中国科学院大学植物生理学植物生理学 第五章PPT课件
植物生理学ppt课件
2 简述有机物分配的特点。
3 请举例说明植物对环境信号反应的全过程。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
第七章 植物的生长生理
1 名字解释: 1)植物生长与分化;2)极性与再生作用;3) 组织培养;4)生长大周期与生长曲线;5) 根冠比;
第一章 植物的水分代谢
1 水分代谢的基本过程?
2 名字解释: 1)自由水和束缚水;2)渗透作用和吸胀作用; 3)扩散、渗透和集流;4)水孔蛋白;5)伤 流和吐水;6)根压和蒸腾作用;7)共质体 与质外体;8)小孔律;9)水势
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?
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2 简述生长素的作用机理。 3 简述植物激素间的相互关系。
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第六章 植物体内同化物的运输
分配与信号转导
1 名字解释: 1)代谢源与代谢库;2)植物体内的信号传导; 3)受体;4)第一信使和第二信使;5)转移 细胞
7 简述光抑制的防御途径。 8 请写出5种光合膜蛋白复合体的中英文名称。
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高级植物生理学课件第5章植物钾营养分子生理
发掘和利用钾高效利用基因资源
钾高效利用基因的发掘与鉴定
利用基因组学、转录组学和蛋白质组学等技术手段,发掘和鉴定与钾高效利用相关的基 因资源,为培育钾高效利用作物品种提供基因资源。
钾高效利用基因的分子育种应用
将发掘的钾高效利用基因通过基因工程手段导入主要农作物中,创制钾高效利用转基因 作物新品种,提高作物的钾吸收和利用效率,减少钾肥施用量,降低农业生产成本。
02 钾的吸收和转运机制
钾的吸收过程
根系吸收
钾主要通过植物根系以主动吸收 或被动扩散的方式进入植物体内。
离子通道
根系细胞膜上的钾离子通道是钾吸 收的重要途径,这些通道对钾离子 具有高度选择性。
载体蛋白
部分钾的吸收还需要依赖载体蛋白 的协助,这些载体蛋白能够特异性 地识别并结合钾离子,将其转运至 细胞内。
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钾对植物抗寒性的影响
钾能降低植物细胞液的冰点, 提高植物耐寒性。
钾能促进植物体内淀粉和糖 类的转化,为抗寒提供能量。
钾能增强植物细胞膜的稳定性, 减少低温对细胞膜的损伤。
05 植物钾营养分子生理的研 究方法
钾离子选择性电极技术
原理
利用钾离子选择性电极对钾离子的特异性响应,测量溶液中钾离子 的活度或浓度。
应用
在植物生理学中,该技术被广泛应用于测量植物组织、细胞及亚细 胞结构中的钾离子浓度,以研究钾营养对植物生长发育的影响。
优缺点
具有选择性好、灵敏度高、响应速度快等优点,但电极易受干扰物质 影响,需进行校准和维护。
分子生物学技术在钾营养研究中的应用
1 2
基因克隆与表达分析
通过克隆钾营养相关基因,研究其在不同钾浓度 下的表达模式,以揭示钾营养的分子调控机制。
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植物的生殖过程
植物的生殖过程包括配子形成、受精和 胚胎发育等阶段。在配子形成阶段,花 药和胚珠分别产生精子和卵细胞;在受 精阶段,精子和卵细胞结合形成受精卵 ;在胚胎发育阶段,受精卵经过一系列 细胞分裂和分化,最终形成成熟的种子 。
VS
植物的发育过程
植物的发育过程包括营养生长期、生殖生 长期和衰老期等阶段。在营养生长期,植 物主要进行细胞分裂和扩大,形成各种组 织和器官;在生殖生长期,植物进行开花 、结实等生殖过程;在衰老期,植物逐渐 失去生理功养的吸收与利用
矿质营养的种类
植物所需的矿质营养包括氮、磷、钾、钙、镁、硫等大量元素和 铁、锰、锌、铜、硼、钼等微量元素。
矿质营养的吸收方式
植物通过根系吸收土壤中的矿质营养,主要通过质流和扩散作用进 入根部细胞。
