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1、1植物生理学习题集郭成金 尹德明 主编绪论1. 什么是植物生理学？主要研究的对象与内容及核心是什麽？2生命活动的特点？3植物生理学的发展大致经历了哪些三个阶段？4植物生理学的任务?5. 你知道那些对植物生理学有贡献的国内外科学家？他们的主要贡献是什麽？6. 生命的本质和的特征?7. 生命科学与其他自然科学和社会科学的关系?第一章 植物细胞的结构和功能1.细胞的共同点：细胞膜：由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜；有两种核酸 DNA 、RNA；核糖体合成蛋白质的场所；细胞都有增殖现象，一般为一分为二的方式进行分裂。原核细胞：没有典型的细胞核；环状 DNA 分子；无丝分裂（amitosis）方式
2、进行繁殖。真核细胞：细胞结构区域化；各种细胞器的存在；染色体由线状 DNA 与蛋白质组成；细胞分裂以有丝分裂（reduction mitosis） 。4.高等植物细胞的特点：细胞中央的一个大液泡,叶绿体,细胞壁（区别与动物细胞的三大结构特征）,细胞核、线粒体和质体具双层细胞膜（cell membrane） 。5.原生质体（Protoplast）：都具备自己的遗传物质，可进行自我增殖。由细胞器、细胞质基质、细胞质膜统称的原生质体。原生质体既有液体与胶体的特性，又有液晶态的特性。5.1 原生质的物理特性：（1）表面张力（surface tension） 、 （2）粘性（plasticity）和弹性
3、（elaslicity） （3）流动性；5.2 原生质的胶体性质胶体（colloid ）是物质的一种分散状态，凡能以 1100nm 大小的颗粒分散与另一种物质之中时，就可形成胶体。 （1）带电性和亲水性。植物原生质体胶体的等电点通常在pH4.65.0 之间；（2）扩大界面，产生吸收作用 (absorption)；（3）凝胶体作溶胶(sol)凝胶(gel)；（4）(imbibition)吸涨作用，物质由凝胶吸水膨胀的现象。5.3 原生质的液晶性质-液晶态(liquid crystalline state)2它是物质介于固态与液态之间的一种状态，它既有固体结构的规则性，又有液体的流动性；在光学性质
4、上像晶体，在力学性质上像液体。从微观看，液晶态是某些特定分子在溶剂中有序排列而成的聚集态。膜的流动性是生物膜具有液晶特性所致。6.植物细胞的主要结构：图表略高等植物细胞特点：成熟的薄壁细胞，中央有一大液泡；.有叶绿体存在；.细胞壁由果胶质、纤维素、半纤维素组成，因有细胞壁区别与动物细胞； 细胞器(cell organelle)：由单位膜包围而成的细胞内结构称为细胞器。双层单位膜细胞器：质体(plastid)：叶绿体、杂色体、淀粉体、细胞核；单层单位膜细胞器： 线粒体(mitochondria) 高尔基体(Golgi body) 液泡(vacuole) 溶酶体(lysosome) 内质网（end
5、oplasmic reticulum） ；蛋白体微体：过氧化物体、乙醛酸小体、胞间连丝。超分子复合体（supermolecular complex）：无单位膜包围而成的细胞内结构，如细胞膜、核糖体、微丝、微管(microtubule)、中间纤维、染色体、核小体 (nucleosome)等则称为超分子复合体（supermolecular complex） 。生物大分子：核酸、蛋白质、糖类、脂类。基本生物分子（biomolecule）：包括 20 种氨基酸、5 种含氮的杂环化合物（嘌呤及嘧啶的衍生物） 、2 种单糖（葡萄糖与核糖） 、1 种脂肪酸（棕榈酸） 、1 种多元醇（甘油）及1 种胺类化合物
