上师大植物生理学作业答案V20

重点章节为光和作用，生长物质，生殖生理；考试大约有60%为作业题，10%为ppt上的，30%为实验设中涉及的实验, 尤其是以上三章)，另附上15年期中与期末试卷。

答：植物生理学是研究植物生命活动规律的科学。

研究的内容包括：植物的①物质与能量的转化：水分、矿质、光合和呼吸作用。

②信息传递与信号转导：信号转导、植物生长物质和光形态建成部分内容。

③生长发育与形态建成：生长、形态建成、生殖、成熟和衰老。

答：水分代谢的基本过程分为三个阶段，即水分的吸收、运输和散失。

①植物体对水分的吸收：A）植物细胞吸水主要有两种形式：一种是渗透性吸水，一种是吸胀性吸水。

未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水；形成液泡以后，细胞主要靠渗透性吸水。

还有第三种吸水方式叫代谢性吸水。

B）植物根系对水分的吸收：有主动吸水与被动吸水两种方式。

主动吸水的动力是根压，被动吸水的动力是蒸腾拉力。

②水分在植物体内运输的途径：土壤水分→根毛→根的皮层→根的中柱鞘→根的导管→茎的导管→叶柄的导管→叶脉的导管→叶肉细胞→叶肉细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气。

在这段过程中，一部分要经过活细胞即共质体进行，另一部分要经过死细胞即质外体进行。

③植物体内水分散失：植物散失水分的方式有两种：蒸腾与吐水。

蒸腾作用：水分以气态形式通过植物体表面散失到体外的过程叫做蒸腾作用。

途径有三种：皮孔蒸腾、角质层蒸腾和气孔蒸腾。

2 名词解释：1）自由水和束缚水；束缚水：靠近胶粒并被紧密吸附而不易流动的水分，叫做束缚水；自由水：距胶粒较远，能自由移动的水分叫自由水。

2）渗透作用和吸胀作用；渗透作用：渗透是扩散的特殊形式，即通过选择透性膜的扩散。

这种水分通过半透膜从高水势处向低水势处移动的现象称为渗透作用。

吸胀作用：是指亲水胶体吸水膨胀的现象。

未形成液泡的植物幼嫩细胞能够利用构成细胞壁的果胶和纤维素以及细胞中的蛋白质亲水胶体对水的吸附力吸收水分。

3）扩散、渗透和集流；扩散：是指物质分子从高化学势处向低化学势处均匀分布的现象。

动力是两点间的水势差。

对于短距离的物质运输有效。

不适用于长距离运输。

渗透：当溶液被膜分开为两个部分时，溶质无法跨膜运输，溶剂的跨膜扩散称为渗透。

渗透动力为膜两侧的水势差。

这是物质进入细胞的主要形式。

集流：由于压力差的存在而形成的大量分子集体运动的现象称为集流。

在多数情况下，植物体中集流的动力就是液体的水势差。

液体在植物体的导管和筛管中移动时，可以以集流方式移动。

这种方式速度快。

4）水孔蛋白在细胞膜上存在蛋白质组成的对水分特异的通透孔道。

定义为水通道蛋白，也称为水孔蛋白，存在于细胞膜和液泡膜上。

5）伤流和吐水；伤流：如果从植物的茎基部靠近地面的部位切断，可以看到在切面的木质部有液滴流出。

这种从受伤或折断的植物组织中溢出液体的现象，叫做伤流。

流出的汁液是伤流液。

吐水：没有受伤的植物如处在土壤水分充足，气温适宜，天气潮湿的环境中，叶片的尖端或边缘也有液体外泌的现象，这种现象称为吐水。

6）根压和蒸腾作用；根压：植物根系生理活动促使水分从根部上升的压力称为根压。

蒸腾作用：水分以气态形式通过植物体表面散失到体外的过程叫做蒸腾作用。

（〇蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量称为蒸腾拉力。

）7）共质体与质外体；共质体：所有细胞的原生质通过胞间连丝联系在一起形成的体系。

即组织的活性部分。

质外体：包括细胞壁、细胞间隙、细胞间层以及中柱内的导管。

水分可以自由通过。

它是不连续的、被内皮层隔开，导管在内皮层以内，其他部分在内皮层以外。

8）小孔律：蒸腾作用相当于水分通过一个多孔表面的蒸发过程。

而气体通过多个小孔表面的扩散速度不是与小孔的面积成正比，而是与小孔的周长成正比。

这就是小孔律。

9）水势：在植物生理学上，水势（water potential）是指每偏摩尔体积水的化学势。

在某种水溶液中，溶液的水势等于每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势差。

3 解释气孔开关机理的学说有那些？它们分别是如何改变保卫细胞的水势？答：①经典的淀粉—糖互变学说：在光下，保卫细胞进行光合作用，消耗使细胞pH升高，淀粉磷酸化酶便水解淀粉为葡萄糖－1－磷酸，细胞内葡萄糖浓度增高，水势下降，保卫细胞吸水，气孔张开。

在黑暗中，则相反，保卫细胞呼吸产生的使其pH值下降，淀粉磷酸化酶便把葡萄糖和磷酸合成为淀粉，细胞中可溶性糖浓度降低，水势升高，水分便从保卫细胞中排出，气孔关闭。

②光合作用促进气孔开放假说：在光下，保卫细胞进行光合作用，使保卫细胞可溶性糖浓度增加，渗透势降低，进而吸水使气孔张开。

③无机离子泵学说：A）在保卫细胞的质膜上存在内向和外向的通道（离子通道），还存在着/离子泵（ATPase）。

的吸收依赖于从膜内向外泌出。

B）白天光下，光合形成的ATP不断供给质膜上的/离子泵做功，促进从保卫细胞排出，则从外面进入保卫细胞，造成保卫细胞水势降低，促进吸水而使气孔张开。

并且发现/离子泵可以逆浓度吸收。

蓝光可以直接激活－ATPase，且效率很高。

C）夜间，光合作用停止，ATP供应停止， K+从保卫细胞中排出，水势升高，失水，气孔关闭。

④苹果酸代谢学说：A）在光下，保卫细胞中被利用，pH升高，从而活化了PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）羧化酶，它可催化由淀粉降解产生的PEP与结合形成草酰乙酸，并进一步被NADPH还原成苹果酸。

