植物生理学50题-(答)

《植物生理学》50题生物工程学院张煜星1、简述植物生理学的研究内容及其相互关系。

(1)研究内容:第一,物质代谢-通过植物的水分代谢,.矿质营养,光合作用,呼等无机化合物合成为糖类,脂类,蛋白质,核酸,吸作用,研究植物如何利用水和CO2微生素,生理活性物质(植物激素等内源生长物质)和次生物质,以及这些物质的相互转化与分解;第二,能量转化-通过植物的光合作用和呼吸作用,研究植物如何将光能转化为电能,化学能,以及植物体内的活跃化学能[ADP与ATP,NAD(P)与NAD(P)H]的转化与利用;第三,形态建成-通过细胞分裂与伸长,研究组织的分化, 2器官的形成,株体的长大,以及内源物质与环境条件对形态建成的调节作用;第四,信息传递-主要研究除酶以外的微量活性物质(包括激素和第二信息物质)对植物生长发育的调节作用;第五类型变异-通过各种环境因子的影响,研究植物代谢类型与生理功能的相应变异.(2)相互关系:物质代谢与能量转化是形态建成的基础,信息传递是形态建成的前提,形态建成是物质代谢,能量转化与信息传递的必然结果,而类型变异则是植物适应各种环境条件的综合表现。

2、简述生物膜的生理功能生物膜的生理功能是：①分室作用：细胞通过膜系统不仅把细胞与外界环境隔开，而且把细胞内部分成许多微小区域，即形成各种细胞器，使细胞的生命活动有了明确分工，有条不紊地进行各种代谢过程，同时相互间又有联系，共同完成生理生化反应；②反应场所：细胞内的生化反应具有特异性，高效性，和连续性，使得某些代谢反应在膜上进行，前一反应的产物就是下一反应的底物，如呼吸链与光合链的电子传递；③吸收作用：细胞膜可通过简单扩散，杜南平衡，离子通道，离子载体，离子泵，胞饮作用与分泌等方式调控物质的吸收与转移；④识别功能：膜糖残基严格地分布于膜的外表面，好似"天线"和"触角"，能够识别外界的某些物质，并对外界的某些刺激产生相应的反应。

3、水势与细胞水势水势与细胞水势:在相同温度下，同一体系中每偏摩尔体积水与每摩尔体积纯水之间的自由能差值，叫水势。

由于细胞内存在各种可溶性物质、使水的自由能降低，此时细胞液的水势叫细胞水势。

公式为ψW=ψm+ψS+ψP。

其中，ψm （衬质势），亲水性物质对自由水束缚（水合作用）所引起的水势降低值；ψS （渗透势），溶质颗粒所引起的水势降低值；ψP（压力势），细胞吸水膨胀时细胞壁对细胞内含物产生的静水压而引起的水势增加值。

4、吸胀作用与渗透作用吸胀作用与渗透作用:构成原生质及细胞壁的亲水物质吸水膨胀的现象，叫吸胀作用；水分通过半透膜从高势区向低势区移动的现象，叫渗透作用。

5、试述水分对植物的作用生理作用：①原生质的重要组分，占70％～90％；②参与光合，呼吸等合成与分解的生化反应；③物质吸收与运转的溶剂；④充足的水是细胞分裂、伸长等生长过程的必要条件；⑤使植物保持挺立姿态；⑥水的理化性质有利于植物的生命活动：稳定原生质胶体，在导管内形成连续水柱，降低叶温，利用水生植物光合等。

生态作用：调节大气的温度与湿度；调节土壤的温度、通气、供肥、微生物区系。

6、一个细胞的ψS =-19MPa，ψP=9MPa，将其放入装有纯水的烧杯中。

在放入细胞的瞬间（t0）及达到平衡时（t1），试问杯中的水势和细胞的ψW，ψS，ψP各为多少，（假定细胞体积不变，杯中水的体积无限大）。

to时，杯中水ψW=0 ψS=0（纯水）细胞ψW=ψS+ψP=（-19）＋9＝-10MPa，t1时，杯中水ψW=0 ψS=0（纯水）细胞ψW=0（与杯中水达到平衡）ψS＝-19MPa体积保持不变：ψP=ψW-ψS=0-（-19）＝+19MPa7、一个细胞的ψW=-8MPa，初始质壁分离时ψS=-16MPa。

