植物生理学重点内容

一、水分代谢
一、名词解释
1.水势：每偏摩尔体积水的化学势。

即水溶液的化学势（μw）与纯水的化学势（μ0w）之
差（△μw），除以水的偏摩尔体积所得的商。

2.渗透势：由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水的水势。

3.自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。

4.束缚水：靠近胶粒而被胶粒束缚不易自由流动的水分。

5.渗透作用：水分子通过半透膜由水势高向低系统渗透
6.根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。

7.气孔蒸腾：通过气孔的蒸腾。

气孔是蒸腾过程中水蒸气由体内排到体外的主要出口。

8.蒸腾拉力：由于地上部分蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。

9.蒸腾作用：是指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶子）从体内散失到体外
的现象。

10.蒸腾速率：植物在单位时间内，单位面积通过蒸腾作用散失的水量。

11.蒸腾系数：植物制造1g干物质所需要消耗的水分量。

二、简述
1.水分在根内的运输途径。

土壤水分→根毛→根皮层→根中柱→根导管→茎导管
2.气孔运动的机理。

a)淀粉-糖互变学说：这个学说认为保卫细胞光合作用消耗CO2，细胞质内的ph增高，淀粉
水解为可溶性糖，保卫细胞水势下降，从周围的细胞中吸收水分，气孔便张开，在黑暗中则相反，气孔关闭。

b)钾离子吸收学说：K+离子进入保卫细胞是由于ATP质子泵的作用。

促进此泵活化的壳梭
孢素可以刺激气孔张开，抑制此泵活动的钒酸盐（VO3+）则抑制气孔张开。

c)苹果酸生成学说：细胞质中的淀粉通过糖酵解作用产生的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在
PEP羧化酶的作用下，与HCO3-作用，形成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸进入液泡，降低液泡水势，水分进入保卫细胞，使气孔张开。

3.试述蒸腾作用的生理意义。

1)引起被动吸水，是水分吸收和运输的动力
2)植物吸收和运输矿物盐类的动力（载体）
3)能降低植物体和叶片温度
4)蒸腾作用的正常进行，气孔开放，有利于光合作用CO2的固定
二、矿质营养
一、名词解释
必需元素：维持正常生命活动不可缺少的元素。

符合下列三个标准：①完成植物整个生长周期不可缺少的；②在植物体内的功能是不能被其他元素代替的；③直接参与植物
的代谢作用的。

离子通道：是细胞膜中由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。

载体运输：一些较大的分子（如葡萄糖）已不能通过膜上小孔进出细胞，需要在载体蛋白的帮助下才能跨膜运输。

这种在载体蛋白质帮助下的跨膜运输称为载体运
输。

载体运输根据运输过程有无能量消耗分为协助运输和主动运输两种。

泵运输：离子泵是存在于细胞膜上的蛋白质，它在有能量供应时可使离子在细胞膜上逆电化学势梯度主动地吸收。

离子泵能够在离子浓度非常低的介质中，吸收和富
集离子，致使细胞内离子的浓度与外界环境中相差很大。

初级主动运输：H+-ATPase执行的主动运输。

H+-ATPase利用ATP的能量跨膜转运H+, 形成跨膜H+电化学势梯度---质子动力（△μH+）。

又称为原初主动运转，原初主
动运转在能量形式上把化学能转为渗透能。

次级主动运输：依赖H+-ATPase建立的跨膜运输质子电化学梯度驱动其他离子或者小分子物质运输，实质上是共运输。

共运输：两种离子同时被跨膜运输，是逆着电化学势梯度进行的主动运输过程。

在这种主动运输的过程中能量来自于跨膜H+ 电化学势梯度，即质子动力（△μH+）。

二、问答题（Answer the follwing question）
1、简述植物必需矿质元素在植物体内的生理作用。

植物必须的矿质元素包括大量元素与微量元素。

大量元素10种：C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg、Si；
微量元素9种：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、Na。

