植物生理学:第四章 植物的光合作用_4
光合作用解释植物生理学
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光合作用解释植物生理学光合作用是指植物和一些原核生物能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。
这个过程是植物生理学中最为重要的过程之一,它不仅提供了植物所需的能量,同时也为氧气的产生做出了贡献。
在这篇文章中,我们将对光合作用进行详细的解释,深入探讨其在植物生理学中的重要性以及相关的生理学机制。
光合作用的基本原理光合作用发生在植物细胞中的叶绿体中。
它主要由两个连续的反应阶段组成,即光依赖反应和光独立反应。
在光依赖反应中,植物叶绿体中的光捕捉分子(如叶绿素)吸收光能,并将其转化为电子能。
这些高能电子经过一系列的电子传递反应,最终被用于产生三磷酸腺苷(ATP)和还原型烟酸腺嘌呤二核苷酸(NADPH)。
ATP和NADPH是后续反应所需的能量和电子供应来源,它们在光独立反应中发挥着重要作用。
在光独立反应中,植物利用光依赖反应产生的ATP和NADPH,将二氧化碳和水合成为葡萄糖等有机物质。
这一过程被称为卡尔文循环,其中包含一系列的化学反应,最终产生葡萄糖和其他有机物质。
葡萄糖可用于植物的生长和代谢,也可以在需要时进一步转化为其他有机物质,如淀粉、纤维素和脂肪等。
光合作用的生理学意义光合作用是植物生理学中最重要的过程之一,它不仅为植物提供了所需的能量,还产生了氧气。
以下是光合作用在植物生理学中的几个重要意义:能量供应光合作用通过产生ATP和NADPH(光依赖反应)以及合成葡萄糖(光独立反应),为植物提供了所需的能量。
这些能量被用于植物的生长、光合产物的合成以及其他代谢过程。
通过光合作用,植物能够利用太阳能将无机物质转化为有机物质,实现自身能量的供应。
氧气产生光合作用是地球上氧气的最主要来源之一。
在光合作用的过程中,水分子被氧化,并释放出氧气。
这种氧气的释放极大地影响了地球大气中氧气的浓度,为地球上的其他生物提供了必要的氧气供应。
环境调节光合作用对环境的调节起到了重要作用。
通过调控光合作用速率,植物能够响应外界环境的变化,并对抗一些有害因素。
植物生理学之 第四章 植物的光合作用
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第四章植物的光合作用一、名词解释1.光合作用2.光合午休现象3.希尔反应4.荧光现象与磷光现象5.天线色素6.光合色素7.光合作用中心8.光合作用单位9.红降现象10.双光增益现象11.C3途径12.C4途径13.光合磷酸化14.非环式光合磷酸化l5. 量子效率16.暗反应17.同化力18.光反应19.CAM途径20.光呼吸21.表观光合速率22.光饱和点23.光补偿点24.CO2饱合点25.CO2补偿点26.光能利用率27.瓦布格效应28.原初反应29.碳素同化作用30.叶面积指数二、将下列缩写翻译成中文1.CAM 2.Pn 3.P700 4.P680 5.LHC 6.PSl 7.PSⅡ8.PQ 9.PC 10.Fd 11.Cytf12 12.RuBP 13.3-PGA 14.PEP l5.GAP 16.DHAP 17.OAA 18.TP 19.Mal 20.ASP 21.SBP 22.G6P 23.F6P 24.FDP 25.LAI 26.X5P 27. Fe-S 28. Rubisco 29.P* 30.DPGA三、填空题1.叶绿体的结构包括______、______、______和片层结构,片层结构又分为_____和______。
2.光合色素可分为______、______、______三类。
3.叶绿素可分为______ 和______两种。
类胡萝卜素可分为______和______。
4.叶绿素吸收光谱的最强吸收带在______ 和______。
5. 光合作用原初反应包括光能的______过程。
6. 叶绿体色素中______称作用中心色素,其他属于______。
7. 缺水使光合速率下降的原因是______、______、______。
8. 卡尔文循环中,同化1分子CO2需消耗______分子ATP和______ 分子NADPH+H+。
9. 高等植物CO2同化的途径有______、______、______三条,其中最基本的是______。
植物生理学光合作用课件
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类型
非环 式电 子传 递
环式 电子 传递
原初电子供体P 原初电子受体A 次级电子供体D 蛋白质
维持微环境
直接供给电子的物质
光化学反应
D·P ·A
h→ v
* D· P ·A
++
-
-
→ D·P ·A →D ·P ·A
由光引起的反应中心色素分子与原初 电子受体、供体间的氧化还原反应
二、电子传递与光合磷酸化+来自ee-e eD ·P ·A
场所:光合膜 特点:受光促进,不受温度影响
光化学反应
激发态
第二单线态
放热
第一单线态
放荧 热光
放热
磷 光
Chl
三线态
基态
吸收光能
基态
激发态
第一单线态 第二单线态 第一三线态
第一单线态Chl分子的去向:
放热
发射荧光(溶液) 进入第一三线态
浪费!
光化学反应 (活体)
第二单线态Chl分子不能直接用于光合作用
吸收光谱---
PSI和PSII串联
二处逆电势梯度 PQ穿梭(ΔμH+ )
(三)水的光解和放氧 P156 光
2H2O* + 2A 叶绿体 2AH2 + O2*
氧化剂
----希尔反应
(四)光合磷酸化
1.概念 P158
条件--光下 部位--叶绿体 原料--ADP+Pi 产物--ATP
2.类型
驱动力---ΔμH+
一、原初反应
场所:光合膜
特点:速度快,需光
概念:P152
光能吸收
植物生理学—光合作用4
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羧化阶段 carboxylation
还原阶段 reduction
再生阶段 regeneration
1. 羧化阶段:
也称CO2 的固定,即通过羧化反应将游离的 CO2 固定在有机物上。
* CO2 的受体是:RuBP
(2)NAD-苹果酸酶型(NAD-ME型)线粒体脱羧
(3)PEP羧激酶型(PCK型)细胞质脱羧
3、Calvin循环与PEP再生
Mal或Asp从叶肉细胞运送到维管束鞘细胞后, 脱羧放出CO2,在鞘细胞叶绿体中经Calvin循环 固定还原为碳水化合物。
C4- 二羧酸脱羧后产生的C3酸(丙酮酸或丙氨酸)
* 催化的酶是:RuBPCase(Rubisco)
* 第一个稳定性产物:
3-磷酸甘油酸,PGA(C3化合物)
1. 羧化阶段
CO2还原为三碳化合物
2. 还原阶段
将PGA还原成磷酸甘油醛(GAP) ——三碳糖。 该阶段要消耗同化力——ATP和NADPH+H+
DPGA
GAP
GAP可能通过叶绿体内膜上的“磷酸运转器” ,运到细胞质 中去合成蔗糖,也可以在叶绿体的间质中合成淀粉,暂时积累。
5. 叶绿体内反应
•甘油酸在叶绿体内经甘油酸激酶催化形成 PGA,参与到C3途径,补充RuBP。
光呼 吸代 谢途 径及 其在
细胞
中的 定位
三、光呼吸的意义
光呼吸的特点 (1)三种细胞器协同完成,不经过呼吸电子传递链, 能量以热能形式放出,同时还要消耗ATP,是一 个耗费能量的过程,而非释放能量; (2)整个氧化过程中,吸收O2 发生在叶绿体和过氧 化物体,放出CO2在线粒体; (3)光呼吸是一个消耗物质的过程,消耗了光合作 用CO2固定量的1/4,甚至一半。 对于这种能量和物质的浪费行为是否有意义? 而且产生的NH3也必须立即用于合成Glu,以 免积累造成毒害。
2012版 张继树《植物生理》 课后习题与解答
![2012版 张继树《植物生理》 课后习题与解答](https://img.taocdn.com/s3/m/39f2bca4b0717fd5360cdc17.png)
张继树《植物生理学》各章问题与解答第一章植物细胞的结构与功能1.原核细胞与真核细胞各有何特点?○1.真核细胞核原核细胞最大的特点就是,原核细胞没有细胞核,而只有一条裸露的DNA组成的拟核。
