光合效率的落低，那個(gè)現(xiàn)象就叫光合作用的光抑制。

紅落現(xiàn)象(reddrop)光合作用的量子產(chǎn)額在波長大于680XXX時(shí)急劇下落的現(xiàn)象。

熒光(fluorescence)激發(fā)態(tài)的葉綠素分子回到基態(tài)時(shí)，能夠光子形式釋放能量。處在第一單線態(tài)的葉綠素分子回至基態(tài)時(shí)所發(fā)出的光稱為熒光。

磷光(phosphorescence)激發(fā)態(tài)的葉綠素分子回到基態(tài)時(shí)，處在三線態(tài)的葉綠素分子回至基態(tài)時(shí)所發(fā)出的光稱為磷光。

反應(yīng)中心(reactioncenter)發(fā)生原初反應(yīng)的最小單位，它是由反應(yīng)中心群素分子、原初電子受體、次級電子受體與次級電子供體等電子傳遞體，以及維持這些電子傳遞體的微環(huán)境所必需的蛋白質(zhì)等組分組成的。

磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpruvate)縮寫為PEP，C4途徑中CO2的受體。

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvatecarboxylase)縮寫為PEPC，要緊存在C4植物葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，催化PEP與HCO-3形成草酰乙酸的反應(yīng)。

水氧化鐘(wateroxidizingclock)亦稱Kok鐘。是解釋H2O在光合作用中氧化機(jī)制的模型。在２０世紀(jì)６０年代，法國學(xué)者PiereeJoliot發(fā)覺，對預(yù)先保持

在黑暗狀態(tài)中的葉綠體賦予一系列的閃光照明，第一次閃光后沒有O2釋放，第二次有少量O2釋放，第三次則有大量的O2釋放，在第四次閃光后就浮現(xiàn)一次高峰。爾后Kok等人據(jù)此提出了水的氧化機(jī)制模型。

咨詢答題

1.怎么證實(shí)光合作用中釋放的O2來自水？

答：以下三方面的研究可證實(shí)光合作用中釋放的O2來自水。

(1)尼爾(C.B.VanNiel)假講尼爾將細(xì)菌光合作用與綠群植物的光合作用

加以比較，提出了以下光合作用的通式：

光

CO2＋2H2A————→(CH2O)＋2A＋H2O

光養(yǎng)生物

這個(gè)地方的H2A代表一種還原劑，能夠是H2S、有機(jī)酸等，對綠群植物而言，H2A算是H2O，2A算是O2。

(2)希爾反應(yīng)希爾(Robert.Hill)發(fā)覺在葉綠體懸浮液中加入適當(dāng)?shù)碾娮邮?/p>

體(如草酸鐵)，照光時(shí)可使水分解而釋放氧氣：

光

4Fe3＋＋2H2O——————→4Fe2＋＋4H＋＋Ｏ２

破裂的葉綠體

那個(gè)反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)。此反應(yīng)證明了氧的釋放與CO2還原是兩個(gè)別同的過程，O2的釋放來自于水。

(3)18O的標(biāo)記研究用氧的穩(wěn)定同位素18O標(biāo)記H2O或CO2舉行光合作用的實(shí)驗(yàn)，發(fā)覺當(dāng)標(biāo)記物為H218O時(shí)，釋放的是18O2，而標(biāo)記物為C18O2時(shí)，在短期內(nèi)釋放的則是Ｏ2。這清晰地指出光合作用中釋放的Ｏ2來自于H2O。

光

CO2＋2H218O——————→(CH2O)＋18O2＋H2O

光合細(xì)胞

2.怎么證明光合電子傳遞由兩個(gè)光系統(tǒng)參與？

答：以下幾方面的事例可證明光合電子傳遞由兩個(gè)光系統(tǒng)參與。

⑴紅落現(xiàn)象和雙光增益效應(yīng)紅落現(xiàn)象是指用大于680XXX的遠(yuǎn)紅光照耀時(shí)，光合作用量子效率急劇下落的現(xiàn)象；而雙光效應(yīng)是指在用遠(yuǎn)紅光照耀時(shí)補(bǔ)加一點(diǎn)稍短波長的光(例如650XXX的光)，量子效率大增的現(xiàn)象，這兩種現(xiàn)象暗示著光合機(jī)構(gòu)中存在著兩個(gè)光系統(tǒng)，一具能汲取長波長的遠(yuǎn)紅光，而另一具只能汲取稍短波長的光。

⑵光合放氧的量子需要量大于８從理論上說一具量子引起一具分子激發(fā)，放出一具電子，這么釋放一具O2，傳遞4個(gè)電子只需汲取4個(gè)量子(2H2O→4H＋＋4e＋Ｏ２↑)而實(shí)際測得光合放氧的最低量子需要量為8～12。這也證實(shí)了光合作用中電子傳遞要通過兩個(gè)光系統(tǒng)，有兩次光化學(xué)反應(yīng)。