矿质营养的运输和利用
吸收的矿质营养通过木质部导管向上运输到叶片和其他组织,参与 植物的光合作用、呼吸作用等生理过程。
植物在不同环境条件下,能够通过生理调节来适应水分和 矿质营养的变化,以保证正常的生长和发育。
05
植物的生长与发育
植物生长的概念与特点
植物生长的概念
植物生长是指植物通过吸收和利用环境中的水分、养分和光照等资源,实现细 胞分裂、扩大和组织分化等过程,从而增加其体积和质量的过程。
植物生长的特点
植物生长具有持续性和阶段性,不同生长阶段具有不同的生长特点。例如,在 营养生长期,植物主要进行细胞分裂和扩大,而在生殖生长期,植物则主要进 行开花、结实等生殖过程。
根部吸收的水分通过木质部导管向上运输到叶片,同时水分也在其他组
织间进行横向运输。
02
水分吸收的主要方式
被动吸水和主动吸水。被动吸水是指在蒸腾作用下,水分通过渗透作用
中国科学院大学植物生理学课件:植物生理学-绪论部分
植物生理学发展、分化与壮大阶段
随着物理学和化学成就的不断取得及研究仪器与方法的改进, 使得分析结果更加精细和准确,植物生理学各个方面都有突破 性的进展。Carvin用14C跟踪技术和色谱扫描技术揭开数十年 不能解决的CO2固定还原之谜,60年代对C3、C4、CAM途径及光 呼吸的发现把光合作用推向一个崭新的阶段 中国植物生理学起步较晚,发展缓慢。并且实验性植物生理学 主要从国外引进。1914年张挺从日本留学回国,到武昌高等 师范任教,讲授植物生理学,并编讲义,其次,钱崇澍1915 年从美国回来,在江苏甲种农业学校、金陵大学、东南大学、 厦门大学讲授植物生理学,编印讲义和实验指导,1917年与 W.J.V.Osterhout 发表“铜、锶、铈对水绵特殊作用”论文 ——中国第一篇植物生理学研究的论文。其后的李继侗1925年 从美国回来,在南开大学讲授植物生理学,并指导实验。罗宗 洛、汤佩松和王竹溪(《活细胞水分关系的热力学论述》。此 后的尹鸿章、汤玉韦、娄成后、汪振儒、李中宪、师生汉等都 做出过出色工作
植物生理学主要研究内容
研究植物的物质代谢 研究植物的水分代谢、矿质营养 、呼吸作用、光合作用,来了解 植物如何利用H2O、CO2、无机离 子合成碳水化合物、脂肪、蛋白 质、核酸、维生素、生理活性物 质和种类繁多的次生物质,以及 这些物质又如何转化、分解或者 排出体外 意义:是植物生命活动的物质基 础
植物生理学
主讲教师:吴传书
中国科学院大学 2013.09.16
绪论
植物生理学的定义、内容和任务 植物生理学的产生和发展 植物生理学的展望
植物生理学的定义、内容和任务
定义: 植物生理学(plant physiology)是研究植 物生命活动规律的科学。植物的生命活动主 要包括:植物水分代谢、矿质代谢、光合作 用、呼吸作用、中间物质代谢,以及在此基 础上的种子萌发、营养器官的生长和生殖器 官形成及开花、传粉、受精、果实和种子成 熟等生长发育过程。
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第四节 含氮次生化合物
• 植物次生代谢产物中有许多是含氮的, 大多数含氮次生产物是从普通的氨基酸 合成的
5、橡胶:多萜,3000-4000异 戊二烯单位
6、混合萜:除了萜的结构外, 再加上其它结构的而形成的化合 物。如除虫菊花中的除虫菊脂
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8
萜类物质生理功能
• 萜类对植物的作用是多方面的 • 某些萜类影响植物的生长发育:赤霉素是调节植
物高度的数、胡萝卜素和叶黄素能吸收光能,参 与光合作用 • 许多植物的萜类有毒,可防止哺乳动物和昆虫吞 食。如菊的叶和花含有的单萜酯拟除虫菊酯,是 极强的杀虫剂;松和冷杉含有的松枝的单萜成分, 如苎烯和桂叶烯对昆虫有毒 • 有些萜类是药用或工业原料,例如短叶红豆杉中 的红豆杉醇(亦称紫杉醇),是强烈的抗癌药物; 多萜化合物之中,橡胶是最有名的高分子化合物, 一般由1500—15000个异戊二烯单位所组成
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功能
• 不同类黄酮有不同功能 • 1、呈现颜色——花色素:是在色类黄酮,有糖则为花色