B）苹果酸解离为H+和苹果酸根，在/泵的作用下，与交换，保卫细胞内浓度增加，水势降低。

苹果酸根进入液泡与共同与保持电荷的平衡。

同时，苹果酸浓度的增加也可以降低水势。

夜间，过程逆转。

四种假说的本质都是通过保卫细胞渗透调节作用，保卫细胞中溶质增加，保卫细胞水势下降，从周围细胞吸水，气孔张开，反之，气孔关闭。

1）矿质营养：植物对矿质盐的吸收、转运和同化(以及矿质元素在生命活动中的作用)，叫做矿质营养。

2）离子通道、离子载体和离子泵；离子通道：是由细胞膜内在蛋白构成的进行离子跨膜运输的孔道。

由多肽链中的一些疏水性区段，在膜的脂质双层结构中形成跨膜孔道结构。

孔的大小及孔内表面电荷等决定了它对被转运溶质的选择性。

离子载体：又称透过酶或运输酶，是细胞膜中一类能与离子进行特异结合，并通过构象变化将离子进行跨膜运输的蛋白质。

离子泵：是一些具有ATP水解酶功能的载体蛋白。

是载体的一种，需要水解ATP提供能量，而且又是逆着电化学势梯度进行离子跨膜转运的载体。

3）膜电位：指细胞膜内外两侧的电位差。

通常内侧为负，外侧为正。

4）杜南平衡：当细胞内某些离子的浓度已经超过外界溶液该离子的浓度时，外界的离子仍然向细胞移动的现象。

5）单盐毒害和离子对抗；单盐毒害：溶液中只有一种矿质盐对植物起毒害作用的现象称为单盐毒害。

离子对抗：离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现象叫做离子对抗。

6）交换吸附：呼吸作用放出的和生成的，后解离成和,和分别与周围的阳离子、阴离子交换吸附而到达根细胞表面7）流动镶嵌模型：是指细胞膜的构造。

膜是流动的，不是静止的，它是不断适应细胞的生长活动而变化的。

膜由脂类双分子层与蛋白质组成，蛋白质分为两类：内在蛋白和外在蛋白（也叫嵌入蛋白）。

内、外在蛋白与膜的外表面相连，内在蛋白镶嵌在磷脂之间，甚至穿透膜的内外表面。

由于蛋白质在膜上的分布不均匀，膜的结构是不对称的。

具有流动性和选择透过性。

2 植物细胞跨膜吸收矿质元素的方式，有什么不同点？答：植物细胞吸收矿质元素的方式有主动吸收、被动吸收和胞饮作用。

其中主动吸收是植物吸收矿质元素的主要方式。

这几种方式的不同点有：主动吸收：由代谢提供能量，离子通过离子泵逆电化学梯度进行的转运过程。

与代谢密切相关，又称代谢性吸收。

被动吸收：不需要代谢提供能量，而使离子进入细胞的过程顺电化学梯度吸收物质的过程称为被动吸收，又称非代谢性吸收。

胞饮作用：需要代谢提供能量，通过细胞膜的内折将吸附在膜上的物质转移到细胞内的过程。

该过程是非选择性吸收。

3 植物细胞如何利用土壤中的硝酸盐？答：植物吸收硝酸盐，必须经过代谢还原才能被利用。

硝酸盐还原为氨基本上可分为两个阶段：一是在硝酸还原酶作用下，由硝酸盐还原为亚硝酸盐。