6、（胆碱） ；细胞核、线粒体、质体具双层细胞膜，都具各自的遗传物质，可进行自我复制。植物细胞壁的化学组成：1.植物细胞壁纤维素由 100010000 个 -D 葡萄糖残基以-1，4 糖甘键相连的无分支的长链，以氢键相连，分子量 50000400000。2.半纤维素溶于碱的多糖，可由一种单糖缩合，如聚甘露糖和聚半乳糖。也可由几种单糖缩合而成如木糖、阿拉伯糖、半乳糖。3.果胶类由果胶酸、果胶、和原果胶组成。 4.木质素 lignin由苯基丙烷衍生物的单体构成。5.含羟脯氨酸的糖蛋白 MRGP 也为伸展蛋白、Ca 调素。6.矿质主要是 Ca 约 10-510 -4mol/L 最大的钙体。细胞壁的功能：
7、1.维持细胞的形态，控制细胞生长；2.物质运输与信息传递调节者，化学信号（激素、生长调节剂） ，物理信号（光、声波、压力等） ；3.防御与抗性寡糖素诱导植保素；4.其他功能：酶类，参与合成物质，多聚半乳糖醛酸和凝集素，可能参与占木与接穗愈合的识别反应。板块镶嵌模型（plate mosaic model）1977 年由贾因（M。K。Gain）和怀特（white）指出膜脂局部表现为从液晶态到晶态。像是大陆漂移的板块学说，有利于说明膜功能的多样性，及调节机制的复杂性。是前者的补充和发展。染色质（chromatin）和染色体（chromosome）他是在细胞周期不同阶段可以互相转变的形态结构。在真核细
8、胞间期中的 DNA、碱性蛋白、酸性蛋白、少量 RNA 组成的线性复合体，为 chromation。在细胞分裂前，DNA 与组蛋白的结合，并多次盘绕、卷曲、折叠形成染色体 chromosome。Nucleosome 核小体：它是由碱性蛋白与 DNA 形成染色质的基本结构单位。细胞核是生物遗传物质 DNA 存在与复制的场所，它控制着基因表达，生物遗传，调节细胞代谢，生长与发育。细胞骨架 cytoskeletom 也称为细胞内的微粱结构（microtrobecularsystem ） 。内质网（endoplasmic reticulum）ER 粗糙型内质网（rough endoplasmic ret
9、iculum）RER；光滑型内质网（smooth endoplasmic reticulum）SER 。RER 的核糖体（核糖核蛋白体ribosome）是蛋白质合成的场所，分空作用。Symplast 共质体：由胞间连丝把原生质体连成一体的体系。3Apoplast 质外体：将细胞壁质膜与细胞壁间的间隙，以及细胞间隙等空间。实质上是带有细孔的网状体，而不是空白的空隙空间。两个半自主性细胞器 1962 年 Ris 和 plant 在衣藻叶绿体中发现了 DNA。1963 年M.Nass 和 S.Nass 在鸡胚肝细胞线粒体中发现 DNA，以后从植物细胞线粒体中也发现 DNA。说明这两种细胞器均有自我繁
10、殖所必需的基本组分，具有转录和翻译的功能。然而，线粒体和叶绿体中的绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质核糖体合成的，其本身编码合成的蛋白质并不多。也就是说，线粒体和叶绿体的自主程度是有限，不完全的。因此，线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及其自身的基因组两套遗传系统所控制的，所以称它们为半自主性细胞器（semiautonomous organelle） 。线粒体 DNA 和叶绿体 DNA 均呈双链环状与细菌 DNA 相似。MtRNA 和 cpDNA 均为可自我复制，其复制也是半保留方式进行的。高等植物细胞共有三个基因组即核基因组，叶绿体基因组和线粒体基因组。核酮糖-1，5 二磷酸羧化酶/
11、加氧酶（Rubisco） ，该酶有双重功能，既催化羧化反应，又可催化加氧反应。高等植物的 Rubisco 是由 8 个大亚基和 8 个小亚基所构成，其催化活性要依赖大小亚基的共同存在才能实现。Rubisco 大亚基由 cpDNA 编码，并在叶绿体的核糖体中翻译；而小亚基则由 DNA 编码，在细胞质核糖体上合成，所以 Rubisco 是叶绿体基因和核基因共同作用的典型例证。Rubisco 全酶由细胞质中合成的小亚基前体和叶绿体中合成的大亚基前体经修饰后组装而成。Rubisco 约占叶绿体可溶性蛋白的 50%，因此它是自然界中最丰富的蛋白质。7.植物细胞中基因的表达植物细胞中基因处于沉默态不表达是