真核细胞有严密的细胞核结构。
○2.真核细胞的DNA较为复杂,DNA除了编码区和非编码区之外,编码区内还存在外显子和内含子。
原核细胞就是编码区和非编码区之分。
○3.原核细胞细胞质中没有什么复杂的细胞器,一般只有核糖体之类。
而真核细胞具有多种细胞器,如:线粒体,高尔基体,内质网等等。
○4.原核细胞中含有一些游离在细胞质中的环状DNA分子(质粒),而真核细胞的细胞质基因存在于线粒体和叶绿体之中。
2.典型的植物细胞与动物细胞在结构上的差异是什么?这些差异对植物生理活动有什么影响?答:典型的植物细胞中存在大液泡和质体,细胞膜外还有细胞壁,这些都是动物细胞所没有的,这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环境具有重要的作用。
例如大液泡的存在使植物细胞与外界环境构成一个渗透系统,调节细胞的吸水机能,维持细胞的挺度,另外液泡也是吸收和积累各种物质的场所。
质体中的叶绿体使植物能进行光合作用;而淀粉体能合成并贮藏淀粉。
细胞壁不仅使植物细胞维持了固有的形态,而且在物质运输、信息传递、抗逆防病等方面起重要作用。
3.原生质的胶体状态与其生理代谢有什么联系?答:原生质胶体有溶胶与凝胶两种状态,当原生质处于溶胶状态时,粘性较小,细胞代谢活跃,分裂与生长旺盛,但抗逆性较弱。
当原生质呈凝胶状态时,细胞生理活性降低,但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高,有利于植物度过逆境。
在植物进入休眠时,原生质胶体从溶胶状态转变为凝胶状态。
4.高等植物细胞有哪些主要细胞器?这些细胞器的结构特点与生理功能有何联系?答:高等植物细胞内含有叶绿体、线粒体、微管和微丝、内质网、高尔基体、液泡等细胞器。
这些细胞器在结构与功能上有密切的联系。
(1)叶绿体具有双层被膜,其中内膜为选择透性膜,这对控制光合作用的底物与产物输出叶绿体以及维持光合作用的环境起重要作用。
植物的光合作用
![植物的光合作用](https://img.taocdn.com/s3/m/06f933888ad63186bceb19e8b8f67c1cfad6eed8.png)
植物的光合作用植物的光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的生物化学过程。
光合作用是地球上生命存在的基础,也是维持生态平衡的重要环节。
本文将从光合作用的定义、过程、影响因素以及意义等方面进行探讨。
光合作用的定义光合作用是植物利用光能合成有机物质的过程,是一种光合成反应。
在光合作用中,植物通过叶绿素等色素吸收光能,将二氧化碳和水转化为葡萄糖等有机物质,并释放氧气。
光合作用是植物生长发育的重要能量来源,也是维持生态系统稳定的重要环节。
光合作用的过程光合作用主要包括光反应和暗反应两个阶段。
光反应发生在叶绿体的类囊体内,需要光能的参与,产生氧气和ATP、NADPH等能量物质。
暗反应则发生在叶绿体基质中,不需要光能直接参与,利用光反应产生的能量物质将二氧化碳还原为有机物质。
光合作用的影响因素光合作用受到光照、温度、二氧化碳浓度等因素的影响。
光照越强,光合作用速率越快;适宜的温度有利于酶的活性,促进光合作用进行;二氧化碳浓度的增加也能提高光合作用速率。
然而,过高或过低的光照、温度以及二氧化碳浓度都会对光合作用产生负面影响。
光合作用的意义光合作用是地球上生命存在的基础,通过光合作用,植物能够合成有机物质,为自身生长提供能量和物质基础,也为其他生物提供食物来源。
同时,光合作用释放的氧气也是维持地球大气中氧气含量的重要来源,有助于维持生态平衡。
此外,光合作用还能够净化空气、改善环境,对维护生态系统的稳定起着重要作用。
总结植物的光合作用是一项复杂而重要的生物化学过程,通过光合作用,植物能够利用光能合成有机物质,为生命的延续提供能量和物质基础。
光合作用不仅是植物生长发育的基础,也是维持生态平衡的重要环节。
因此,加深对光合作用的理解,有助于我们更好地保护和利用植物资源,促进生态环境的可持续发展。
现代植物生理学重点课后题答案
![现代植物生理学重点课后题答案](https://img.taocdn.com/s3/m/67de7a4f376baf1ffc4fad8f.png)
第一章植物细胞的亚显微结构和功能一、名词解释流动镶嵌模型与单位膜模型一样,膜脂也呈双分子排列,疏水性尾部向内,亲水性头部朝外。
但是,膜蛋白并非均匀地排列在膜脂两侧,而是有的在外边与膜脂外表面相连,称为外在蛋白,有的嵌入膜脂之间甚至穿过膜的内外表面,称为内在蛋白。
由于膜脂和膜蛋白分布的不对称,致使膜的结构不对称。
膜具有流动性,故称之为流动镶嵌模型。
共质体也叫内部空间,是指相邻活细胞的细胞质借助胞间连丝联成的整体。
质外体又叫外部空间或自由空间,是指由原生质体以外的非生命部分组成的体系,主要包括胞间层、细胞壁、细胞间隙和导管等部分。
二简答题1.原核细胞和真核细胞的主要区别是什么?原核细胞低等生物(细菌、蓝藻)所特有的,无明显的细胞核,无核膜,由几条 DNA 构成拟核体,缺少细胞器,只有核糖体,细胞进行二分体分裂,细胞体积小,直径为1~10μm 。
真核细胞具有明显的细胞核,有两层核膜,有各种细胞器,细胞进行有丝分裂,细胞体积较大,直径 10 ~100μm 。
高等动、植物细胞属真核细胞。
2、流动镶嵌模型的基本要点,如何评价。
膜的流动镶嵌模型有两个基本特征:(1)膜的不对称性。
这主要表现在膜脂和膜蛋白分布的不对称性。
①膜脂在膜脂的双分子层中外半层以磷脂酰胆碱为主,而内半层则以磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺为主;同时不饱和脂肪酸主要存在于外半层。
②膜蛋白膜脂内外两半层所含的内在蛋白与膜两侧的外在蛋白其种类及数量不同,膜蛋白分布不对称性是膜功能具有方向性的物质基础。
③膜糖糖蛋白与糖脂只存在于膜的外半层,而且糖基暴露于膜外,呈现出分布上的绝对不对称性。
(2)膜的流动性①膜蛋白可以在膜脂中自由侧向移动。
②膜脂膜内磷脂的凝固点较低,通常呈液态,因此具有流动性,且比蛋白质移动速度大得多。
膜脂流动性大小决定于脂肪酸不饱和程度,不饱和程度愈高,流动性愈强。
3、细胞壁的主要生理功能(1)稳定细胞形态和保护作用(2)控制细胞生长扩大(3)参与胞内外信息的传递(4)防御功能(5)识别功能(6)参与物质运输4、“细胞壁是细胞中非生命组成部分”是否正确?为什么?不是。
版 张继树《植物生理》 课后习题与解答
![版 张继树《植物生理》 课后习题与解答](https://img.taocdn.com/s3/m/9e20e66bc1c708a1294a4407.png)
张继树《植物生理学》各章问题与解答第一章植物细胞的结构与功能1.原核细胞与真核细胞各有何特点?○1.真核细胞核原核细胞最大的特点就是,原核细胞没有细胞核,而只有一条裸露的DNA组成的拟核。
真核细胞有严密的细胞核结构。
○2.真核细胞的DNA较为复杂,DNA除了编码区和非编码区之外,编码区内还存在外显子和内含子。
原核细胞就是编码区和非编码区之分。
○3.原核细胞细胞质中没有什么复杂的细胞器,一般只有核糖体之类。
而真核细胞具有多种细胞器,如:线粒体,高尔基体,内质网等等。
○4.原核细胞中含有一些游离在细胞质中的环状DNA分子(质粒),而真核细胞的细胞质基因存在于线粒体和叶绿体之中。
2.典型的植物细胞与动物细胞在结构上的差异是什么?这些差异对植物生理活动有什么影响?答:典型的植物细胞中存在大液泡和质体,细胞膜外还有细胞壁,这些都是动物细胞所没有的,这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环境具有重要的作用。
例如大液泡的存在使植物细胞与外界环境构成一个渗透系统,调节细胞的吸水机能,维持细胞的挺度,另外液泡也是吸收和积累各种物质的场所。
质体中的叶绿体使植物能进行光合作用;而淀粉体能合成并贮藏淀粉。
细胞壁不仅使植物细胞维持了固有的形态,而且在物质运输、信息传递、抗逆防病等方面起重要作用。