这是在细胞质中进行，由硝酸还原酶催化的。

光照能促进硝酸盐还原的过程；二是在叶绿体中的亚硝酸还原酶作用下，将亚硝酸盐还原为氨。

还原产生的或植物从土壤中吸收的，主要通过氨基化作用、转氨基作用等合成氨基酸，另一方面，也可形成酰胺作为贮存、运输形式，或解毒作用。

1）荧光和磷光；荧光：叶绿素分子从第一单线态回到基态，物质吸收光能后所发出的较长波长的光为荧光。

磷光：色素分子从三线态回到基态辐射出微弱的红光称为磷光。

2）光反应和暗反应；光反应：光反应是必须在光下进行的、由光引起的光化学反应；光反应是在类囊体膜(光合膜)上进行的。

暗反应：暗反应是在暗处(也可以在光下)进行的、由酶催化的化学反应。

暗反应是在叶绿体基质中进行的。

3）光合作用单位：一般来讲，250-300个聚光色素分子所聚集的光能传给一个反应中心色素分子。

这样，吸收与传递1个光量子到反应中心所需的起协同作用的色素分子,合称光合作用单位。

其中至少包括一个反应中心色素分子。

4）反应中心：反应中心(reaction center)是发生原初光化学反应的最小单位,它是由反应中心色素、原初电子受体、次级电子供体等电子传递体,以及维持这些电子传递体的微环境所必须的蛋白质等组成的。

5）光合磷酸化：叶绿体在光下由于光合作用电子传递（与电子传递偶联）把无机磷和ADP转化为ATP的过程,叫做光合磷酸化。

6）光呼吸和暗呼吸：光呼吸：绿色植物细胞在光照下不仅进行CO2的同化，而且存在依赖光的耗释放CO2的反应暗呼吸：是相对光呼吸而言的。

它是植物呼吸氧气和放出CO2的氧化还原过程。

它的呼吸底物为糖类、淀粉、脂肪、蛋白质和有机酸等。

这些底物被氧化还原为CO2和H2O。

在所有活细胞的细胞质和线粒体中进行。

7）光抑制：由于光照过强而引起光合机构损伤和光合速率下降的现象叫做光合作用的光抑制 ( 简称光抑制 )。

8）光饱和点和光补偿点：光饱和点：随着光强的升高，光合速率升高。

开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点。

光补偿点：随着光强的减弱,光合速率相应降低,当达到某一光强时，叶片的光合速率与呼吸速率相等,净光合速率为零。

这时的光强称为光补偿点。

9）“午睡”现象：气温过高,光照强烈,光合速率日变化呈双峰曲线,大的峰出现在上午,小的峰出现在下午,中午前后光合速率下降,呈现光合作用的“午睡”现象。

2 光合作用的概念、反应特点及其重要性。

答：概念：光合作用（photosynthesis）是指绿色植物吸收光能,把二氧化碳和水同化成有机物,同时释放氧气的过程。

反应特点：光合作用是一个氧化还原反应过程：A）H2O被氧化成分子态的氧；B）CO2被还原成糖；C）在反应过程中完成了光能到化学能的转变。