12、因为细胞中的 DNA 受组蛋白阻遏（组蛋白经磷酸化学方式修饰）等机制，使大部分基因不能表达。从而解释了植物细胞全能性在整株植物上被抑制，一般只能执行其所在组织特定功能。另一方面，DNA 又借在转录等水平上的各级复杂调节机制，得以在特定组织和特定发育阶段中有相应的基因进行适度表达，产生与组织结构和代谢功能相适应的蛋白和酶。从个体发育的观点上看，植物体每一细胞都来字受精卵，尤其是细胞有丝分裂机制，保证了植物体每一细胞有相同的全套基因，这正是植物细胞具有全能性的内在遗传基础。8.运输、贮藏高尔基体(Golgi body)功能：物质集运 -淀粉酶在 RER 的核糖体上合成后，进入内质网腔SERGolg
13、i body脱落作用部位。2 生物的分子的装配。参与细胞的形成。分泌物质。溶酶体（lysosome）内含多种酸性水解酶类9. 生物膜在结构特点生物膜包括质膜以内的所有膜。双层膜有细胞核膜、叶绿体膜、线粒体膜等；单层膜有乙醛酸体膜、过氧化物体膜、溶酶体膜、液泡膜等。膜的组成成分主要是膜质和膜蛋白及糖物质。质膜（原生质膜） ，内膜（endomembrane）真核细胞的生物膜结构占整个细胞干重的 70%80%，由蛋白质、脂类、糖、和无机离子等组成。Pro 5060%，脂类 2540%，糖5%。生物膜结构：1972 年由辛格尔 S。J。Singer 和尼可尔森 G。Nicolsom 提出的流动镶嵌模型
14、（fluid mosaic model） 。多年研究证实生物膜的基本特点是一般是由磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成。磷脂分子的亲水头部位于膜的表面，疏水性尾部在膜的内部。膜上所镶嵌的蛋白可分为外在蛋白和内在蛋白。它强调膜的不对称性和流动性。不对称性主要是由脂类和蛋白质分布不对称造成的。膜的流动性（1）脂类分子是液晶态可动的，处于液晶态与液态变化平衡中，受4温度所决定。 （2）膜质双分子层中的蛋白质也是流动的。膜蛋白：（1）外在蛋白 extrinsic protein 水溶球状蛋白；（2）内在蛋白intrinsic protein 占膜蛋白的 7080%，也叫嵌入蛋白或整合蛋白，不溶于水，跨膜为跨
15、膜蛋白 transmembrane portein；（3）膜蛋白：依赖于所含的脂肪酸插入双分子层中。膜脂：包括磷脂、糖脂、硫脂等。属甘油磷脂，由磷脂酰胆碱（卵磷脂，phosphalidylcholine）和磷脂酰乙醇胺（脑磷脂，phosphatidylethanolamine ） ，另外磷脂酰丝氨酸，磷脂酰甘油，磷脂酰醇等。脂双层的自我装配（极性头在外，疏水的尾在内） ；自我闭合（损坏后在一定程度下自我修复） ；流动性（液晶性质）决定了它能成为生物膜理想的基本结构。二者可在脂分子层空间做侧向移动，但不能翻转移动。说明膜脂与膜蛋白有相对专一的作用，它是膜蛋白的行使功能所必须的。膜糖：小于 15
16、个单糖残基所连接，具有分支低聚糖。界膜和区室化 界膜的出现构成了细胞社会。按室分工，彼此协作是细胞生命的进化。每个细胞器都有自己的相对独立性，都有自己相对独立的空间，一个安全的微环境。细胞内空间区室化，扩大了其表面积，吐纳的空间才大，从而保证了细胞生命活动的高效和严格有序性。10生物膜的功能：参与或调节物质与能量的交换、信息的传递、信号的转导、识别功能。如类囊体膜上的光能转换为电能及光合磷酸化 ATP 的形成；线粒体膜上的电子传递及氧化磷酸化ATP 的形成；粗面内质网核糖体上蛋白质的形成等。沟通细胞间的相互联系 如细胞的识别、细胞的粘着、细胞的连接等。11细胞内部的区域化对其生命活动有何重要意义？12从细胞壁中的蛋白质和酶的发现，谈谈对细胞壁功能的认识。13植物细胞的胞间连丝有哪些功能？14.细胞周期的各期有何特点？15植物细胞的基因表达有何特点？16.你怎样理解植物细胞的程序化死亡？5第二章 植物的水分的代