素苷。溶解于细胞液中,与植物 花、果实 、叶片的颜色 有关。不同的花色素有不同的颜色,同一花色素的颜色也 会有变化,主要由细胞液的pH决定,酸―红,碱―蓝 • 低温、缺N、缺P等 不良环境也会促进花色素的形成和积 累。一般,花色素是糖苷。 • 花色素种类甚多,但都有相同的、基本的结构、即花色素 的基本结构。差异就是B环上的取代物。
反-桂皮酸,对-香豆酸、咖啡酸,阿魏酸 • (2)苯丙酸内酯(环酯)类化合物,亦称香豆素类,也具
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(五)细胞间的水分移动
• 水势差异决定水流方向和速度
渗透势=-1.4Mpa 渗透势=-1.2Mpa 压力势=+0.8Mpa 压力势=+0.4Mpa
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二、植物生理学的产生和发展
(一)我国古代关于植物生理学方面的论述
1.水分代谢
2.矿质营养
3.光合作用
4.呼吸储藏
5.植物生长物质
6.生长发育
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(二)植物生理学的产生与发展 1.研究开始时期(16-17世纪) 2.奠基与成长时期(18-19世纪) 3.飞跃发展时期(20世纪) (三)我国植物生理发展情况 • 起步晚,发展慢。 • 我国植物生理学起业人:钱崇澍(shu ) • 我国植物生理学奠基人:李继侗、罗宗洛、汤佩松 • 现在一些有影响的研究人员:
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(四)近年来植物生理学发展的特点 1.研究层次越来越广 2.学科之间相互渗透 3.理论联系实际 4.研究手段现代化
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三、植物生理学发展展望
• 研究重点:能量转变 • 研究焦点:膜的结构和功能 • 我国植生研究的主要任务: • 1.深入基础理论研究(有所为,有所不为) • 2.大力开展应用基础研究和应用研究
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第二节植物细胞对水分的吸收
一、细胞的渗透性吸水
• 植物的吸水方式 (一)自由能和水势 • 自由能 • 化学势 • 水势《植物生理学》PT课件(二)渗透作用
第五节 植物的光形态建成——植物生理学课件PPT
Phototropins 向光素
拟南芥的phot突变体
拟南芥的 phot突变体
PHOT1 and PHOT2 mediate blue light-dependent stomatal opening
Kinoshita et al. 2001 Nature: 414, 656
Phototropin proteins contain two LOV (Light, Ogen, Voltage sensitive) domains and a downstream serine/threonine kinase.
The chromophore is a Flavin mononucleotide (FMN) which is noncovalently bound within each LOV domain.
Schematic illustration of the LOV and kinase domains of phototropin in lightinduced phosphorylation.
Volume 9, Issue 5, October 2006, Pages 503-508
Cryptochromes 隐花色素
/Research/cryptochrome/
Cryptochrome and the avian "pass"
The HY4 gene may define a blue light photoreceptor
CRYPTOCHROME 1 (CRY1)
Phenotypes of cry2 mutant
cyr2 is late flowering under long day conditions