生理作用：
细胞结构物质的组成部分，如N、P、S等；
植物生命的调节者，参与酶的活动，如钾离子钙离子；
起电化学作用，即离子浓度的平衡、氧化还原、电子传递和电荷中和，如钾离子亚铁离子氯离子；
作为细胞信号转导的第二信使，如钙离子。

有些大量元素同时具备上述两三个作用，大多数微量元素只具有酶促功能。

2、比较植物细胞水分吸收与矿质吸收的机制。

水分吸收：扩散、集流、渗透
矿质吸收：扩散、离子通道、载体蛋白、离子泵、胞饮胞吐
同：都有扩散，即顺浓度梯度运输。

根系对水分、矿质吸收的影响因素都有：温度、通气状况、溶液浓度
异：根系吸收水分、矿质的动力不同，水分——根压和蒸腾拉力，矿质——被动或主动过程。

3、影响植物吸收矿质元素的条件有哪些？
1）温度在一定范围内，根部吸收矿质元素的速率随土壤温度的增高而加快，因为温度影响了根部的呼吸速率，也影响主动吸收。

2）通气状况在一定范围内，氧气供应越好，根系吸收矿质元素就越多。

3）溶液浓度在外界溶液浓度较低的情况下，随着溶液浓度的增高，根部吸收离子的数量也增多，两者成正比。

4）氢离子浓度外界溶液的pH对矿物质吸收有影响。

三、光合作用
一、名词解释
1.原初反应：指光合作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程。

其中包含色素分子对光能的吸收、传递和转换的过程。

2.光合单位：光合膜中的光合色素（叶绿素、类胡萝卜素）和蛋白质分子集合体。

可捕获
光子向光系统Ⅰ或光系统Ⅱ的光反应中心传递光能。

3.爱默生效应：当红光和远红一起照射时光合速率远远大于它们分别照射时光合速率
的总和。

4.光饱和现象：光合速率随着光照强度的增强而增强，当达到某一光强度时，光合速率就
不再增加的现象
5.光呼吸：绿色植物组织的细胞依赖光照，吸收O2，释放CO2，并消耗能量的过程。

6.CO2补偿点：当光合吸收的二氧化碳量与呼吸放出的二氧化碳量相等时的外界的二氧化
碳浓度，称二氧化碳补偿点。

7.光系统：光合生物中，能够吸收光能，并将其转变为化学能的多蛋白质复合物。

分为光
系统Ⅰ和光系统Ⅱ，每一系统均由含叶绿素的捕光复合物和含叶绿素的反应中心所组成。

8.荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色（叶a为血红光，叶b
为棕红光）的现象。

9.光合磷酸化：光合作用中由光驱动并贮存在跨类囊体膜的质子梯度的能量把ADT和磷
酸合成ATP的过程。

10.红降现象：当光波波长大于685nm（远红光）时，虽然光量子仍然被叶绿素大量吸收，
但量子产额急剧下降的现象。

二、标出符号名称
1.PQ：质体醌
2.Chla叶绿素a
3.PSI：光系统I
4.PSII：光系统II
5.Cyt b/f：细胞色素b6f复合体
6.Fd：铁氧还蛋白
7.CF0-CF1：ATP合酶
8.PGA：3-磷酸甘油酸
9.RuBP：核酮糖-1，5-二磷酸
10.PEP：磷酸烯醇式丙酮酸
11.PC：质体蓝素
12.NAD(P)H：还原型辅酶II
13.PGAld：3-磷酸甘油醛
14.DPA：光反应中心（D 原初电子供体——Tyr酪氨酸残基，P 作用中心色素分子——绝
大多数a，A 原初电子受体——Pheo去镁叶绿素）
三、简述题
1.简要说明高等植物叶绿体色素的组成及其功能。