⑶類囊體膜上存在PSⅠ和PSⅡXXX素蛋白復(fù)合體如今差不多用電鏡觀看到類囊體膜上存在PSⅠ和PSⅡ顆粒，能從葉綠體中分離出PSⅠ和PSⅡ群素蛋白復(fù)合體，在體外舉行光化學(xué)反應(yīng)與電子傳遞，并證實(shí)PSⅠ與NADP+的還原有關(guān)，而PSⅡ與水的光解放氧有關(guān)。

3.光對CO2同化有哪些調(diào)節(jié)作用？

答：(1)光經(jīng)過光反應(yīng)對CO2同化提供同化力。

(2)調(diào)節(jié)著光合酶的活性C3循環(huán)中的Rubisco、PGAK、GAPDH、FBPase，SBPase，Ru5PK基本上光調(diào)節(jié)酶。光下這些酶活性提高，背地活性落低或喪失。光對酶活性的調(diào)節(jié)大體可分為兩種事情，一種是經(jīng)過改變微環(huán)境調(diào)節(jié)，即光驅(qū)動(dòng)的電子傳遞使H+向類囊體腔轉(zhuǎn)移，Mg2+則從類囊體腔轉(zhuǎn)移至基質(zhì)，引起葉綠體基質(zhì)的pH從7上升到8，Mg2+濃度增加。較高的pH與Mg2+濃度使Rubisco等光合酶活化。另一種是經(jīng)過產(chǎn)生效應(yīng)物調(diào)節(jié)，即經(jīng)過Fd-Td(鐵氧還蛋白-硫氧還蛋白)系統(tǒng)調(diào)節(jié)。FBPase、GAPDH、Ru5PK等酶中含有二硫鍵(－S－S－)，當(dāng)被還原為2個(gè)巰基(－SH)時(shí)表現(xiàn)活性。光驅(qū)動(dòng)的電子傳遞能使基質(zhì)中Fd還原，進(jìn)而使Td還原，被還原的Td又使FBPase和Ru5PK等酶的相鄰半胱氨酸上的二硫鍵打開變成2個(gè)巰基，酶被活化。在背地則相反，巰基氧化形成二硫鍵，酶失活。

4.為啥C4植物的光呼吸速率低？

答：(1)維管束鞘細(xì)胞中有高的CO2濃度C4植物的光呼吸代謝是發(fā)生在BSC中，由于C4途徑的脫羧使BSC中CO2濃度提高，這就促進(jìn)了Rubisco的羧化反應(yīng)，抑制了Rubisco的加氧反應(yīng)。

(2)PEPC對CO2的親和力高由于C4植物葉肉細(xì)胞中的PEPC對CO2的親和力高，即使BSC中有光呼吸的CO2釋放，CO2在未釋放出葉片前也會被葉肉細(xì)胞中的PEPC再固定。

第五章植物的呼吸作用

內(nèi)容概況

了解呼吸作用的概念及其生理意義；了解線粒體的結(jié)構(gòu)和功能；熟悉糖酵解、三羧酸循環(huán)和戊糖磷酸循環(huán)等呼吸代謝的生化途徑；熟悉呼吸鏈的概念、組成、電子傳遞多條途徑和末端氧化系統(tǒng)的多樣性；了解氧化磷酸化、呼吸作用中的能量代謝和呼吸代謝的調(diào)控；了解呼吸作用的生理指標(biāo)及其妨礙因素；掌握測定呼吸速率的基本辦法；了解種子、果實(shí)、塊根、塊莖等器官的呼吸特點(diǎn)和這些器官貯藏保鮮的關(guān)系，了解呼吸作用和光合作用的關(guān)系

名詞解釋

末端氧化酶(terminaloxidase)處于生物氧化一系列反應(yīng)的最末端的氧化酶。除了線粒體內(nèi)膜上的細(xì)胞群素氧化酶和抗氰氧化酶之外，還有存在于細(xì)胞質(zhì)中的酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶等。

巴斯德效應(yīng)(Pasteureffect)法國的科學(xué)家巴斯德(L.Pasture)最早發(fā)覺從有氧條件轉(zhuǎn)入無氧條件時(shí)酵母菌的發(fā)酵作用增強(qiáng)，反之，從無氧轉(zhuǎn)入有氧時(shí)酵母菌的發(fā)酵作用受到抑制，這種氧氣抑制酒精發(fā)酵的現(xiàn)象叫做巴斯德效應(yīng)。

呼吸商(respiratoryquotient，RQ)又稱呼吸系數(shù)，植物組織在一定時(shí)刻內(nèi)，放出二氧化碳的量與汲取氧氣的量的比值叫做呼吸商。

生長呼吸(growthrespiration)用來合成細(xì)胞組成成分以及舉行細(xì)胞分裂、分化和生長的那部分呼吸。種子萌發(fā)到苗期，生長呼吸占總呼吸比例較高，隨著營養(yǎng)體的生長，比例逐漸下落，而維持呼吸所占的比例增加。

呼吸躍變(respiratoryclimacteric)果實(shí)成熟過程中，呼吸速率忽然增高，然后又迅速下落的現(xiàn)象。呼吸躍變的產(chǎn)生與外界溫度和果實(shí)內(nèi)乙烯的釋放緊密相

關(guān)。呼吸躍變是果實(shí)進(jìn)入完熟的一種特征，在果實(shí)貯藏和運(yùn)