3.原生质的胶体状态与其生理代谢有什么联系? 答:原生质胶体有溶胶与凝胶两种状态,当原生质处于溶胶状态时,粘性较小,细胞代谢活跃,分裂与生长旺盛,但抗逆性较弱。
当原生质呈凝胶状态时,细胞生理活性降低,但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高,有利于植物度过逆境。
在植物进入休眠时,原生质胶体从溶胶状态转变为凝胶状态。
4.高等植物细胞有哪些主要细胞器?这些细胞器的结构特点与生理功能有何联系? 答:高等植物细胞内含有叶绿体、线粒体、微管和微丝、内质网、高尔基体、液泡等细胞器。
这些细胞器在结构与功能上有密切的联系。
(1)叶绿体具有双层被膜,其中内膜为选择透性膜,这对控制光合作用的底物与产物输出叶绿体以及维持光合作用的环境起重要作用。
植物生理学 4.光合作用
![植物生理学 4.光合作用](https://img.taocdn.com/s3/m/beaed0fc0b4e767f5bcfcecb.png)
组成:由核心复合体、 PS ΙΙ捕光复合体和放氧复合体 (OEC)组成。
核心复合体:由6种多肽组成。 其反应中心=Tyr+P680+pheo
捕光复合体:LHCΙΙ
放氧复合体:OEC,位于PS ΙΙ的类囊体膜腔表面,
由多肽和与放氧有关的锰复合体、氯和钙离子组
成。水在光照下经过PS ΙΙ的作用,发生水裂解,
(二)光系统
1 红降现象:
2 双光增益效应(爱默生效应): 3 光系统:光系统Ι (PS Ι )、光系统ΙΙ (PS ΙΙ ) PS I 为小颗粒,存在于基质片层和基粒片层的非垛叠区。 组成:反应中心P700、电子受体和PS Ι 捕光复合体三
部分组成。 光反应:适合长光波反应。
PS ΙΙ
其颗粒较大,受敌草隆抑制。存在于基粒片层的垛叠区。
(二)叶绿体的结构
叶绿体膜 外膜:透性大 内膜:透性小,主要控制物质进出的屏障。
组成:主要为可溶性蛋白质(酶)和其它代谢活跃的
基质
物质,呈高度流动性状态,具有固定二氧化碳
(间质)
的能力。(光合作用的暗反应即淀粉的形成与
贮存是在此进行的 。)
嗜饿颗粒(滴)(脂滴):是一类易与饿酸结合的颗
粒,其主要成分是亲脂性的醌类物质。功能是:
叶绿素a/叶绿素b=3/1 叶黄素/胡萝素=2/1
2 红色: 气温、可溶性糖、花色素(红色)
3 黄色:
叶绿素受破坏
光反应:在光下, 1 原初反应(指对光能的吸收、传递和转
在叶绿体的类囊
换的过程。)
体膜上进行的, 由光所引起的光
光 化学反应。实质
光能 原初反应
电能(电子)
(光量子)
2 电子传递和光合磷酸化(指把原初反应
植物生理学答案第二版
![植物生理学答案第二版](https://img.taocdn.com/s3/m/dcea09155a8102d276a22fb6.png)
植物生理学答案第二版【篇一:植物生理学_第六版_潘瑞炽_课后答案】xt>??????????????????????? 水势:(water potential)水溶液的化学势与纯水的化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得商。
渗透势:(osmotic potential)亦称溶质势,是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水势的水势下降值。
压力势:(pressure potential)指细胞的原生质体吸水膨胀,对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果,与引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。
质外体途径:(apoplast pathway)指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动,阻力小,移动速度快。
共质体途径:(symplast pathway)指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞的细胞质,形成一个细胞质的连续体,移动速度较慢。
渗透作用:水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
根压:(root pressure)由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。
蒸腾作用:(transpiration)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。
蒸腾速率:(transpiration rate)植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。
蒸腾比率:(transpiration ratio)光合作用同化每摩尔co2所需蒸腾散失的水的摩尔数。
水分利用率:(water use efficiency)指光合作用同化co2的速率与同时蒸腾丢失水分的速率的比值。
内聚力学说:(cohesion theory)以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力,保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。
水分临界期:(critical period of water)植物对水分不足特别敏感的时期。
第二章植物的矿质营养矿质营养:(mineral nutrition)植物对矿物质的吸收、转运和同化。
植物生理学第四章光合作用
![植物生理学第四章光合作用](https://img.taocdn.com/s3/m/b09a146b763231126edb11b2.png)
光合作用的全过程分为三大步骤:
①原初反应 ②电子传递和光合磷酸化
(光反应)
类囊体膜上进行
③碳素同化 (暗反应)基质中进行
光反应
光能的吸 收、
传递和转 换
电子传递和 光合磷酸化
ATP 形成同化力
NADPH
一、原初反应 原初反应指从光合色素分子被光激发开始到引
起第一个光化学反应为止的过程。
一、原初反应(primary reaction)
四、叶绿素的形成
1. 叶绿素的生物合成(图4-8) ⑴起始物质:谷氨酸或α-酮戊二酸; ⑵重要中间产物:δ-氨基酮戊酸(5-氨基酮戊
酸,原卟啉Ⅸ (protoporphyrin Ⅸ)等;
2. 影响叶绿素形成的条件 ① 光:原叶绿酸酯转变为叶绿酸酯需要光照;但强光下
叶绿素会被氧化. ② 温:最低温2℃、最适温30℃、最高温40℃,高温下
光合链始端是H2O光解产生电子,终端是还原NADP+ 产生NADPH+H+ 。
过程:H2O→PSⅡ复合体→PQ→Cytb6f复合体→ PC →PSⅠ复合体→Fd→NADP+(产生NADPH+H+)
⑶非循环式电子传递 (noncyclic electron transport)
定义:高能电子从H2O到NADP+的跨类囊体膜传 递途径是非闭合的,称为非循环式电子传递。
H2O
Cytb6f
环式光合电子传递
⑸假环式光合电子传递 (pseudocyclic electron transport)
H2O光解所产生的电子不是被NADP+接受,而 是传递给分子态氧(O2),形成超氧阴离子自由基 (O-·2)。
PSⅡ
O-·2 O2
植物生理学名词解释