叶绿素（叶绿素a，叶绿素b）和类胡萝卜素（胡萝卜素，叶黄素）。

绝大部分叶绿素a分子和全部的叶绿素b具有收集和传递光能的作用。

少数特殊状态的叶绿素a分子有将光能转换为电能的作用。

类胡萝卜素也有收集和传递光能的作用。

还有防护叶绿素免收多余光照伤害的功能。

2.光合电子传递几种类型？
（1）非循环光和磷酸化：电子传递是一个开放的通路。

非循环光和磷酸化在基粒片层进行。

在光和磷酸化中占主要作用。

（2）循环光和磷酸化：电子传递是一个闭合的回路。

在基质片层内进行。

在高等植物中可能起着补充ATP不足的作用。

3.C3途径可分为几个阶段？每个阶段有何作用？
（1）羧化阶段：CO2和核酮糖-1,5-二磷酸在Rubisco（羧化酶）作用下，和CO2形成中间产物，再与一分子的水反应，形成2分子的含3个C原子的甘油酸-3-磷酸。

CO2固定成羧
酸
（2）还原阶段：
a)消耗光反应形成1 ATP、1 NADPH，完成光合贮能过程。

b)还原产物三碳糖——甘油醛-3磷酸G3P
（3）RuBP再生阶段：PGAld经过一系列的转变，再形成RuBP的过程。

RUBP重新生成4.为什么C4植物比C3植物的光呼吸低？
1)由于C4植物叶肉细胞中PEPCase对CO2的高亲和力，使CO2暂时固定并运送到
维管束鞘，提高鞘细胞中CO2/O2比，使其中的RUBPcase易于朝羧化方向进行
2)C4作用光呼吸在维管束鞘细胞中进行，一旦有少量CO2放出，即可被周围排列紧
密的叶肉细胞获得，被高亲和力的PEPcase固定，重新运往鞘细胞。

3)在维管束鞘细胞中的基粒缺乏PS2，因此不能产生氧，使光呼吸不宜进行。

因此
C4植物又称为低光合植物。

5.比较C3植物和C4植物的光合特征。

特征C3植物C4植物CAM植物
植物类型温带植物热带或亚热带植物干旱地区植物主要CO2固定酶RuBP case PEP case，RuBP case PEP case，RuBP case
CO2固定途径只有卡尔文
循环在不同空间分别进行C4
途径和卡尔文循环
在不同时间分别进行
CAM途径和卡尔文循环
最初CO2接受体RuBP PEP 光下RuBP；暗中PEP CO2固定的最初产物PGA OAA 光下PGA；暗中OAA
光合速率（mgCO2/dm2h）15~35 40~80 1~4
光合最适温度（℃）15~20 30~47 35
蒸腾系数（g水分/g干重）450~950 250~350 18~125 气孔张开白天白天晚上
7.简述C4植物光合速率高于C3植物的原因。

（1）C4植物-PEP羧化酶与CO2亲和力高。

C3植物与-RUBP羧化酶与CO2亲和力低。

（2）C4植物CO2补偿点低，C3植物CO2补偿点高。

（3）C4途径CO2泵作用，提高鞘细胞CO2浓度。

C4植物光呼吸维管束鞘细胞中进行，光呼吸极低；C3植物光呼吸叶肉细胞中进行，光呼吸较强。

四、呼吸作用
一、名词解释
1.有氧呼吸：
2.无氧呼吸
3.呼吸商：营养物质氧化过程中生成的二氧化碳与所消耗的氧量的容积比值。

4.生物氧化：有机物在生物体细胞内进行氧化分解，生成二氧化碳与水和释放能量的过程
5.抗氰呼吸：是指当植物体内存在与细胞色素氧化酶的铁结合的阴离子（如氰化物、叠氮
化物）时，仍能继续进行的呼吸，即不受氰化物抑制的呼吸。