《植物生理学》课件
CHAPTER 02
植物的水分生理
植物对水分的吸收与运
根部吸水
植物通过根部吸收水分,主要依赖于 根压和蒸腾拉力。
水分运输
水分在植物体内通过木质部导管进行 长距离运输,受到压力和扩散作用的 影响。
植物的水分平衡与调节
水分平衡
植物通过叶片蒸腾作用释放水分,保持体内水分平衡,调节 温度和盐分平衡。
水分调节机制
发。
细胞分素
促进细胞分裂和组织分 化,延缓植物衰老。
脱落酸
促进叶和果实的脱落, 调节植物休眠和种子成
熟。
植物生长与发育的过程
01
02
03
04
种子萌发
种子在适宜的条件下吸收水分 和氧气,突破种皮发芽。
营养生长
植物通过光合作用合成有机物 ,同时不断扩展根、茎、叶等
器官。
生殖生长
植物在适宜的条件下形成花芽 ,开花、结果,繁殖后代。
光合作用与呼吸作用的相互关系
• 总结词:阐述光合作用与呼吸作用的相互影响和制约关系。
• 详细描述:光合作用和呼吸作用是植物体内两个重要的代谢过程,它们之间存在相互影响和制约的关系。光合作用过程中产生的氧气和还原态的氢是呼吸作用所需的,而呼吸作用过程 中产生的二氧化碳和能量也是光合作用所需的。此外,光合作用和呼吸作用的酶的活性也受到彼此的影响。在光照充足时,光合作用的速率高于呼吸作用的速率,植物积累有机物;在 光照不足时,光合作用的速率降低,呼吸作用的速率相对较高,植物消耗有机物。因此,了解光合作用和呼吸作用的相互关系对于理解植物的生长和发育具有重要意义。
氮
合成蛋白质和其他重要有机物的主要元素,主要通过 根系吸收铵态氮和硝态氮。
磷
参与能量代谢和遗传信息的传递,主要以磷酸根的形 式被吸收。
植物生理学:第五章 植物体内有机物质的代谢和运输
一、植物体内有机物质的运输系统
短距离运输系统
一、植物体内有机物质的运输系统
短距离运输系统
一、植物体内有机物质的运输系统
(二)长距离运输系统:指器官之间、源与库之间运输, 长距离运输系统:指器官之间、源与库之间运输, 距离从几厘米到上百米
1、微管束的组成:以导管为中心的富含纤维组织的木质部;以 微管束的组成:以导管为中心的富含纤维组织的木质部; 木质部 韧皮部; 筛管为中心的周围有薄壁组织伴连的韧皮部 筛管为中心的周围有薄壁组织伴连的韧皮部;穿插与包围木 质部和韧皮部的多种细胞,微管束鞘。 质部和韧皮部的多种细胞,微管束鞘。 微管束的功能: 2、微管束的功能: • 通常情况下,水分与无机盐通过木质部输送,有机物通过韧 通常情况下,水分与无机盐通过木质部输送, 皮部输送。 皮部输送。 • 信息(信使)物质传递的通道:如根部合成的细胞分裂素、 信息(信使)物质传递的通道:如根部合成的细胞分裂素、 脱落酸等通过木质部输送至地上部分; 脱落酸等通过木质部输送至地上部分;茎尖合成的生长素则 通过韧皮部向下运输;植物受环境刺激后产生的电波( 通过韧皮部向下运输;植物受环境刺激后产生的电波(膜电 也主要在微管束中传播。 位)也主要在微管束中传播。 • 两通道之间的物质运输:木质部与韧皮部之间侧向(横向) 两通道之间的物质运输:木质部与韧皮部之间侧向(横向) 运输可相互间运送水分和养分, 运输可相互间运送水分和养分,如筛管内的膨压变化就是由 于导管与筛管间发生水分交换产生的。 于导管与筛管间发生水分交换产生的。源自一、植物体内有机物质的运输系统
(二)长距离运输系统
2、微管束的功能 • 对同化物的吸收与分泌:韧皮部对同化物的吸收与分泌不 对同化物的吸收与分泌: 仅发生在库源端,而且在同化物的运输途中, 仅发生在库源端,而且在同化物的运输途中,微管束能与 周围组织发生物质交换。 周围组织发生物质交换。 • 对同化物的加工与贮存:同化物的运输过程中可卸至微管 对同化物的加工与贮存: 束中的某些薄壁细胞内合成淀粉,并贮存起来。 束中的某些薄壁细胞内合成淀粉,并贮存起来。是个中间 需要时再转运出去。 库,需要时再转运出去。 • 外源化学物质以及病毒等的传播通道:杀虫剂、灭菌剂、 外源化学物质以及病毒等的传播通道:杀虫剂、灭菌剂、 肥料、以及病毒分子经两通道的传输,能产生周身效应。 肥料、以及病毒分子经两通道的传输,能产生周身效应。 另外筛管汁液的蛋白抑制剂能抑制动物消化道内的消化酶, 另外筛管汁液的蛋白抑制剂能抑制动物消化道内的消化酶, 说明筛管本身存在一定的防卫机制。 说明筛管本身存在一定的防卫机制。 • 植物体的机械支撑:木质部导管、管胞。 植物体的机械支撑:木质部导管、管胞。
