植物生理学习题大全——第5章植物同化物的运输

第五章植物同化物的运输

一. 名词解释

P-蛋白(P-protein)：亦称韧皮蛋白(phloem-protein)，是在细胞质中存在的构成微管结构的蛋白质，可以利用ATP的能量，推动微管的收缩，从而推动物质的长距离运输。

胞间连丝(plasmodesmata)：连接两个相邻细胞的胞质通道，行使水分、营养物质、小的信号分子，以及大分子的胞质运输能力。

韧皮部装载(phloem loading)：指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。

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。

输出(export)：糖分和其他溶质从源运走的过程。

运输速率(velocity)：单位时间内物质运输的距离，用m/h或m/s表示。

集流运输速率(mass transfer rate)：单位截面积筛分子在单位时间内运输物质的量，常用g/(m2•h)或g/(mm2•s)表示。

有机物质装载(organic matter loading)：指同化物从筛管周围的叶肉细胞装载到筛管中的过程。

有机物质卸出(organic matter unloading)：指同化物从筛管卸出到库细胞的过程。

共质体(symplast)：无数细胞的细胞质，通过胞间连丝连成一体，构成共质体。

质外体(apoplast)：质体是一个连续的自由空间，包括细胞壁、细胞间隙、导管等。

质外体途径(apoplast pathway)：糖从某些点进入质外体到达韧皮部的过程。

共质体途径(symplast pathway)：糖从共质体经胞间连丝到达韧皮部的过程。

运输糖(translocated sugar)：由光合作用形成的磷酸丙糖进一步形成的糖，如蔗糖和水苏糖。

代谢源(metabolic source)：指产生和供应有机物质的部位与器官。

代谢库(metabolic sink)：指贮藏与消耗有机物质的部位与器官。

配置(allocation)：指源叶中新形成同化物转化为贮藏利用和运输用。

分配(partitioning)：是指形成的同化物在各种库之间的分布。

生长中心(growth center)：指生长旺盛、代谢强的部位，如茎生长点。

压力流动学说(pressure flow theory)：其基本论点是有机物在筛管中随着液流的流动而移动，其动力是由于输导系统两端的压力势差引起的。

细胞质泵动学说(cytoplasmic pumping theory)：该学说认为，筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝，形成胞纵连束，纵贯筛管分子，在束内呈环状的蛋白质反复地、有节奏地收缩与舒张，把细胞质长距离泵走，糖分随之流动。

收缩蛋白学说(contractile protein theory)：该学说认为，筛管分子的内腔有一种由微纤丝相连接的网状结构，微纤丝由收缩蛋白的收缩丝组成。收缩蛋白分解ATP，将化学能转化为机械能，通过收缩与舒张进行同化物的长距离运输。

协同转移(symport)：指质子促进糖穿过膜进入韧皮细胞的过程，即在同化物的装载过程中，质子与糖一同进入韧皮部细胞。

转移细胞( transfer cells)：在共质体与质外体的交替运输过程中，起吸收和转运物质的某些特化薄壁细胞。这种细胞的细胞壁与质膜向内延伸，形成许多皱褶，扩大了物质转移的表面，有利于物质在细胞间的转移。

库-源单位(source-sink unit)：源的同化产物主要供给相应的库。相应的源与库以及二者之间的输导系统，共同构成一个源-库单位。

供应能力(supply ability)：指源内有机物质能否输出以及输出多少的能力。

竞争能力(compete ability)：指库中能否输入同化物以及输入多少的能力。

运输能力(transport ability)：指有机物质输出和输入部分之间的网络分布、畅通程度及距离远近。

溢泌现象(overflow phenomenon)：韧皮部筛管被刺穿后，从伤口处有汁液流出。

库容量(sink volume)：是指库的总质量（一般是干重）。

库活力(sink activity)：是指单位时间单位干重吸收同化物的速率。

库强度(sink strength)：库容量和库活力的乘积。

二. 简答题

1. 同化物运输溶质的种类。

研究方法：蚜虫吻刺法，蚜虫以其吻刺插入叶或茎的筛管细胞吸取汁液；当蚜虫吸取汁液时，用二氧化碳麻醉蚜虫后，以激光将蚜虫吻刺于下唇处切断，切口不断流出筛管汁液，可收集汁液供分析。

溶质种类：还原糖（葡糖糖、果糖、甘露糖），非还原糖（蔗糖、棉子糖、水苏糖），氮化物（硝酸盐、含氮有机物如天冬氨酸和谷氨酰胺，可溶性蛋白（蛋白激酶），矿质元素（K+、Mg2+、Cl-）、激素（除乙烯外的四大激素）。

2. 韧皮部装载步骤。

①白天，叶肉细胞光合作用形成的磷酸丙糖，从叶绿体运到细胞质基质接着转变为蔗糖；晚上，叶绿体内的淀粉可能以葡萄糖状态离开叶绿体，后来转变为蔗糖。

②叶肉细胞的蔗糖运到叶片细脉的筛分子附近，这种运输常常只有两三个细胞的距离。

③糖分运输到筛分子和伴胞，即筛分子装载。

3. 叶片制造的有机物是如何装载到韧皮部筛管分子的？并说明其过程为主动运输过程？

有机物韧皮部装载存在两条途径：质外体途径和共质体途径。

质外体途径：叶片制造的光合产物蔗糖释放到质外体，然后蔗糖分子进入筛分子-伴胞复合体。质外体的蔗糖进入筛分子-伴胞复合体是通过蔗糖-质子同向运输的，即在筛分子-伴胞复合体膜中的ATP酶，不断地将H+泵到质外体；因此，质外体的H浓度比共质体高，形成质子梯度，作为推动力，蔗糖和质子沿着质子梯度经过蔗糖-质子同向运输器一起进入筛分子-伴胞复合体。所以，该途径也是主动运输途径，而且该途径只能运输蔗糖。

共质体途径：共质体通过胞间连丝把细胞（包括筛分子-伴胞复合体）联系起来形成一个连续的整体，叶片制造的有机物通过这个连续的整体到达韧皮部筛管分子。该途径不仅能运输蔗糖，还可以运输棉子糖和水苏糖。

4.多聚体-陷阱模型解释糖分运输有选择性和逆浓度梯度积累的现象。

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分子半乳糖结合成棉子糖或水苏糖，这两者糖分子大，不能扩散回维管束鞘细胞，只能运输到筛分子。

5. 同化物的韧皮部卸出途径。

共质体途径卸出：同化物通过胞间连丝沿浓度梯度从筛分子-伴胞复合体释放到库细胞。主要是通过扩散和集流的方式进行。

质外体途径卸出：筛分子-伴胞复合体与库细胞之间的某些位置不存在胞间连丝，同化物从筛分子-伴胞复合体通过扩散被动的或在运输载体主动的运输至质外体，再由质外体进入库细胞。