高级植物生理完整版2014复习资料

高级植物生理学复习题1、试述质子驱动力的产生过程及其结果。

质子驱动力：质膜H+-ATP酶或液泡膜H+-ATP酶及液泡膜H+-焦磷酸酶在细胞质一侧水解ATP，同时把细胞质中H+泵至细胞外或液泡中，形成跨膜质子电化学势梯度，称为质子驱动力，是离子等溶质跨膜次级主动运输的主要动力。

PＭＨ＋—ATPase活动的结果：ＰＭＨ＋—ATPase水解ATP的活性位点位于细胞质一侧。

转运不停地进行，结果造成：(1)膜两侧形成H+化学势差（△pH）; (2)膜外正电荷堆积，产生了膜内外两侧的电势梯度差（△φ），使膜过极化。

将这两种能量合称为H+电化学势差（又称为质子动力势）。

2、试述植物吸收、同化硝态氮的过程。

A、硝态氮的吸收系统，有三个运输系统可分为两大类：低亲和系统（LATS）和高亲和系统（HATS）。

LATS可能是载体或是离子通道，HATS是H+/阳离子共向运转载体，能使质膜在结合硝态氮的瞬时去极化，这个去极化可为质膜H+-ATPase 所补偿。

HATS运转需要细胞提供能量，受胞内硝态氮消耗量调节，其活性依赖于质子电化势梯度。

B、对硝态氮的同化：硝态氮呈氧化态，带负电荷。

①细胞对它的吸收是一个逆电化学势梯度的耗能的主动吸收过程。

②被动吸收。

植物根细胞吸收硝态氮是高等植物同化氮素的第一步。

根系吸收的硝态氮，进入植物体后的去向有4个：①硝态氮被储藏在植物细胞的液胞中，对植物没有毒害作用；②或在根系或在叶片被还原同化为氨基酸；③通过质部被输送到地上部分；④一部分进入到细胞间隙。

C、硝态氮被还原的模式是：NO3-+8H++8e-→NH3+2H2O+OH-。

此过程由硝酸还原酶和亚硝酸还原酶催化，硝态氮→亚硝态氮→铵→谷氨酰胺→谷氨酸→其他氨基酸，该过程中的酶依次是硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、转氨酶。