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• 光敏色素生色团由排列成直链的四个吡咯环 组成,因此具共轭电子系统,可受光激发。
• 其稳定型结构为红光吸收型(Pr),Pr吸收 红光后则转变为远红光吸收型(Pfr),而 Pfr吸收远红光后又可变为Pr。
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• 2种吸光型:Pr和Pfr。Pr和Pfr光学特性不同:吸收光高峰Pr=660, Pfr=720。2种类型相互转变,并可逆。Pr ←→Pfr。其中,Pfr为生 理活化型,Pr为生理钝化型。
成;叶绿素的合三成、;休光眠信号受体
芽的萌发;叶脱落等。
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第一节 光敏素的发现和分布
• 一 光敏素的发现 • 1952年美国马里兰贝尔维次农业研究中心的Borthwick和Hedricks用单色光
处理莴苣种子,发现红光促发芽,远红光逆转。
幼苗用红光处理后,红光 吸收减少,远红光吸收增 多,用远红光处理后,远 红光吸收减少,红光吸收 消失,如轮流照射,吸收 光谱好可逆变化。
光敏色素的光化学转换
• 1、光稳定平衡 • Pr和Pfr对小于700nm的光波都有不同程度的吸收。在活体中,是平衡的,各比例决定于光源光波的成分。
总量=Pr+Pfr • 光稳定平衡:在一定光波长下,具生理活性的[Pfr]和总量[Ptot]的比例,就是光稳定平衡。即:Ф=
Pfr/Ptot。
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光对植物的影响
• 光对植物的影响主要表现在两方面:
• 间接影响:主要通过光合作用 (photosynthesis)是高能反应,它将光能转 变为化学能。
直接影响:主要通过光形态建 成 (photomorphogenesis), 是一个低能反应。光只作为一 个信号去激发受体,推动细胞 内一系列反应,最终表现为形 态结构的变化。
植物生理学课件第五章 同化物的运输
质外体途径 共质体途径
两条途径交替进行,互相转换,相辅相成。
一、质外体途径装载
质外体:指物体中的细胞壁、细胞间隙和木质部导管的连续 系统。
质外体途径:指水分和溶质的运输只经过胞壁而不经过任何 膜的途径。
质外体是一个开放连续空间,没有屏障,运输是物理性被动 运输,速度很快。
甜菜和蚕豆有质外体运输。 甘蔗细胞和自由空间的蔗糖浓度随环境(抑制剂、温度)改
二、共质体途径装载
共质体系统:由胞间连丝将细胞原生质体联系起来的连续系统。 共质体途径:胞间连丝把木质部和韧皮部的汁液从一个细胞运
送到另一个细胞的途径。
南瓜叶鞘薄壁细胞与伴胞之间有大 量胞间连丝,它的运输糖主要是水 苏糖。当水苏糖被14C标记后,自 由空间不出现14C-水苏糖,说明该 组织的装载主要走共质体途径
连丝微管和质膜之间形成胞质套筒或胞质环带, 连丝微管和孔的质膜之间有球形蛋白。
有的组织中球形蛋白之间由它的类轴丝状蛋白 相联系,把套筒分隔成8-10个微通道,也是胞 间连丝内部的输导途径之一。
胞间连丝
裸子植物的筛管是筛胞,也呈细长筒形,长达1 mm, 筛胞中没有P-蛋白。
由于筛胞中没有通道连接,因此裸子植物同化机制与被 子植物可能不同。
将能在共质体移动却不 能跨膜的荧光染料注射 到薄荷叶细胞,染料可 以从叶肉细胞移动到小 叶脉,说明这些植物叶 片具有共质体连续性。
细脉的伴胞和传递细胞质外体只运输蔗糖,而共质体除 此之外还可以运输棉子糖和水苏糖,还要经过居间细胞。
不同位置的筛分子汁液成分不同,说明不同糖分运输有 选择性。
此外,筛分子-伴胞复合体的渗透势大于叶肉细胞。 针对糖分运输选择性和逆浓度梯度积累的现象,出现多
聚体-陷阱模型。
《植物生理学》课件
内源调节
植物通过激素等内源调节物质来调控自身的生长和发育。
要点二
外源调节
环境因素如光照、温度、水分、养分等对植物生长具有重 要影响。
植物的生殖生理与发育过程
植物的生殖生理