设该细胞在初始质壁分离时比原来体积小4％。

试计算原来时的ψS、ψP。

根据公式P0V＝P1V1其中，V0＝100％ V1＝1－4％＝96％ P1＝ψS＝－16MPaP 0=P1V1/V=（-16）×96%/100%=15.36 MPa细胞原来ψs=-P=-15.36 MpaψP=ψW-ψS=(-8)+15.36=7.36 Mpa 8、生理酸性盐生理酸性盐:由于根系选择性吸收而导致溶液酸性升高的盐。

例如（NH4）2SO4，植物吸收NH4+多于SO42-,致使溶液酸度增强9、单盐毒害单盐毒害：把植物培养在某种单一的盐溶液中，即使是植物必需的营养元素，不久便会发生根系停止生长、细胞破坏，最后死亡，此即为单盐毒害。

10、列举出10种元素，说明它们在光合过程中的作用。

．①N：叶绿素、Cyt类。

酶类、光合膜等的组分，参与光反应和暗反应。

②P：同化力（ATP、NADPH2）的组分，参与光反应与暗反应，尤其是在光合碳循环中的中间产物均含磷酸基，与淀粉合成有关的ADPG，与蔗糖合成有关的UDPG与C3环代谢调节有关的Pi运转。

③K：调节气孔开放运动，以利CO2进人叶绿体，合成有机物和促进光合产物运输。

④Mg：叶绿素组分，参与光反应（光能的吸收、传递与转换）；某些酶的激活剂，参与暗反应；作为2H+的对应体，形成跨膜的质子动力势差（Δpmf）。

⑤Fe：Cyt类、Fd．Fe－S蛋白的组分，促进叶绿素合成，参与光反应。

⑥Cu：PC组分，稳定叶绿素，参与光反应。

⑦Mn：参与O2的释放（水的光解）。

⑧S：Fe－S蛋白组分，光合膜组分，酶蛋白组分，参与光、暗反应。

⑨B：参与UDPG的生成，以利蔗糖合成；与糖分子结合，以利光合产物运输。

⑩Cl：参与光合放O2。

（11）Zn：碳酸酥酶的组分，促进CO2的同化。

11、请设计一实验，证明根系吸盐是主动的生理过程。

主动吸收是植物消耗代谢能的生理过程，必然与呼吸作用有关。

采用水培法（营养液中加入一定浓度的32P）培养向日葵植株，分三种处理：一是正常条件，作为对照（CK），二是培养液中加根系呼吸抑制剂（如NaN3）（TR1）；三是培养液中加冰块（t=0℃）（TR2）。

处理后经过一段时间（1～2h），切断茎技，收集伤流，并分别测定伤流体积和伤流中32P的量。

结果是：CK伤流量最多，32P最多；TRl 与TR2的伤流量少于CK，伤流中的量也少于CK。

由此证明：呼吸强，产能多，吸收矿质也多。

12、已知某种植物的细胞内含有带电荷的不扩散离子，浓度为0.01mol.L-1。

如把这样的细胞置于Na+和Cl-浓度为0.01mol.l-1的溶液中，这时膜内Na+浓度均为0.01mol.l-1。

当达到杜南平衡时，膜内Na+是膜外Na+的多少倍（假设膜外体积等于膜内体积）。

设膜外NaCI浓度降低为XNa+外原一膜外原来Na+浓度 Cl-外原一膜外原来Cl-浓度Na+内原一膜内原来Na+浓度 Cl-内一膜内Cl-浓度根据定义，达到杜南平衡时，为：[Na+外原-X]·[Cl-外原-X]=[ Na+内原+X]·[Cl-内]代人相应数字，整理后X=0.012/0.03=0.003（mol.L-1）杜南平衡后，膜内Na+浓度=0.001＋0.003＝0．013（mol.L-1）膜外Na+浓度=0.01－0.003＝0.007膜内Na+是随外Na+的倍数=0.013/0.007=1.9（倍）13、浓缩效应与稀释效应:植物生长（即干物质积累）往往受阻于最亏缺的某种必需元素。