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第一章植物的水分生理名词解释水势water potential:水溶液的化学势与纯水的化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商;渗透势osmotic potential: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;压力势pressure potential:细胞的原生质体吸水膨胀,对细胞壁产生一种作用,与此同时引起富有弹性的细胞壁产生一种原生质体膨胀的反作用力;质外体apoplast:由细胞壁及细胞间隙等空间组成的体系;共质体symplast:由穿过细胞壁的胞间连丝把细胞相连,构成一个相互联系的原生质的整体;渗透作用osmosis:水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象;根压root pressure:靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力;蒸腾作用transpiration:指水分以气体状态通过植物体表面从体内散失到体外的现象;蒸腾速率transpiration rate:植物在一定时间内单位面积蒸腾的水量;蒸腾比率transpiration ratioTR:蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO2物质的量比值;水分利用率water use efficiencyWUE:TR的倒数;内聚力学说cohesion theory:以水分具有较大的内聚力是以抵抗张力,保证由叶至根水柱不断来解释水分上升的学说;水分临界期critical period of water:植物在生命周期中,对水最敏感、最易受伤害的时期;简答1、2、从植物生理学角度分析“有收无收在于水”;①水是细胞质主要成分②代谢作用过程的反应物质③植物对物质吸收和运输的溶剂④保持植物固有形态第二章第三章植物的矿质营养名词解释矿质营养mineral nutrition:植物对矿物质的吸收、转运和同化;大量元素macroelement:植物对某些元素需要量相对较大大于10mmol/kg干重,C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg微量元素microelement:植物需要量极微小于10mmol/kg干重,稍多即发生毒害,Cl、Fe、B、Mn、Zn、Cu、Ni、Mo溶液培养solution culture:在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物;透性permeability:细胞质膜具有让物质通过的性质;选择透性selective permeability:质膜对各种物质的通过难易不一,有些容易通过,有些则不易或不能通过;胞饮作用pinocytosis:细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程;被动运输passive transport:离子或溶质跨过生物膜不需要代谢供给能量,是顺电化学势梯度向下运输的方式;主动运输active transport:离子或溶质跨过生物膜需要代谢供给能量,逆电化学势梯度向上进行运输的方式;转运蛋白transport protein:在叶绿体内膜上有很多运输蛋白;离子通道ion channel: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carrier:跨膜运输的内在蛋白,在跨膜区域不形成明显的孔道结构;单项运输载体uniport carrier:协助阳离子如K+、NH4+顺着电势进入细胞, 这是一种被动的单向传递体;同向运输器symporter:将溶质与H+同向转运过膜;反向运输器antiporter:将溶质与H+异向转运过膜;离子泵ion pump:利用ATP水解释放的能量,逆着电化学势跨膜转运离子,实际上是膜载体蛋白;生物固氮biological nitrogen fixation:某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程;诱导酶induced enzyme:植物本来不含某种酶,但在特定外来物质的诱导下可以生成这种酶;临界含量critical concentration:获得最高产量的最低养分含量;生物膜biomembranes:细胞的外周膜和内膜系统统称生物膜;简答题1、2、无土栽培技术在农业生产上有哪些应用无土栽培中用人工配制的培养液,供给植物矿物营养的需要;为使植株得以竖立,可用石英砂、蛭石、泥炭、锯屑、塑料等作为支持介质,并可保持根系的通气;多年的实践证明,大豆、黄豆、菜豆、豌豆、小麦、水稻、燕麦、甜菜、马铃薯、甘蓝、叶莴苣、番茄、黄瓜等作物,无土栽培的产量都比土壤栽培的高;3、4、在作物栽培时为什么不能施用过量的化肥怎样施肥才比较合理①作物根部细胞吸收矿质元素的离子载体和通道时有限的,当施肥过多,不仅会烧伤作物,而且植物也吸收不了;②充足的基肥,分期追肥,具体施肥时期和数量根据植株生长情况决定;5、6、叶子变黄可能是哪些因素引起的请分析并提出证明的方法①缺乏N、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn:N和Mg是组成叶绿素的成分,其他元素可能是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂,在叶绿素形成过程中起间接作用;可用溶液培养法或砂基培养法;②光照强度:光线过弱,会不利于叶绿素的合成,使叶片变黄;可以在同等条件下培养两份植株,一份维持原状,另一份在光线较弱的条件下培养,比较两份植株哪一份先出现叶片变黄的现象;第三章第四章植物的光合作用名词解释光合作用photosynthesis:绿色植物吸收阳光的能量,同化二氧化碳和水,制造有机物并释放氧气的过程;吸收光谱absorption spectrum:反映某种物质吸收光波的光谱;增益效应enhancement effect:因两种波长的光协同作用而增加光合效率的现象;光反应light reaction:必须在光下才能进行的,由光引起的光化学反应;碳反应carbon reaction:在暗处或光处都能进行的,由若干酶催化的化学反应;光合单位photosynthetic unit:结合于类囊体膜上能完成光化学反应的最小结构的功能单位;包括了聚光色素系统和光合反应中心;聚光色素天线色素light harvesting pigment:光系统中只收集光能并将其传递给中心色素,本身不直接参与光化学反应的色素;原初反应primary reaction: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;反应中心reaction center:在光合作用中,接受聚光性叶绿素的电子激发能,变成电荷分离的能量系统,是由具有特殊的叶绿素的蛋白复合体构成产生的电子和电子穴,为光合作用中电子传递反应的动力;希尔反应Hill reaction:在光照下,离体叶绿体类囊体能将含有高铁的化合物还原为低铁化合物,并释放氧;光合链photosynthetic chain:在类囊体膜上的PS II和PS I之间几种排列紧密的电子传递体完成电子传递的总轨道;光合磷酸化photophosphorylation:叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨类囊体膜的质子动力势PMF,质子动力势就把ADP和无机磷酸合成ATP;光合速率photosynthetic rate:单位时间、单位叶面积吸收CO2的物质的量或放出O2,或积累干物质的质量;同化力assimilatory power:用于同化碳反应中的CO2的ATP和NADPH;卡尔文循环Calvin cycle:所有植物光合作用碳同化的基本途径,包括羧化阶段、还原阶段和更新阶段;C4途径C4-dicarboxylic acid pathway:C4植物的CO2同化的途径四碳二羧酸途径;光抑制photoinhibition:当光能超过光合系统所能利用的数量时,光合功能下降的现象;景天酸代谢途径crassulaceae acid metabolism pathway:有机酸合成日变化的代谢类型;光呼吸photorespiration:植物的绿色细胞依赖光照,吸收O2和放出CO2的过程;表观光合作用apparent photosynthesis:测定光合速率时,没有把叶子的线粒体呼吸和光呼吸考虑在内;真正光合作用real photosynthesis:表观光合作用+呼吸作用+光呼吸光饱和light saturation:当达到某一光强度时,光合速率不再增加;温室效应greenhouse effect:大气中的CO2能强烈吸收红外线,太阳辐射的能量在大气层中就“易入难出”,温度上升,像温室一样;CO2补偿点CO2 compensation point:当光合吸收的CO2量等于呼吸放出的CO2量,这个时候外界的CO2含量就叫做CO2补偿点;光补偿点light compensation point:同一片叶子在同一时间内,光合过程中吸收的CO2与光呼吸和呼吸作用过程中放出的CO2等量时的光照强度;光能利用率efficiency for solar energy utilization:植物光合作用所累积的有机物所含的能量,占照射在单位地面上的日光能量的比率;简答题1.2.