水孔蛋白部分

1．水孔蛋白的结构、特征、功能及在农业上的指导意义。

答：水孔蛋白是存在于生物膜上的一类具有选择性，高效转运水分的内在功能蛋白。

结构：

活体生物膜中的水孔蛋白四级结构是由四个对称排列的圆筒状亚基包围形成的四聚体，每个单体上有一个独立的水通道，这个水通道在胞外部分较窄而在胞内部分较宽，水通道的收缩区域形成了一个选择性过滤器，他对水的转运具有选择作用，尿素等大分子将被排斥而不能通过。

特征：

A、所有生命形态中都具有水孔蛋白，是水跨膜运输的最主要通道

B、是高丰度蛋白，传输快，有264个氨基酸残基。

C、主要是内在蛋白。

D、6个跨膜区，4个单体形成水孔蛋白，以四聚体存在于膜上，多数是异源

四聚体。

E、在质膜和液泡膜分为四个家族。

功能：

A、是水的特异性通道，其他分子、离子不能通过。

B、水孔蛋白与自交不亲和性有密切关系。

C、水孔蛋白与胞间连丝有关系。

D、水孔蛋白不但能透过水而且能透过二氧化碳

E、PH降低能抑制其活性。

在农业上的应用:

水孔蛋白可增加植物对水分的吸收，促进植物生长。在干旱盐碱胁迫下，使水孔蛋白表达受抑制或降低其活性，可提高植物的抗逆性。农业上可利用水孔蛋白基因沉默或超表达的方法对植株进行改造，在适宜环境下，水孔蛋白基因的超表达可提高植物对水分的吸收。

2、如何运用生物学手段证明一个蛋白是水孔蛋白？

水孔蛋白能高效运输水分，因此，可通过转基因技术将编码水孔蛋白的DNA 序列转移到爪蟾的卵母细胞中，使其在爪蟾卵母细胞膜上表达，再将其放入水中，观察其生物膜是否吸水膨胀，若吸水膨胀体积增大，则证明该蛋白是水孔蛋白。

3、如何给水孔蛋白进行细胞学定位？

确定水孔蛋白的细胞学定位，可采用基因标记的方法。用限制性内切酶将水孔蛋白基因的启动子切下，连接一个绿色荧光蛋白基因作为标记基因，然后通过转基因技术，把其基因转移到大肠杆菌细胞中，，使其重组基因在细胞中复制，并表达。通过标记基因判断水孔蛋白的具体位置，若蛋白定位在细胞膜上，则会在细胞膜上发现有荧光，若在细胞质内，则细胞质内有荧光。

4、高等植物硝酸还原酶结构与功能，硝酸还原酶基因的表达是如何被调控的？

在高等植物中硝酸还原酶是同型二聚体，每个亚基分子量为100-120kb，主要存在于根和叶片中；其功能是利用NADPH或NADH为电子供体，还原游离的硝酸根为亚硝酸根，进而在亚硝酸还原酶作用下，将亚硝酸根还原为可利用的氨。

