高级植物生理学复习题2018-12-28

高级植物生理学复习题2018-12-28

1、试述质子驱动力的产生过程及其作用。

答：（1）质子驱动力的产生根据A TP的利用或形成主要包括以下两种类型：

第一种产生方式是，水解ATP产生。

质子泵通过水解ATP和PPi，把H+逆电化学势梯度泵入膜内，从而使得膜两测的电位不等，形成跨膜质子驱动力，该质子驱动力而后会驱动溶质的跨膜次级主动运输。如在液泡膜中的质子驱动力产生方式（H+-ATP 酶或H+-焦磷酸酶作用）。

第二种产生方式是，其他方式产生，但最终转化生成A TP。

如线粒体中氧化电子传递过程NADH释放的电势能在质子泵的作用下形成H+的电化学梯度，产生质子驱动力；再如类囊体膜光合电子传递过程中水分子裂解产生质子放在内囊体腔内，产生质子驱动力。最后线粒体和类囊体膜上产生的质子驱动力均利用ATP合成酶形成ATP。（H+-ATP酶作用）（2）作用：

是驱动次级主动转运的动力来源，是液泡成为植物细胞内离子平衡的调节器的重要原因；

为各种溶质(如阳、阴离子、氨基酸和糖类等)分子的主动跨膜转运提供了动力；

是驱动ATP生成最直接的因素；

为各种养分离子的跨膜运输提供动力；

有效的调节膜内外渗透压；

有效地减少高浓度离子对植株造成的毒害作用。

2、试述植物同化硝态氮的过程。

答：植物吸收的硝态氮必须在体内经代谢还原同化成有机氮化合物才能被植物进一步加以利用。因为蛋白质的氮呈高度还原状态，而硝酸盐的氮却是呈氧化状态的。NO3-采用主动运输的方式通过细胞膜，植物体内NO3-的还原反应是在细胞基质中（根部或叶片中）进行的。

一般认为，硝酸盐还原按以下步骤进行：

第一步，NO3-在NR（硝酸还原酶）的作用下被还原成亚硝酸盐。电子从NAD(P)H经FAD、细胞色素b557传至Mo，最后还原NO3-为NO2-。

第二步，NO3-还原为NO2-后，NO2-被迅速转运到质体中，亚硝酸盐再经过NiR（亚硝酸还原酶）催化还原生成NH4+。还原过程需要消耗H+，同时伴随产生OH-，部分OH-被排出体外，使外部介质pH升高。没有被还原的NO3-则临时贮存在液泡中。

植物直接吸收的NH4+与还原生成的NH4+一起进入谷氨酸合成酶(GOGA T)循环反应生成谷氨酸(Glu)和谷氨酰胺(Gln)；进一步转化为天冬氨酸(Asp)和天安酰胺(Asn)；最后形成体内其他所需的氨基酸或含氮化合物以供植物体的正常生长发育利用。

3、质膜NO3-转运系统的类型和作用特点。

答：植物体内存在着3个主要的NO3-吸收转运系统：

（1）高亲和力NO3-吸收转运系统(HATS)

作用特点：分为诱导型和组成型两种，诱导型对NO3-有较高的亲和力，Km和Vmax相对较高；组成型Km

和Vmax相对较低。

（2）低亲和力NO3-吸收转运系统(LATS)

作用特点：也存在诱导型继和组成型两种。表现出线性、无饱和的动力特征。

（3）双亲和力NO3-吸收转运系统。

当外界NO3-浓度较低时，根系吸收NO3-主要依赖于HATS；当外界NO3-浓度高于1mmol/L时，主要依赖于LATS。HATS和LATS存在相同的运输机制，都依赖H+共运输的转运系统。

4、土壤中磷的存在形式及植物根系对不同存在形式磷的吸收方式。

答：（1）土壤中磷元素存在两种形式：

①有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的20%~50%；

②无机态磷：根据溶解度分为水溶性磷、弱酸溶性磷、难溶性的无机磷化合物（占全磷50%—80%）。（2）植物对磷的吸收：主动吸收、被动吸收和胞饮作用。

吸收方式：植物主要吸收无机磷，有机磷需要转化才能被吸收，在无机磷中正磷酸盐是其吸收的主要形式。H2PO4-最易被吸收，HPO42-次之，PO43-几乎不被吸收。

植物在不同形态磷环境下，体内会形成相应的适应性机制。

①直接吸收偏磷酸和焦磷酸，被吸收后转化为正磷酸盐；

②直接吸收有机磷化合物。大麦、小麦和菜豆等作物能够吸收磷酸甘油和磷酸己糖，水稻能够吸收尿嘧啶、核苷酸和核酸。

③有的植物长有簇生根，簇生根能分泌质子、有机酸和酶类，从而活化土壤中难溶无机磷和有机磷，提高磷有效性，促进磷的吸收。

5、离子通道运输的特点。

答：离子通道是细胞膜上由通道蛋白形成的跨膜孔道结构，控制离子通过细胞膜。属简单扩散。

（1）顺电化学势梯度，不消耗能量，是一种被动的、单方向的跨膜运输；

（2）对离子有选择透过性，一种通道通常只允许某一离子通过；

（3）离子通过离子通道的扩散速率快，均在106个/s以上；

（4）通道蛋白多数不是持续开放的。通过对适应刺激做出响应控制开放与否。

6、植物逆境蛋白的产生及其与抗性的关系。

答：逆境蛋白是植物在各种逆境胁迫下诱导形成的或含量增加的蛋白质。逆境蛋白的产生是基因表达的结果，逆境条件使一些正常表达的基因被关闭，而一些与适应性有关的基因被启动，增强植物对逆境的适应性。从这个意义上讲，也是植物对多变外界环境的主动适应和自卫能力。

植物在逆境条件下合成的逆境蛋白主要有：

（1）热激蛋白（HSPs），可以和受热激伤害后变性蛋白质结合，维持它们的可溶状态或使其恢复原有的空间构象和生物活性。热激蛋白也可以与一些酶结合成复合体，使这些酶的热失活温度明显提高。

（2）低温诱导蛋白，亦称冷激蛋白，它与植物抗寒性的提高有关。由于这些蛋白具有高亲水性，所以具有减少细胞失水和防止细胞脱水的作用。

（3）水分胁迫蛋白，有利于降低细胞的渗透势和防止细胞脱水，提高植物的抗盐性和抗旱性。

（4）病程相关蛋白（PRs），与植物局部和系统诱导抗性有关，还能抑制真菌孢子萌发，抑制菌丝生长，诱导与其他防卫系统有关的酶的合成，提高其抗病能力。

（5）其他逆境蛋白，缺氧环境下植物体内会产生厌氧蛋白；紫外线照射会产生紫外线诱导蛋白；使用化学