6.呼吸链：呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子
传递途经，传递到分子氧的过程。

7.氧化磷酸化：物质在体内氧化时释放的能量供给ADP与无机磷合成ATP的偶联反应。

主要在线粒体中进行。

8.发酵：细菌和酵母等微生物在无氧条件下，酶促降解糖分子产生能量的过程。

9.交替氧化酶：抗氰呼吸（在氰化物存在下，某些植物呼吸不受抑制，这种呼吸称抗氰呼
吸）的末端氧化酶，可把电子传递给氧。

10.末端氧化酶：把底物的电子通过电子传递系统最后传递给分子氧并形成水或H2O2的酶
类。

11.糖酵解：胞质溶液中的己糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。

12.三羧酸循环：糖酵解进行到丙酮酸后，在有氧的条件下，通过一个包括三羧酸和二羧酸
的循环而逐步氧化分解，直到形成H2O和CO2为止。

13.P/O比：当一对电子经呼吸链传给O2的过程中所产生的ATP分子数。

实质是伴随
ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的分子数与消耗分子氧的氧原子数之比,称为P/O 比。

二、标出符号名称
UQ：泛醌
F0-F1
Cyt a/a3：细胞色素a/a3（细胞色素氧化酶）
FADH2：黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）递氢体
EMP：糖酵解途径
HMP：戊糖磷酸途径
PPP：戊糖磷酸途径
TCA：三羧酸循环
三、简述题
1.在呼吸作用中，糖的分解代谢有几条途径？分别发生于哪个部位？
糖酵解：胞质溶胶
戊糖磷酸途径：高等植物胞质溶胶和质粒
三羧酸循环：线粒体
2.试述线粒体内膜上电子传递链的组成。

1、复合体Ⅰ（complex I）也称NADH脱氢酶
将线粒体基质中的NADH+H+的1对电子即4个质子泵到膜间间隙,同时复合体也经过Fe-S 中心将电子转移给泛醌。

2、复合体Ⅱ（complex Ⅱ）又叫琥珀酸脱氢酶
是催化琥珀酸氧化为延胡索酸，并把H转移到UQ生成UQH2。

不泵出质子。

3、复合体III （complex III ）又称细胞色素bc1复合物,CoQ-细胞色素c 氧化还原酶;
在复合体Ⅲ和Ⅳ之间传递1对电子电子，泵出4个质子到膜间间隙。

4、复合体Ⅳ，又称细胞色素氧化酶，末端氧化酶，激发O2并与基质中的H+结合形成H2O，每传递一对电子时，有2个H+泵出。

5、复合体V 又称ATP合酶，由Fo和F1两部分组成，所以亦称为FoF1-ATP合酶，它能催化ADP和Pi转变为ATP。

3.植物细胞内1mol蔗糖/PGAld彻底氧化成CO2和H2O时，净得多少mol的ATP？60mol
六、植物生长调节物质
一、名词解释
1.植物激素：一些在植物体内合成，并从产生部位移动到作用部位，在低浓度下对植物的
生理过程起重要调节作用的有机物。

2.三重反应：乙烯对植物生长具有的抑制茎的伸长生长（矮化）、促进茎或根的横向生长
（加粗）、使地上部失去负向重力性生长（偏上生长）的三方面效应。

二、简述题
1．植物调控自身体内自由态IAA的途径有哪些？
根据植物体对自由生长素的需要程度，通过生物合成，生物降解，极性运输，束缚生长素与束缚物分离或结合和区室化等途径，使植物体内自由生长素呈稳恒状态，调节到一个适合生长的水平。

2．五大类植物激素的生理作用。

①生长素（IAA）：促进细胞和器官的伸长；引起植物的向性运动；
促进插条生根；与顶端优势有关；抑制离区形成。

②赤霉素类（GA）：促进细胞和茎的伸长；诱导α-淀粉酶的合成；
解除芽和种子的休眠；顶端优势（GA辅助）；诱导单性结实。

③细胞分裂素类（CTK）：促进细胞分裂和器官分化；解除顶端优势；
解除种子休眠；推迟器官衰老。

④脱落酸类（ABA）：促进休眠，促进脱落；抑制生长；提高植物的抗逆性（胁迫激素）。

⑤乙烯：促进脱落；促进果实成熟；三重反应：矮化、加粗、偏上生长；促进生根。

七、光形态建成
一、名词解释
1.光敏素：吸收红光-远红光可逆转换的光受体（色素蛋白质）称为光敏色素。

2.光形态建成：依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建
成。

八、植物生长与运动
一、名词解释
1.生长大周期：在茎（包括根和整株植物）的整个生长过程中，生长速率都表现出“慢
—快—慢”的基本规律，即开始时生长缓慢，以后逐渐加快，达到最高点，然后生长速率又减缓以致停止。