硝酸还原酶的基因表达及调控：

（1）受NO

3

-诱导；NR酶是底物诱导酶，且其诱导主要存在于转录水平

（2）受光调节;光下NR酶活性最强，避光泽活性下降

（3）N代谢调节；在外源酰胺显著下降时，NR酶活性增强

（4）NR和NiR的偶联；共同受到光的调节和NO

3

-的诱导，暗中活性降低

5、K+通道的主要类型及功能

K+通道是一种跨膜蛋白，离子运输在跨膜化学电势梯度下进行，不需要任何形式

能量，主要类型有：K+

in 通道、K+

out

通道和弱内向整流K+通道

K+

in

（内向整流通道）特征：在细胞质膜上，对 K+浓度敏感，依赖电压，是主要的吸收K+流的通道，在细胞膜超极化的电压条件下被激活打开。

K+

out

（外向整流通道）特征：在细胞质膜上，具有电势依赖性，在跨膜电势高时被打开，引起K+流向胞外。

弱内向整流K+通道：在细胞质膜上，既可吸收K+，又可释放K+流。

K+通道的特征：

（1）对膜电势有调节作用

（2）主要起到K+营养吸收和转运作用

（3）参与了叶片的运动，气孔运动及物质的运输

6、何为胞外信号，植物的胞外信号主要有哪些？

细胞外界环境变化对植物细胞产生的直接或间接的刺激引起植物细胞发生特定反应的变化因素称为胞外信号。

胞外信号包括：

外源的环境刺激；环境因子，如光、温、水、气、矿质元素、应力、风、触摸和伤害等，都可能作为信号影响酶活性，直接引起细胞运动或代谢变化。

植物体内其它部位细胞合成的内源胞间信号，主要是植物激素，主要有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、油菜素内酯等

7、细胞的膜内信号系统有哪些，他们是如何工作的？

胞内信号是由膜上信号转换系统产生的，有调节活性的细胞内因子，也称为第二信使。

生物体内的胞内信号系统主要有：钙信号系统、肌醇磷脂信号系统、环腺苷酸信号系统等

（1）钙信号系统

植物细胞在未受到刺激时（静息态），细胞浆中Ｃa2+浓度很低，大部分钙离子在质外体空间，细胞间隙或液泡中。一般情况下，细胞内的Ｃa2+浓度十分稳定，既使有微小波动，也是短暂的，故称为钙稳态。当细胞受到刺激时，细胞浆中的Ｃa2+浓度增大，Ｃa2+来自质外体空间和胞内钙库（如内质网和液泡等）。细胞浆中钙离子浓度升高，引起细胞的生理生化变化。当信息传递完成后，钙离子又被泵到胞外或被细胞内的钙库吸收，细胞浆中的钙离子浓度又落到静息态水平，这样，细胞通过胞内钙离子浓度变化，将胞外信息传递到细胞内。

（2）肌醇磷脂信号系统

磷脂酰肌醇—4—磷酸（PIP）在磷脂酶Ｃ(PLC)的作用下水解，产生二酰甘油(DG)和三磷酸肌醇(IP3)作为系统中的信号分子，与液泡膜上的受体结合处

后，使Ｃa2+从液泡中释放出来使胞内的Ca2+水平升高，启动胞内Ca2+信号系统。从而达到信号转换的目的。

（3）环腺苷酸信号系统

在cAMP信使系统中，cAMP通过激活蛋白激酶使特定的转录因子磷酸化，从而调节特定基因的表达。

8、何为膜上信号转换系统，它由那几部分组成,它们是如何进行信号转换的？

质膜上转换胞外信号的系统称为膜上信号转换系统。

这个系统由受体、G蛋白和效应器组成。

它们的转导过程为受体感受胞外信号，或与胞外信号结合后，使G蛋白活化，活化的G蛋白诱导效应器产生胞内信号。从而完成膜上信号转导过程。

9、简述高等植物Rubisco的结构、功能和组装过程

由8个大亚基和8个小亚基构成，整个复合体相对分子量为56000，活性部分在大亚基上。大亚基由叶绿体基因编码，小亚基由核基因编码。大小亚基在叶绿体内组装成为一个活性整体。

在卡尔文循环中Rubisco催化1,5二磷酸核酮糖于二氧化碳发生羧化反应，生成2分子3-磷酸甘油醛。在光呼吸过程中Rubisco与2分子氧气进行加氧反应，生成两分子乙醇酸，经线粒体释放1分子二氧化碳。

10、Rubisco活化酶对Rubisco的活化过程

Rubisco活化酶在光下起作用，通过水解ATP，促进结合在Rubisco上的起抑制性的二磷酸糖的脱离，从而活化Rubisco

11、茉莉酸的生理作用和作用机理及于系统素寡糖素的关系

茉莉酸的生理作用：抑制生长、抑制萌发、促进插枝生根、促进衰老，促进ETH产生、抑制花芽分化、提高植物抗性等生理作用。

茉莉酸的作用机理：JA或JA-m诱导PAL活性增强，进而诱导酚类物质合成（类黄酮类、生物碱），酚类物质诱导合成次生物质进而提高植物抗性。

其与系统素、寡糖素属于协同作用，共同完成植物体对外界环境伤害的抵御功能。