植物通过生殖过程产生种子,实现繁殖。
植物的发育过程
植物从种子萌发到开花结果的整个过程,包 括营养生长和生殖生长两个阶段。
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氧气释放
在光合作用的光反应阶段,水 分子被分解为氧气和质子,氧 气被释放到大气中。
能量利用
植物通过光合作用将太阳能转 化为化学能,这些能量被用于 植物的生长、发育和繁殖等生
命活动。
04
植物的呼吸作用
呼吸作用的基本概念
01
呼吸作用
指植物在有氧条件下,将稳定的 化学能转化为ATP和NADPH的 过程。
详细描述
植物生理学主要研究植物如何获取养 分、水分,如何进行光合作用、呼吸 作用等生理过程,以及植物如何适应 环境变化等方面的内容。
植物生理学的学科地位与意义
总结词
植物生理学是生物学的重要分支,对于理解植物生长发育、 适应环境等过程具有重要意义,也为农业、林业等实践领域 提供了理论基础。
详细描述
植物生理学是生物学的基础学科之一,对于理解植物生命活 动的本质和机制具有重要作用。同时,植物生理学的研究成 果也为农业、林业等实践领域提供了重要的理论支持和实践 指导。
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光合细胞
进行光合作用的细胞主要是叶绿体中的叶肉细胞 。
光合色素
叶绿体中的色素,包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝 卜素和叶黄素等,主要吸收光能。
光合作用的机理与过程
光能吸收 电子传递
植物生理学第5篇光合作用
β-胡萝卜素
叶黄素
β-胡萝卜素和叶黄素结构式
(三)光合色素的吸收光谱 1、对光合有效的可见光波长为400~700 nm 。 2、太阳光的连续光谱 (白光经三棱镜后形成)
光子携带的能量与光的波长成反比 E=N h c/λ
3、吸收光谱:光合色素将太阳连续光谱中 有些波长的光吸收,在光谱上出现黑线 或暗带,这种光谱叫吸收光谱。 叶绿素有2个最强吸收区: ※ λ=640~660nm的红光区 λ=430~450nm的蓝紫光区 叶绿素溶液呈绿色。
(6) 遗传
海棠 叶绿素的形成受遗传因素控制, 如水稻、玉米的白化苗以及花卉 中的斑叶不能合成叶绿素。有些 病毒也能引起斑叶。
花叶
吊兰
问题:指出植物有哪些黄化现象,并分析产生的原因。
植物体内的叶绿素在代谢过程中一方面合成,一方面分解, 在不断地更新。如环境不适宜,叶绿素的形成就受到影响,而 分解过程仍然进行,因而茎叶发黄,光合速率下降。
叶绿体
※绿色植物在光下,把二氧化碳和水转化为糖, 并释放出氧气的过程。
其实质是一个氧化还原反应: H2O是电子供体(还原剂),被氧化到O2的水平; CO2是电子受体(氧化剂),被还原到糖的水平。
2、细菌光合作用 (Bacterial photosynthesis)
光、叶绿素
CO2 + H2S 如:紫色硫细菌
➢黑暗使植物黄化的原理常被应用于 蔬菜生产中,如韭黄、软化药芹、白 芦笋、豆芽菜、葱白、蒜白、大白菜 等生产。
(2) 温度
➢ 叶绿素的生物合成是一 系列酶促反应,受温度 影响。
➢ 叶绿素形成的最低温度 约2℃,最适温度约 30℃,最高温度约40℃ 。
植物生理学第05章 植物体内有机物运输与分配
第五章植物体内有机物运输与分配内容提要:植物体内有机物运输的形式有多种,其中以蔗糖为主。
物质运输的途径包括短距离运输途径和长距离运输途径。
有机物运输的机理有几种学说,如压力流动学说、P-蛋白学说等。
植物体内物质分配的特点是:同侧运输,就近供应;优先保证生长中心;功能叶之间无物质交换。
植物的源库代谢与作物产量品质关系密切,只有“源足、库大、流畅”,才能实现优质、高产、高效。
第一节有机物运输的概况一、运输形式糖类:以蔗糖为主蛋白质脂类有机酸激素二、有机物运输的途径(一)短距离运输1、细胞内运输2、细胞间运输共质体运输质外体运输交替运输(二)、长距离运输韧皮部运输:三、运输方向(一)代谢源、代谢库及其相互关系1、代谢源:制造并输出有机物的器官、组织或部位。
2、代谢库:接纳、消耗或贮藏有机物的器官、组织或部位。
3、源库关系:¶相互影响·随时间可变(二)有机物运输方向:多向性,总趋势:源库四、有机物运输速率1、运输速度:单位时间内有机物转移的距离。