3、试述质膜载体蛋白和离子吸收的关系。

载体蛋白又称为载体、透过酶或运输酶，是一类跨膜运输物质的内在蛋白。

在跨膜区域不形成明显的孔道结构。

当运输物质时，首先在膜一侧有选择的与离子(分子)结合，形成载体-离子（分子）复合物，载体蛋白构象发生变化，透过膜把离子（分子）释放到膜的另一侧。

主要有单向运输体、共向运输体和反向运输体，后二者参与主动运输。

离子泵一般指细胞膜上存在的ATP酶。

它催化ATP水解释放能量，驱动离子的转运。

ABC运输体包含多种类型，并且存在于各种有机组织中，但对其功能和结构了解不多。

4、试述质膜、液泡膜上跨膜离子运输蛋白的类型及功能。

膜转运蛋白，是生物膜上存在的执行离子跨膜运输过程的膜内在蛋白，也称为离子跨膜运输蛋白。

分为①通道)蛋白或离子通道，形成孔道；②载体蛋白—不形成孔道，和一定的分子或离子形成复合物；③离子泵—消耗ＡＴＰ，输送离子。

它催化ATP水解释放能量，驱动离子的转运．主要参与主动运输；④ABC运输体—消耗ATP，主要运输重金属离子、糖类、氨基酸等。

离子通道横跨膜两侧，是离子顺着电化学势差（梯度）、被动的单方向地跨膜运输的通道。

一种通道通常只允许适宜大小的分子和离子通过。

通道蛋白中有感受蛋白（sensor protein）或感受器，它可能通过改变其构象对适当刺激作出反应，并引起“孔”的开闭。

根据孔开闭的机制，分为对跨膜电势梯度产生感应和对外界刺激产生反应两类。

5、试述质膜H+-ATPase的生理功能。

H+-ATPase是植物细胞的“主宰酶”，由它建立的跨膜质子电动势是物质跨膜运送的原初动力，由此带动其它次级运输体系，如单向传递体，反向或同向传递体等的运转。

1.控制细胞内的pH，它是细胞pH的自动平衡装置2.提供溶质转运的动力。

3.控制细胞的伸长生长4.促进种子萌发5.参与植物极性生长过程6. 参与植物对逆境的反应和适应。

6、植物逆境蛋白的产生及其与抗性的关系。

在逆境条件下，植物关闭一些正常表达的基因，启动某些与逆境相适应的基因。

多种逆境都会抑制原来正常蛋白质的合成，同时诱导形成新的蛋白质，这些在逆境条件下诱导产生的蛋白质统称为逆境蛋白。

植物在逆境下合成逆境蛋白具有广泛性和普遍性，逆境蛋白可以在植物不同生长阶段或不同器官中产生；也可以存在于不同的组织中。

组织培养条件下的愈伤组织以及单个细胞在逆境诱导下也能产生逆境蛋白。

逆境蛋白可存在于细胞间隙、细胞壁、细胞核、细胞质以及各种细胞器中，特别是细胞膜上。

植物的抗性与细胞的生物膜系统的逆境蛋白有密切关系。

不同的逆境条件下可以诱导出不同的逆境蛋白，但是有些不同的逆境条件可能诱导出某些相同或相似的逆境蛋白。

如缺氧、干旱、盐渍和脱落酸处理等都能诱导产生一些热激蛋白，提高植物的抗热能力。

植物对不良环境的生理适应主要是以形成逆境蛋白、增加渗透调节物质和脱落酸含量等方式，以增强细胞对各种逆境的抵抗能力，提高生存能力。

7、植物的主动抗性的主要抗病因子及其作用。

植物的抗病性分为:主动抗病性（诱发型抗性）；被动抗病性（静止型抗性）。

前者是寄主植物对病原侵染主动作出的反应；后者是寄主植物本来就有的、预存性的。

（1）抗菌物质的产生1、重新合成：主要是指植物保卫素（phytoalexins）的合成。

植保素是植物受侵染而产生的一类低Mr的抗病原物的化合物。

植保素在植物体的积累有以下特点：①抗性与感性植株都可以积累植保素，但是抗性植株植保素形成的速度快，在感病初期就达到高峰，产生过敏性反应；②植保素只局限在受侵染的细胞周围积累，并不运输到其他部位。

在侵染细胞周围起化学屏障作用，阻挡病原菌的进一步侵染。

③病原物对植保素的诱导是非专一性的，致病的病原菌和非致病的小种都能诱导植保素的形成。

一些非生物的因子(如紫外光、重金属等)也可能诱导植保素形成。

2、原有组分转化：主要指由糖苷类化合物转化而成的抗菌物质。

3、诱导增加合成：受病原物侵染而增加合成的抗菌物质包括酚类化合物及其衍生物。

酚类、醌的作用包括：a、参与植物生长和细胞壁的形成。

b、对病原菌的磷酸化酶、转氢酶、果胶酶、8、抗病基因与防卫反应基因的功能。

防卫基因：直接或间接产物对病原增殖起限制作用；抗病基因：直接或间接产物与病原无毒基因产物认别，导致防卫基因的迅速表达。

R 基因产物（R 蛋白）识别 avr 基因编码蛋白（配体），识别后 R 蛋白再激活信号传导系统，从而启动植物的防卫反应来阻扰病原物的入侵。

R 基因应能迅速进化以适应病原新小种的出现。

识别、信号传递、进化是抗病基因必具的功能。

防卫反应基因的功能；在植物与病原物非亲和互作中，通过识别，信号传递和诱导防卫基因表达，从而使植物抗病行得到表现。

9、影响根系对水分吸收的因素有那些？(1)影响根系对水分吸收的外界因素1.1.土壤水分的有效性从上限（田间持水量，field capacity）到下限（土壤永久萎蔫点，permanent wiltin g coefficient）之间，土壤水是同等有效的；这一观点假定直到永久萎蔫点以前，植物的功能是不受土壤含水量（soil moisture）下降的影响；而到达永久萎蔫点后，植物的活动便突然受到抑制。