一般来说,C4植物比C3植物的光合产量要高,试从它们各自的光合特征及生理特征比较分析;①②生理上,C4植物比C3植物的光合作用强,C4植物光合速率比C3植物快③④C4植物的CO2补偿点比C3植物低,C4植物耐旱性比C3植物强⑤⑥C4植物的光呼吸比C3植物低⑦⑧C4植物淀粉积累在维管束鞘薄壁细胞,叶肉细胞没有;C3植物淀粉积累在叶肉细胞,维管束鞘薄壁细胞没有;⑨⑩C4植物有花环型结构,C3没有第四章第五章植物的呼吸作用名词解释呼吸作用respiration:将植物体内的物质不断分解同时释放能量;有氧呼吸aerobic respiration:生活细胞在氧气的参与下,把某些有机物质彻底氧化分解,放出二氧化碳和水,同时释放能量的过程;无氧呼吸anaerobic respiration:在无氧条件下,细胞把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物,同时释放能量的过程;糖酵解glycolysis:细胞质基质中的己糖经过一系列酶促反应步骤分解成丙酮酸;三羧酸循环tricarboxylic acid cycle:糖酵解进行到丙酮酸后,在有氧的条件下,用过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解,直到形成二氧化碳和水为止;磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway:葡萄糖在细胞质基质和质体中可溶性酶直接氧化,产生NADPH和一些磷酸糖的酶促过程;生物氧化biological oxidation:有机物质在生物体细胞内进行氧化分解,生成二氧化碳、水和释放能量的过程;呼吸链respiratory chain: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体途径,传递到分子氧的总过程;解偶联uncoupling:呼吸链与氧化磷酸化的偶联遭到破坏的现象;氧化磷酸化oxidative phosphorylation:在生物氧化中,电子经过线粒体电子传递链传递到氧,伴随着ATP合酶催化,使ADP和磷酸合成ATP的过程;呼吸速率respiratory rate:在一定时间内所放出的二氧化碳的体积或所吸收的氧气的体积;呼吸商respiratory quotient:植物组织在一定时间内,放出二氧化碳的物质的量与吸收氧气的物质的量的比率;表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标;抗氰呼吸cyanide-resistant respiration:在氰化物存在下,某些植物呼吸不受抑制;ADP/O比:每传递两个电子到氧合成ATP的数量;交替氧化酶alternative oxidase:抗氰呼吸的末端氧化酶,可把电子传递给氧;底物水平磷酸化作用substrate level phosphorylation:由于底物的分子磷酸直接转到ADP而形成ATP;巴斯德效应Pasteur effect:氧有抑制酒精发酵的现象,即氧可以降低糖类的分解代谢和减少糖酵解产物的积累;末端氧化酶terminal oxidase:把底物的电子传递到电子系统的最后一步,将电子传递给分子氧并形成水或过氧化氢的酶;能荷energy charge:ATP-ADP-AMP系统中可利用的高能磷酸键的度量;温度系数temperature coefficient:由于温度升高10℃而引起的反应速率的增加; 第六章第七章植物同化物的运输胞间连丝plasmodesmate:连接两个相邻植物细胞的胞质通道,行使水分、营养物质、小的信号分子,以及大分子的胞质运输功能;压力流学说pressure-flow theory:筛管中溶液流运输是由源端和库端之间渗透产生的压力梯度推动的;韧皮部装载phloem loading:光合产物从韧皮部周围的叶肉细胞装到筛分子-伴胞复合体的整个过程;多聚体-陷阱模型polymer-trapping model:叶肉细胞合成的蔗糖运到维管束鞘细胞,经过众多的胞间连丝,进入居间细胞,居间细胞内的运输蔗糖分别与1或2个半乳糖分子合成棉子糖或水苏糖;韧皮部卸出phloem unloading:装载在韧皮部的同化物输出到库的接受细胞的过程;库强度sink strength:库容量×库活力配置allocation:源叶中新形成同化物转化为贮藏利用和运输用;分配partitioning:新形成同化物在各种库之间的分布;第八章第九章植物的次级代谢产物初级代谢产物primary metabolite:糖类、脂肪、核酸和蛋白质等光合作用的直接产物;次级代谢产物secondary metabolite:由糖类等有机物次级代谢衍生出来的物质;萜类terpene:存在自然界中、分子式为异戊二烯单位的倍数的烃类及其含氧衍生物;酚类phenol:芳香族环上的氢原子被羟基或功能衍生物取代后生成的化合物;生物碱alkaloid:通常含有一个含氮杂环,其碱性即来自含氮杂环;第十章第十一章细胞信号传导跨膜信号转换transmembrane transduction:信号与细胞表面的受体结合之后,通过受体将信号传递进入细胞内;信号signal:对植物来说,环境变化就是信号;受体receptor:能够特异的识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质;CaM钙调蛋白calmodulin:真核生物细胞中的胞质溶胶蛋白;细胞内受体intracellular receptor:位于亚细胞组分如细胞核;内质网以及液泡膜上的受体;细胞表面受体cell surface receptor:位于细胞表面的受体;蛋白激酶protein kinases:位于细胞表面的另一受体具有激酶的性质;第二信使secondary messenger:能将细胞表面受体接受的细胞外信号转换为细胞内信号的物质;级联反应cascades:通过多次的逐级放大使较弱的输入信号转变为极强的输出信号,导致各种生理响应的过程;双元系统two-component system:受体有两个基本部分,一是作为感应蛋白的组氨酸激酶HK,另一个是应答调控蛋白RR;泛素-蛋白酶体途径ubiquitin-proteasome pathway:泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3在泛素和靶蛋白结合中其重要作用,而26S蛋白酶体识别泛素化标记的蛋白质后,将其降解成为小片段多肽;第十二章第十三章植物生长物质名词解释植物生长物质plant growth substance:调节植物生长发育的物质;植物激素plant hormone:一些在植物体内合成,并从产生之处运送到别处,对生长发育产生显着作用的微量有机物;植物激素突变体phytohormone mutant:由于基因突变而引起植物激素缺陷的突变体;植物多肽激素plant polypeptide hormone:具有调节生理过程和传递细胞信号功能的活性多肽;生长素极性运输polar transport:生长素只能从植物学的形态学上端向下端运输;三重反应triple response:黄花豌豆幼苗对乙烯的生长反应,即抑制伸长生长矮化、促进横向生长加粗、地上部分失去负向重力性生长偏上生长;植物生长调节剂plant