当缺乏某种必需元素时引起植物体内其它元素积累的现象，叫浓缩效应，如缺Mo时则NO3-积累；当补充这种必需元素后，而被积累的元素很快被利用，含量降低，这种现象叫稀释效应，如供Mo则NO3-被还原而为植物利用。

14、杜南平衡:细胞内可扩散的阴阳离子浓度乘积等于细胞外可扩散阴阳离子浓度乘积时的平衡。

15、氧化磷酸化氧化磷酸化：指底物脱下2H进入呼吸链中，利用氧化释放的能量，使ADP 与Pi结合生成ATP的过程。

16、底物磷酸化底物磷酸化：指底物降解过程中产生某些含P或含S的高能中间产物（PEP，琥珀酰CoA），将其所含能量用于ADP＋Pi结合生成ATP的过程。

17、说明呼吸作用与光合作用的关系。

总起来说，呼吸作用与光合作用是植物体内相互对立又相互联系的两大基本代谢过程。

二者的对立表现在，光合作用是将无机物（H2O和CO2）合成为有机物，蓄积能量；呼吸作用是将有机物分解为无机物（H2O和CO2），释放能量。

二者的联系表现在：①互为原料：呼吸作用的终产物CO2与H2O，是光合作用的原料，而光合作用的产物C6H12O6和O2又是呼吸作用的原料；②能量代谢：在呼吸与光合过程中，均有ATP与NAD（P）H2的形成，尤其ATP都是从不同来源的2H经电子传递体系（呼吸链或光合链）而形成的；③中间产物：虽然呼吸与光合的细胞定位不同，但PPP途径与 C3途径的中间产物基本一致，如在叶片中，其中的某些产物极有可能被交替使用。

18、试对暗呼吸与光呼吸进行比较①细胞定位：暗呼吸在一切活细胞的细胞质和线粒体中进行，光呼吸在叶肉细胞的叶绿体，过氧化体、线粒体中进行；②底物：暗呼吸为糖类，光呼吸为乙醇酸；③能量：暗呼吸伴有底物磷酸化和氧化磷酸而产生ATP，光呼吸则无ATP形成；④暗呼吸发生底物脱氢，而产生还原力NADH2和NADPH2；⑤CO2：两种呼吸都产生CO2但暗呼吸（有氧呼吸）CO2的产生只在线粒体，而光呼吸则是在叶绿体和线粒体；⑥中间产物：暗呼吸尤其PPP途径中间产物丰富，光呼吸中间产物却很少；⑦途径：暗呼吸有多条途径（如 EMP、TCA、PPP），而光呼吸只有乙醇酸循环一条途径；⑧光：暗呼吸对光无特殊要求，即有光无光照样进行，而光呼吸必须在光下才能进行；⑨意义：暗呼吸是植物生命活动过程中的物质代谢与能量代谢的中心，而光呼吸是植物对高光强条件下的一种主动适应，以便防止光氧化破坏。

19、若2mol果糖磷酸经线粒体彻底氧化，如果分别以细胞色素氧化酶和交替氧化酶为末端氧化酶时，所产生能量相差多少？（1）底物磷酸化形成ATP{TCA：1×2＝2{总计：3＋2＝5{EMP：1×2＝2（2）NADH2：{TCA：4×2＝8{总计：2＋8＝10（3）FADH2：TCA：1×2＝2如果以Cytaa3为末端氧化酶时，NADH2的P／0＝3；FADHZ的P／O＝2。

氧化磷酸化形成ATP：NADH2：10×3=30FADH2：2×2＝ 4总计：30＋4＋5＝39如果2mol果糖磷酸则为39×2=78ATP。

如果以交替氧化酶末端氧酶，NADH2的P／O＝1；FAD的P／O＝0（10×l＋5）×2＝30ATP78－30＝48ATP 相差48ATP20、光合磷酸化光合磷酸化指光下叶绿体把光合电子传递与磷酸化作用相偶联，使ADP与Pi形成ATP的过程。