随着土壤含水量的下降，土壤水的有效性也在降低；而达到永久萎蔫点以前，植物可能已经受到水分协迫。

1.2.土壤阻力及根—土界面阻力土壤阻力对根系吸水的影响取决土壤的水分状况。

土壤充分供水时(土壤水势为0～0.13 MPa)，根径向导度最小，根系成为限制吸水的主要因子；中度土壤水分胁迫下(土壤水势为-0.12～-1.05MPa)，土—根界面导度最小，界面层阻力成为根吸水的主要限制因子；严重土壤干旱下(土壤水势低于-1.05 MPa)，土壤导度最小，土壤成为根系吸水的主要限制因子。

1.3.土壤溶液的浓度和成分土壤溶液浓度过高，其水势降低。

若土壤溶液水势低于根系水势，植物不能吸水，反而要丧失水分。

一般情况下，土壤溶液浓度较低，水势较高。

土壤溶液渗透势不低于-0.1MPa，对根吸水影响不大。

但当施用化肥过多或过于集中时，可使根部土壤溶液浓度急速升高，阻碍了根系吸水，引起“烧苗”。

盐碱地土壤溶液浓度太高，植物吸水困难，形成一种生理干旱。

1.4.土壤养分亏缺Radin和Boyer(1982)报告氮亏缺降低向日葵根透性近50%，导致白天叶膨压丧失和白天叶子扩张受到抑制。

1.5.土壤温度低温影响根系吸水的原因是：(1)原生质粘性增大，对水的阻力增大，水不易透过生活组织，植物吸水减弱。

(2)水分子运动减慢，渗透作用降低。

(3)根系生长受抑，吸收面积减少。

(4)根系呼吸速率降低，离子吸收减弱，影响根系吸水。

高温加速根的老化过程，使根的木质化部位几乎到达根尖端，根吸收面积减少，吸收速率也下降。

1.6.土壤通气在通气良好的土壤中，根系吸水性强；土壤透气状况差，吸水受抑制。

土壤通气不良造成根系吸水困难的原因主要是：(1)根系环境内O２缺乏ＣＯ２积累，呼吸作用受到抑制，影响根系吸水；(2)长时期缺氧下根进行无氧呼吸，产生并积累较多的乙醇，根系中毒受害，吸水更少；(3)土壤处于还原状态，加之土壤微生物的活动，产生一些有毒物质，这对根系生长和吸收都是不利的。

1.7.菌根菌根有外生的和内生的或小囊泡丛状菌根（VA菌根）。

菌根存在增加了吸收面积。

可减少水运入大豆的阻力。

可能增加树木实生苗的耐旱性。

(2)影响根系对水分收的内部因素2．1 径向阻力在土壤—植物系统中，从根土界面到根系木质部的水流沿径向途径转运，其阻力称为径向阻力，也称为根系的吸收阻力，在根阻力中占主导地位。

带有凯氏带的内皮层是径向途径上水分进入植物体的主要障碍。

2．2 轴向阻力除径向阻力外，水分在根内运动，还会遇到轴向阻力，也称为水分的传输阻力。

已明确轴向水流主要沿木质部管道运行，由于木质部主要由成熟的导管和管胞组成，所以水流阻力很小，与径向水流相比，常可忽略不计。

但在干旱的条件下根系木质部导管产生气泡所形成的栓塞会极大地降低根系的轴向导度。

10、植物AQP的可分为几类？简述其功能。

植物AQP根据其氨基酸序列的同源性以及其他结构特征可以分为4类：质膜膜内蛋白(plasma membrane intrinsic proteins，PIPs)液泡膜膜内蛋白(tonoplast membrane intrinsic proteins，TIPs)类Nodulin26(NOD26)膜内蛋白(Nodulin26一like MIPs，NIPs)小的基本膜内蛋白(small and basic intrinsic proteins，SIPs) 。

1）促进水分的跨膜快速运输。

植物体内的水分运输有3种不同的途径：质外体途径、共质体途径和跨细胞途径。

根据植物种类、生长状况、发育阶段的不同，不同的途径对整体各个部分的水分运输的贡献也不一样。

AQPs参与共质体和跨细胞途径运输，负责水分的快速跨膜转运。