growth regulator:一些具有植物激素活性的人工合成的物质;植物生长促进剂plant growth promotor:促进分生组织细胞分裂和伸长,促进营养器官的生长和生殖器官的发育,外施生长抑制剂可抑制其促进效能;植物生长抑制剂plant growth inhibitor:抑制顶端分生组织生长,使植物丧失顶端优势,侧枝多,叶小,生殖器官也受影响;植物生长延缓剂plant growth retardator:一大类能够抑制植物茎部近顶端分生组织生长的化合物;简答题1、要使水稻矮壮分蘖多,在水肥管理或植物生长调节剂应用方面有何建议在水肥管理中,在氮、磷、硫、锌的肥料的使用中,要适量不能使用太多,使用太多利于伸长生长;在植物生长调节剂方面,使用三碘苯甲酸TIBA、氯化氯代胆碱CCC;第十四章第十五章植物的生长生理细胞周期cell cycle:细胞分裂成两个新细胞所需的时间;分化differentiation:分生组织的幼嫩细胞发育成为具有各种形态结构和生理代谢功能的成形细胞的过程;脱分化dedifferentiation:已有高度分化能力的细胞和组织,在培养条件下逐渐丧失其特有的分化能力的过程;酸生长假说acid-growth hypothesis:把生长素诱导细胞壁酸化并使其可塑性增大而导致细胞伸长的理论;细胞全能性totipotency:植物体的每个细胞都携带一套完整的基因组,并具有发育成完整植株的潜在能力;组织培养tissue culture:在控制环境条件下,在人工培植的培养基中,将离体的植物细胞、组织和器官进行培养的技术;极性polarity:在器官、组织甚至细胞中不同的轴向上存在某种形态结构和生理生化上的梯度差异;生长大周期grand period of growth:在茎的整个生长过程中,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慢以至停止;顶端优势apical dominance:顶芽优先生长,而侧芽生长受抑制的现象;相关性correlation:植物各部分之间的相互制约与协调的现象;光形态建成photomorphogenesis: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;暗形态建成skotomorphogenesis:暗中生长的植物幼苗表现出各种黄化特征;光敏色素phytochrome:吸收红光-远红光可逆转换的光受体;向光素phototropin:主要介导蓝光调节的器官与细胞器的运动反应;隐花色素cryptochrome:调节蓝光诱导的茎伸长抑制,还参与其他的幼苗去黄化反应、开花的光周期调节、生理钟以及花色素苷合成酶等基因表达调节;向性运动tropic movement:由光、重力等外界刺激而产生的,运动方向取决于外界的刺激方向;向光性phototropism:植物随光照入射的方向而弯曲的反应;向重力性gravitropism:植物在重力影响下,保持一定方向生长的特性;感性运动nastic movement:由外界刺激或内部时间机制而引起的,外界刺激方向不能决定运动方向;生理钟physiological clock:生物因对昼夜的适应而产生生理上有周期性波动的内在节奏;1.2.全面考虑,光对植物生长发育有什么影响光对植物生长的影响是多方面的,主要有下列几方面:①②光是光合作用的能源和启动者,为植物的生长提供有机营养和能源③④光控制植物的形态建成,即叶的伸展扩大,茎的高矮,分枝的多少、长度;根冠比等都与光照强弱和光质有关⑤⑥日照时数影响植物生长与休眠;绝大多数多年生植物都是长日照条件促进生长、短日照条件诱导休眠⑦⑧④光影响种子萌发,需光种子的萌发受光照的促进,而需暗种子的萌发则受光抑制,此外,一些豆科植物叶片的昼开夜合,气孔运动等都受光的调节; 第十章第十一章植物的生殖生理春化作用vernalization:低温诱导植物开花的过程;脱春化作用devernalization:在春化过程结束之前,如遇高温,低温效果会削弱甚至消除的现象;光周期photoperiodism:植物对白天和黑夜的相对长度的反应;光周期诱导photoperiodic induction:植物只需要在一定时间适宜的光周期处理,以后即使处于不适宜的光周期下,仍然可以长期保持刺激的效果;长日植物long-day plant:必须长于其临界日照长度的日照才能开花的植物;短日植物short-day plant:必须短于其临界日照长度的日照才能开花的植物;日中性植物day-neutral plant:在任何日照条件下都能开花的植物;临界日长critical day length:昼夜周期中诱导短日照植物开花所必需的最长日照或者诱导长日照植物开花所必需的最短日照;临界暗期critical dark period:在昼夜周期中,短日植物能开花所需的最短暗期长度,或长日照植物能够开花所必需的最长暗期长度;开花素成花素florigen:可以从一株植物传递到另一株植物的物质;自交不亲和性self-incompatibility:植物花粉落在同花雌蕊的柱头上不能受精的现象;第十二章第十三章植物的成熟和衰老生理呼吸跃变respiratory climacteric:当果实成熟到一定程度时,呼吸速率首先是降低,然后突然升高,之后又下降的现象;单性结实parthenocarpy:不经受精而雌蕊的子房形成无籽果实的现象;休眠dormancy:成熟种子;鳞茎和芽在合适的萌发条件下仍不萌发的现象;衰老senescence:细胞、器官或整个植株生理功能衰退,趋向自然死亡的时相;程序性细胞死亡programmed cell death:主动地、生理性的细胞死亡,死亡过程由细胞内业已存在的、由基因编码的程序控制;脱落abscission:植物细胞组织或器官与植物体分离的过程;生长素梯度学说auxin gradient theory:决定脱落的不是生长素绝对浓度,而是相对浓度,即离层两侧生长素浓度梯度起着调节脱落的作用;第十四章第十五章植物的抗性生理生物胁迫biotic stress:病害、虫害和杂草;非生物胁迫abiotic stress:寒冷、高温、干旱、盐渍、水等;植物抗性生理hardiness physiology:逆境对植物生命活动的影响,以及植物对逆境的抵御抗性能力;逆境stress:对植物产生伤害的环境;热激蛋白heat-shock protein:生物受到高温刺激后大量表达的一种蛋白;冷害chilling injury:在零上低温时,虽无结冰现象,但能引起喜温植物的生理障碍,是植物受伤甚至死亡的现象;冻害freezing injury:当温度降到零以下,植物体内发生冰冻,因而受伤甚至死亡的现象;盐害salt injury:土壤盐分过多对植物造成的危害;渗透调节osmoregulation:通过加入或去除细胞内的溶质,从而使细胞内外的水分相互平衡的现象;交叉适应cross adaptation: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的与不良反应之间的相互适应作用;低温胁迫low-temperature stress:低于植物最适生长温度下限的温度环境胁迫蛋白stress protein:在逆境条件下,植物关闭一些正常表达的基因,启动一些与逆境相适应的基因,形成的新的蛋白;温度补偿点temperature compensation point:当呼吸速率与光合速率相等时的温度;暂时萎蔫temporary wilting:靠降低蒸腾即能消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫;永久萎蔫permanent wilting:如果由于土壤已无可资植物利用的水,虽然降低蒸腾仍不能消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫;抗蒸腾剂antitranspirant:一些能降低蒸腾作用的化学药剂;植物防御素植保素phytoalexin:植物受侵染后才产生的一类低相对分子质量的抗病源微生物的化合物;。
植物生理学-第四章ppt课件