2、运输速率比集运量:单位时间内通过单位韧皮部横截面积的有机物数量。
第二节有机物运输的机理一、源端装载1、途径: a. 共质体途径 b.交替途径2、装载机理糖-质子共运输学说二、库端卸出1、卸出途径2、卸出机理三、有机物运输的动力1、压力流动学说2、细胞质泵动学说3、收缩蛋白学说第三节有机物的分配一、分配方向1、多向分配:a.纵向:向上、向下;b.横向2、源库单位:二、分配特点1、有限供给生长中心2、就近供应、同侧分配3、功能叶之间互不供应三、有机物可以进行再分配、再利用四、光合产物分配与产量形成的关系第四节有机物运输与分配的调控一、代谢调节1、胞内蔗糖浓度2、能量代谢调节二、激素调节三、环境因素调节1、温度temperature2、光照light3、水分water4、矿质元素mineralN、P、K、B。
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第三节 酚类
• 酚类是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,种类繁多,是重要的次级 产物之一 ,有些只溶于有机溶剂,有些是水溶性 羧酸和糖苷,有些是不溶的大分子多聚体。根据 芳香环上带有的碳原子数目的不同可分为几种
1、挥发油:单或倍半萜,存在 于腺细胞或表皮,吸引昆虫传粉 和防止动物侵袭、香料、药用。
2、树脂:倍半、双或三萜,存 在树脂道或细胞壁,受伤时溢出, 防止感染。工业上用于油漆、肥 皂塑料原料、医药上作杀菌剂、 刺激剂和祛痰剂。
3、固醇:三萜衍生物重要的药 物原料。
4、类胡萝卜素:四萜――花果颜 色,GA――双萜
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萜类的生物合成
• 萜类的生物合成有两条途径:甲羟戊酸途径和甲基赤藓醇 磷酸途径,两者都形成异戊烯二磷酸(IPP),然后进一 步合成萜类,所以IPP亦称为“活跃异戊二烯”
• 甲羟戊酸途径是以3 个乙酰COA分子为原料,形成甲羟戊 酸,再经过焦磷酸化、脱酸化合脱水等过程,就形成IPP
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• 甲基赤藓醇途径也是合成IPP,不过它是由 糖酵解或C4途径的中间产物丙酮酸和3-磷 酸甘油醛,经过一系列反应,形成甲基赤 藓醇磷酸,继而形成二甲丙烯二磷酸 (DMAPP)
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初级代谢产物和次生代谢产物
• 初生代谢产物(primary metabolites) :糖类、 脂类、核酸和蛋白质等
• 次生代谢产物(sevondarymetabolites) :植 物体中还有许多其他有机物,如萜类、酚类和生 物碱等,它们是由糖类等有机物次生代谢衍生出 来的物质
• 次生代谢产物贮存在夜泡或细胞壁中,是代谢的 最终产物,除了极少数之外,大部分不再参加代 谢活动。某些次生代谢产物是植物生命活动必需 的,如吲哚乙酸、赤霉素等植物激素,叶绿素、 类胡萝卜素和花色素等色素以及木质素等属于次 生代谢产物
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各种有机物代谢的相互关系
• 糖类和脂类是相互转变的, 因为甘油可逆转为己糖, 而脂肪酸分解为乙酰辅酶 A后可再转变为糖。氨基 酸的碳架——α-酮酸主要 来源于糖代谢的中间产物, 糖与蛋白质之间可以互相 转变,丙酮酸、乙酰辅酶 A、α-酮戊二酸和草酰乙 酸等中间产物在它们之间 的转变过程中起着枢纽作 用
• 植物的次生代谢产物可分3类:萜类、酚类和含氮 次生化合物
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次生代谢产物的合成途径
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第二节 萜类
• 萜类或类萜是植物界中广泛存在 的一类次生代谢物质,一般不溶 于水。萜类是异戊二烯组成的。 萜类化合物的结构有链状的,也 有环状的