我们把生长的这三个阶段综合起来叫做生长大周期。

二、简述题
1．植物营养生长与生殖生长的相关性
1)基本统一：生殖生长所需养料大部分由营养生长提供
2)营养生长过旺消耗较多养分，便会影响到生殖器官的生长。

3)生殖器官生长同样影响营养器官生长
九、植物生殖生理
一、名词解释
1.春化作用：低温诱导植物开花的过程
2.临界日长：昼夜周期中诱导短日植物开花能忍受的最大日照或诱导长日植物开花所需要
的最短日照/暗期：在昼夜周期中短日植物能够开花所必须的最短暗期长度，或长日植物能够开花所必须的最长暗期长度。

3.长日植物：是指日照长度必须长于一定时数才能开花的植物。

4.长夜植物：是指日照长度必须短于一定时数才能开花的植物。

5.解除春化：在春化过程结束之前，如果遇到高温，低温效果会削弱甚至消除，这种现象
称为脱春化作用。

二、简述题
1．何为光周期现象？植物光周期反应的类型。

植物对白天和黑夜相对长度的反应现象。

1)短日植物：日照长度短于一定时数时才能开花，或花量较多（长夜植物），eg、烟草、
大豆、菊、水稻、棉花、美洲烟草等
2)长日植物：日照长度长于一定的时数时才能开花，或花量较多，（短夜植物），eg、小
麦、黑麦、甘蓝、天仙子、胡萝卜、芹菜等
3)日中性植物：在任何长度日照条件下都能开花。

eg 、西红柿、茄子、辣椒、四季花卉
等。

4)中日性植物：只能在一定长度的日照时开花。

eg、甘蔗、11.5～12.5h h，太长太短都不
利于开花
5)长短日植物：大叶落地生根花诱导-长日照，短日照-花器官形成
6)短长日植物：风铃草花的诱导是在短日照条件下完成，而花器官的形成要求长日照，
十、植物衰老和脱落
一、名词解释
1.呼吸跃变：当果实成熟到一定程度时，呼吸速率首先是降低，然后突然增高，最后又下
降，此时果实便进入完全成熟。

这个呼吸高峰，称为呼吸骤变。

二、简述题
1．果实成熟过程中有哪些生理生化变化。

①果实的生长：呈S型生长曲线
②呼吸跃变
③肉质果实成熟时色香味变化：果实变甜，酸味减少，涩味消失，香味产生，由硬变软，色泽变艳。

④果实成熟时蛋白质和激素的变化：果实成熟时，RNA含量显著增加；植物激素都是有规律地参加到代谢反应中。

十一、植物抗逆生理
一、名词解释
1.交叉适应：植物处于零上低温、高温、干旱或盐渍条件下，能提高植株对另外一些逆境
的抵抗能力，这种与不良环境反应之间的相互适应作用，称为植物中的交叉适应。

二、简述题
1．ABA提高植物抗逆性的生理机理。

（1）减少膜的伤害逆境会伤害生物膜，而脱落酸可能使生物膜稳定，减少逆境导致的伤害。

（2）减少自由基对膜的破坏延缓SOD和过氧化氢酶等活性的下降，阻止体内自由基的过氧化作用，降低丙二醛等有毒物质的积累，使质膜受到保护。

（3）改变体内代谢可使植物体增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质等的含量，从而使植物产生抗逆能力。

（4）减少水分丧失ABA促进气孔关闭，蒸腾减弱，减少水分丧失。

也可提高根对水分的吸收和输导，防止水分亏缺，提高抗旱、抗冷、抗寒和抗盐的能力。