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第二节 叶绿体与光合色素
一、叶 绿 体
二、光合色素
1 分类
叶绿素类 (chlorophyll)
类胡萝卜素类 (carotenoid)
叶绿素类a
(蓝绿色)
叶绿素类b
(黄绿色)
磷 光
~ 31千卡
叶绿素分子受光激发时电子能量水平图解
叶绿素的生物合成
合成前体: ð- 氨基酮戊酸
合成途径:
合成条件:
光照 温度 矿质元素
光合作用的机理
原初反应
光
反 应 电子传递和
光合磷酸化
光能的吸收、传递与转换
(光能转换成电能)
基粒片层上
(电能 活跃的化学能)
暗 反 碳素同化 应
(活跃的化学能
H2O的光解和O2的释放,但不能形 成NADPH。(NADP+不足)
光合磷酸化机理
化学渗透学说(P. Mitchell 1961)
第四节 二氧化碳的固定与还原
• C3 途径(还原的戊糖途径、卡尔文循环
The Calvin cycle):C3植物
• C4 途径(C4 pathway)(四碳双羧酸途径):
电子传递和光合磷酸化(photophosphorylation) (电能转换成活跃的化学能)
两个光系统
光合链(“Z”链)
光系统 I : 光系统 II :
证明:“红降”现象 双光增益效应(爱默生效应Emerson effect)
光合电子传递链(“Z”链)
光合磷酸化
在光下叶绿体把光合电子传递与磷
photophosphorylation 酸化作用相偶联,使ADP与Pi形
植物生理学单元自测题
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植物生理学单元自测题第四章植物的光合作用一、填空题1.光合作用本质上是一个氧化还原过程。
其中是氧化剂,是还原剂,作为还原的氢的供体。
2.类囊体膜上主要含有四类蛋白复合体,即、、、和。
由于光合作用的光反应是在类囊体膜上进行的,所以称类囊体膜为膜。
3.反应中心色素分子是一种特殊性质的分子,其余的叶绿素分子和辅助色素分子一起称为色素。
4.叶绿体是由被膜、、和三部分组成。
叶绿体中起吸收并转变光能的部位是膜,而固定和同化CO2的部位是。
5.叶绿素对光最强的吸收区有两处:波长640~660nm的光部分和430~450nm的光部分;类胡萝卜素的吸收带则在400~500nm的光区。
6.光合作用可分为:反应、传递和磷酸化、以及等三个阶段。
7.原初反应包括光能的、和反应。
8.光合电子传递链呈侧写的形,电子的最终供体是,电子最终受体是。
9.根据电子传递到Fd后去向,将光合电子传递分为式电子传递、式电子传递和式电子传递三种类型。
10.C3途径是在叶绿体的中进行的。
全过程分为、和三个阶段。
11.核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶简称,它既能使RuBP与CO2起,推动C3碳循环,又能使RuBP进行反应而引起光呼吸。
12.C3途径形成的磷酸丙糖可运出叶绿体,在中合成蔗糖或参与其它反应;形成的磷酸己糖则可在中转化成淀粉而被临时贮藏。
13.光呼吸生化途径要经过体、体和体三种细胞器。
光呼吸的底物是。
14.C4植物的光合细胞有细胞和细胞两类。
15.C4植物是在同一和不同的完成CO2固定和还原两个过程;而CAM植物则是在不同和同一完成上述两个过程的。
二、选择题1.光合作用的原初反应是指光能转变成的过程。
A.电能 B.化学能 C.同化力 D.碳水化合物2.夜间,CAM植物细胞的液泡内积累大量的。
A.氨基酸 B.糖类 C.有机酸 D.CO23.与能量转换密切有关的细胞器是。
A.高尔基体与中心体 B.中心体与叶绿体 C.内质网和线粒体 D.线粒体和叶绿体4.光合碳同化的途径有。
植物光合作用
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植物光合作用
植物光合作用是植物通过光能转化为化学能的过程。
在光合作用中,植物利用叶绿素和其他色素吸收光能,将其转化为植物能够利用的化学能。
光合作用可以分为两个关键步骤:光能捕捉和光化学反应。
在光能捕捉阶段,叶绿素分子吸收光的能量,并将其转化为激发态。
这些能量激发态的叶绿素分子随后通过光能传递链传递能量,最终达到反应中心。
同时,水分子还被分解为电子、氧气和氢离子。
光化学反应阶段发生在反应中心。
激发态叶绿素分子的能量被用于驱动一系列的化学反应,其中最重要的是光合作用的核心反应——光化学还原和光化学氧化。
光化学还原产生的电子被用于合成ATP(三磷酸腺苷)和NADPH(辅酶NADP+还原型),这些物质是植物细胞中重要的能量和还原力来源。
而光化学氧化则是通过将电子从反应中心传递到电子接受者来产生氧气。
总的来说,植物光合作用通过将光能转化为化学能,为植物提供能量和还原力,同时释放氧气。
这个过程是植物生长和发展所必需的,也对整个生态系统的稳定性起着重要的作用。
《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案
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《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案一、名词解释1.光合作用(photosynthesis):通常是指绿色植物吸收光能,把二氧化碳和水合成有机物,同时释放氧气的过程。
从广义上讲,光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
2. 光合午休现象:指植物的光合速率在中午前后下降的现象。
引起光合"午休"的主要因素是大气干旱和土壤干旱。
另外,中午及午后的强光、高温、低CO2浓度等条件也会使光合速率在中午或午后降低。
3.希尔反应(Hill reaction):希尔(Robert.Hill)发现在分离的叶绿体(实际是被膜破裂的叶绿体)悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁),照光时可使水分解而释放氧气,这个反应称为希尔反应(Hill reaction) 。
其中的电子受体被称为希尔氧化剂(Hill oxidant)。
4. 荧光(fluorescence)和磷光(phosphorescence)现象:激发态的叶绿素分子回到基态时,可以光子形式释放能量。
处在第一单线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为荧光,而处在三线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为磷光。
5. 天线色素(antenna pigment):又称聚(集)光色素(light harvesting pigment),指在光合作用中起吸收和传递光能作用的色素分子,它们本身没有光化学活性。
6. 光合色素:指参与光合作用中光能的吸收、传递和原初反应的各种色素。
包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素。
可分为聚光色素与作用中心色素两类。
7. 光合作用中心:指在叶绿素或载色体中,进行光合作用原初反应的最基本色素蛋白结构,至少包括一个光能转换色素分子、一个原初电子受体和一个原初电子供体。
8. 光合单位(photosynthetic unit):最初是指释放1个O2分子所需要的叶绿素数目,测定值为2500chl/O 2。
若以吸收1个光量子计算,光合单位为300个叶绿素分子;若以传递1个电子计算,光合单位为600个叶绿素分子。
植物生理学-光合作用完整版本
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一个羧基在副环(E)上以酯键与甲醇结合—甲基酯化; 另一个羧基(丙酸)在D环上与植醇(叶绿醇)结合— 植醇基酯化; 非极性,亲脂,插入类囊体膜的疏水区,起定位作用。
叶绿素提取:
纯的有机溶剂不能打破叶绿体色素与蛋白质的联系,所以 必须用能与水混溶的有机溶剂并有少量水存在时,才能将 叶绿体色素提取出来。
人类面临 五大问题
人口 粮食 能源 资源 环境
依赖 光合生产
因此,深入探讨光合作用的规律,揭示光合作用的机理, 使之更好地为人类服务,愈加显得重要和迫切。
第2节 能量转换细胞器 —— 叶绿体
叶片是光合作用的主要器官, 叶绿体(chloroplast)是光合作用最重要的细胞器。
叶绿体的基本结构:
绿 490~ 550 230
黄橙红 550~ 585~ 640~ 585 640 700 212 196 181
远红 700~ 740 166
红外 >740
85 低
光合色素分子对光能的吸收及能量的转变示意图
基态:能量的最低状态 激发态:高能、不稳定状态
物质吸收光子→原子中的e重新排列→分子从基态跃迁到激发态 对于Chl分子: Chl + hγ= Chl* Chl*处于不同激发态:吸收红光→第一单线态;吸收蓝光→第二 单线态。第二单线态的能量>第一单线态。
荧光(fluorescence): 第一单线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光。
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 的现象。
叶绿素的荧光 (反射光下)叶绿素是叶绿酸的酯(叶绿酸是双羧酸,其中一个羧基被甲醇酯化, 另一个被叶绿醇酯化)。 叶绿素可以与碱起皂化反应而生成醇(甲醇和叶绿醇)和叶绿酸的盐, 产生的盐能溶于水中,用此法可将叶绿素与类胡萝卜素分开。
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叶的横断面
与叶面平行切片
上表皮
栅栏细胞
海绵组织细胞
棉花叶片的结构
(二)光合产物的输出
➢ 光合产物(蔗糖)从叶片中输出的速率会影响叶片的光合速率。
➢ 例如,摘去花、果、顶芽等都会暂时阻碍光合产物输出,降 低叶片特别是邻近叶的光合速率;反之,摘除其他叶片,只 留一张叶片与所有花果,留下叶的光合速率会急剧增加,但 易早衰。对苹果等果树枝条环割,由于光合产物不能外运, 会使环割上方枝条上的叶片光合速率明显下降。
(1)光强-光合曲线
图 26 是 光 强 - 光 合 速 率关系的模式图。
暗中叶片不进行光合 作用,只有呼吸作用释放 CO2 (图26中的OD为呼 吸速率)。
随着光强的增高,光 合速率相应提高,当到达 某一光强时,叶片的光合 速率等于呼吸速率,即 CO2 吸 收 量 等 于 CO2 释 放 量,表观光合速率为零, 这时的光强称为光补偿点。
二、内部因素
(一)叶的发育和结构
1.叶龄
新长出的嫩叶,光合速率很低。 其主要原因有: ➢ (1)叶组织发育未健全,气孔尚未 完全形成或开度小,细胞间隙小, 叶肉细胞与外界气体交换速率低; ➢ (2)叶绿体小,片层结构不发达, 光合色素含量低,捕光能力弱; ➢ (3)光合酶,尤其是Rubisco的含 量与活性低; ➢ (4)幼叶的呼吸作用旺盛,因而使 表观光合速率降低。
测定光合速率的方法
LI-6200光合作用分析系统
LCA-4光合作用分析系统
这些仪器能单人提着携带到野外工作,能测定光
合速率、呼吸速率、蒸腾速率、气孔导度等植物的生
理参数,同时还能测定环境中光强、温度、湿度等参
数,操作十分方便,用叶室夹一片叶,在操作面板上
按一下键,在数分钟内就能把上述参数测完并储存好。
➢比例阶段中主要是光强制 约着光合速率,而饱和阶段 中CO2扩散和固定速率是主 要限制因素。
图26 光强-光合曲线图解
A.比例阶段; B.比例向饱 和过渡阶段; C.饱和阶段
➢ 不同植物的光强-光合曲 线不同,光补偿点和光饱 和点也有很大的差异。
➢ 光补偿点高的植物一般光 饱和点也高,
➢ 草本植物的光补偿点与光 饱和点通常要高于木本植 物;
➢ 光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因:
(1)反馈抑制。例如蔗糖的积累会反馈抑制合成蔗糖的磷酸蔗 糖合成酶的活性,使F6P增加。而F6P的积累,又反馈抑制 果糖1,6-二磷酸酯酶活性,使细胞质以及叶绿体中磷酸丙 糖含量增加,从而影响CO2的固定;
(2)淀粉粒的影响。叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质 中淀粉的合成与淀粉粒的形成,过多的淀粉粒一方面会压迫 与损伤类囊体,另一方面,由于淀粉粒对光有遮挡,从而直 接阻碍光合膜对光的吸收。
➢ 阳生植物的光补偿点与光 饱和点要高于阴生植物;
➢ C4植物的光饱和点要高于 C3植物。
图27 不同植物的光强光合曲线
(2)强光伤害—光抑制
➢ 当光合机构接受的光能超过它所能利用的量时,光会引起光 合速率的降低,这个现象就叫光合作用的光抑制。
➢ 晴天中午的光强常超过植物的光饱和点,很多C3植物,如水 稻、小麦、棉花、大豆、毛竹、茶花等都会出现光抑制,轻 者使植物光合速率暂时降低,重者叶片变黄,光合活性丧失。
第七节 影响光合作用的因素
植物的光合作用受内外因素的影响,而衡量内外因素对光合 作用影响程度的常用指标是光合速率。
一、光合速率及表示单位
➢光合速率通常是指单位时间单位叶面积的CO2吸收量或O2的 释放量,也可用单位时间单位叶面积上的干物质积累量来表示。
CO2+ H2O 光 叶绿体 (CH2O) + O2
图26 光强-光合曲线图解
A.比例阶段; B.比例向饱和过 渡阶段; C.饱和阶段
➢在低光强区,光合速率随 光强的增强而呈比例地增加 ( 比 例 阶 段 , 直 线 A) ; 当 超 过一定光强,光合速率增加 就 会 转 慢 ( 曲 线 B) ; 当 达 到 某一光强时,光合速率就不 再增加,而呈现光饱和现象。 开始达到光合速率最大值时 的光强称为光饱和点,此点 以后的阶段称饱和阶段(直线 C)。
➢但随着幼叶的成长,叶绿体的 发 育 , 叶 绿 素 含 量 与 Rubisco 酶活性的增加,光合速率不断 上升;当叶片长至面积和厚度 最大时,光合速率通常也达到 最大值,以后,随着叶片衰老, 叶 绿 素 含 量 与 Rubisco 酶 活 性 下降,以及叶绿体内部结构的 解体,光合速率下降。
➢依据光合速率随叶龄增长出现 “低—高—低”的规律,可推测 不同部位叶片在不同生育期的 相对光合速率的大小。
CO2吸收量
干物质积累量 O2释放量
红外线CO2气体分析仪
改良半叶法 氧电极法
μmol CO2·m-2·s-1
mgDW·dm-2·h-1 μmolO2·m-2·s-1
1μmol·m-2·s-1=1.58mg·dm-2·h-1
通常测定光合速率时没有把呼吸作用(光、暗呼吸)以及呼吸释 放的CO2被光合作用再固定等因素考虑在内,因而所测结果实 际上是表观光合速率或净光合速率,如把表观光合速率加上光、 暗呼吸速率,便得到总光合速率或真光合速率。
➢C4 植 物 的 叶 片 光 合 速 率通常要大于C3植物, 这与C4植物叶片具有花 环结构等特性有关。
许多植物的叶 组织中有两种叶肉 细胞,靠腹面的为 栅栏组织细胞;靠 背面的为海绵组织 细胞。栅栏组织细 胞细长,排列紧密, 叶绿体密度大,叶 绿素含量高,致使 叶的腹面呈深绿色, 且其中Chla/b比值 高,光合活性也高, 而海绵组织中情况 则相反。
➢如处在营养生长期的禾谷类作 物,其心叶的光合速率较低, 倒3叶的光合速率往往最高; 而在结实期,叶片的光合速率 应自上而下地衰减。
2.叶的结构
➢叶 的 结 构 如 叶 厚 度 、 栅栏组织与海绵组织的 比例、叶绿体和类囊体 的数目等都对光合速ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 有影响。叶的结构一方 面受遗传因素控制,另 一方面还受环境影响。
三、外部因素
(一)光照
➢光是光合作用的动力,也是形成叶绿素、叶绿体以及正 常叶片的必要条件,光还显著地调节光合酶的活性与气 孔的开度,因此光直接制约着光合速率的高低。
➢光照因素中有光强、光质与光照时间,这些对光合作用 都有深刻的影响。
拍摄气孔开启的装置和实例
光诱导的气孔开启(每隔5分钟拍1张)
1.光强