• 萜类种类是根据异戊二烯数目而 定,有单萜、倍半萜、双萜、三 萜,四萜和多萜之分
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莽草酸途径
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丙二酸途径
• 开始是一分子酰基COA 与3分子丙二酰COA结 合,脱羧,合成一分子 多酮酸。多酮酸通过各 种方式发生环化作用, 形成间苯三酚衍生物, 由于他们的R基性质不 同,于是形成许多不同 的黄酮衍生物
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简单酚类
• 简单酚类广泛分布于维管植物。其结构有3类 • (1)简单苯丙酸类化合物,具苯环-C3的基本骨架,例如,
反-桂皮酸,对-香豆酸、咖啡酸,阿魏酸 • (2)苯丙酸内酯(环酯)类化合物,亦称香豆素类,也具
苯环—C3基本骨架,但C3与苯环通过氧环化,例如伞形酮, 补骨脂内酯、香豆素等 • (3 )苯甲酸衍生物类,具苯环--C3的基本骨架,例如水杨酸, 例如水杨酸、香兰素等
大多数植物酚类的生物合成是从苯丙氨酸开始的,经过PAL的作用, 就形成各种简单的苯丙酸类化合物、香豆素、苯甲酸衍生物、木 质素、花色素苷、异黄酮、缩合鞣质及其他类黄酮
简单酚类化合物在植物防御草食昆虫和真菌侵袭中起重要功能。有一 种酚类胶补骨脂素(呋喃香豆素类的一种),本无毒,但可被日光中 的紫外线A(320-400nm)激发为高能电子态,插入DNA双螺旋16中, 与胞嘧啶和胸腺嘧啶结合,阻断DNA转录和修复,最终导致细胞死亡
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次生代谢产物的作用
• 次生代谢产物的存在使植物体具有一定的色、香、 味,吸引昆虫或动物来传粉和传播种子;某些植 物产生对植物本身无毒而对动物或微生物有毒的 次生代谢产物,防御天敌吞食,保存自己
• 次生代谢产物的产生是植物在长期进化中对生态 环境适应的结果 。某些次生产物往往是重要的药 物(如奎宁碱)或工业原料(如橡胶),深受人 们的重视
第五章植物体内有 机物代谢
主要介绍植物体内有机物的代谢, 分别从萜类、酚类和含氮次生物 质等方面加以分析。
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第一节 植物的初生代 谢和次生代谢
• 糖类脂类核酸和蛋白质的合成和分解过程,在生 物化学课程中已将讨论过。这里重点讨论它们之 间的相互关系。
• 卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途 径是有机体代谢的主干,它筑起了生命活动的舞 台,是各种有机物代谢的基础,这个主干来源于 光合作用,形成蔗糖和淀粉;通过呼吸作用,分 解糖类,产生各种中间产物,进一步为脂类、核 酸和蛋白质的合成提供底物
酚类化合物广泛分布于植物体,
以糖苷或糖脂状态积存于液泡中。
在酚类化合物中,又决定花、果
颜色的花色素和橙皮素,有构成
次生壁重要组成的木质素,也有
作为药物的芸香苷(路丁)、桂
皮酸和肉桂醇等
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酚类的生物合成
• 植物的酚类化合物是通过多条途径合成的, 其中以莽草酸途径和丙二酸途径为主。
• 在高等植物,大多数通过前一种途径合成 酚类;真菌和细菌通过后一种途径合成酚 类
5、橡胶:多萜,3000-4000异 戊二烯单位
6、混合萜:除了萜的结构外, 再加上其它结构的而形成的化合 物。如除虫菊花功能
• 萜类对植物的作用是多方面的 • 某些萜类影响植物的生长发育:赤霉素是调节植
物高度的数、胡萝卜素和叶黄素能吸收光能,参 与光合作用 • 许多植物的萜类有毒,可防止哺乳动物和昆虫吞 食。如菊的叶和花含有的单萜酯拟除虫菊酯,是 极强的杀虫剂;松和冷杉含有的松枝的单萜成分, 如苎烯和桂叶烯对昆虫有毒 • 有些萜类是药用或工业原料,例如短叶红豆杉中 的红豆杉醇(亦称紫杉醇),是强烈的抗癌药物; 多萜化合物之中,橡胶是最有名的高分子化合物, 一般由1500—15000个异戊二烯单位所组成