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1、页眉绪论植物生理学：是研究植物生命活动规律的科学。2. 为什么说“植物生理学是农业的基础学科”？答：植物生理学是研究植物生命活动规律的学科。 其主要任务是研究和阐明植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机理，并将这些研究成果应用于生产实际，为农业生产服务。例如，对矿质营养的研究， 奠定了化肥生产基础； 对光合作用的研究为农业生产上间作套种、多熟栽培、 合理密植、矮秆化和高光效育种等提供了理论依据；对植物激素的研究，推动了生长调节剂和除草剂的人工合成及应用，使作物生长发育进入了化学调控时代。这些成果说明，植物生理学的每一项重大成果都使农业生产技术产生重大变革，使生产力极大提高；充分证明了植物生
2、理学是农业的基础学科。一 31渗透势：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水水势的水势下降值。渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。1. 将植物细胞分别放在纯水和 1mol/L 蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，各项指标都降低。2. 从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。答：水，孕育了生命。陆生植物是由水生植物进化而来的，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。 植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的
3、状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。可以说，没有水就没有生命。在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4 个方面：水分是细胞质的主要成分。细胞质的含水量一般在7090%使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。水分是代谢作用过程的反应物质。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。同样
4、， 各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。水分能保持植物的固有姿态。由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。同时，也使花朵张开，有利于传粉。3. 水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的？答：通过膜脂双分子层的间隙进入细胞。 膜上的水孔蛋白形成水通道， 造成植物细胞的水分集流。 植物的水孔蛋白有三种类型： 质膜上的质膜内在蛋白、 液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白， 其中液泡膜的水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。6. 气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？答：细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可
5、逆性地增大40100%。细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。9. 设计一个证明植物具有蒸腾作用的实验装置。1/11页眉答： 1. 将一盆植物放在阳光下, 保持浇灌植物每日必须的水分2. 在植物的叶子上蒙上塑料袋 , 但塑料袋不可太厚要让阳光照射到植物的叶子3. 几天后 , 将发现塑料袋内部出现小水滴10. 设计一个测定水分运输速率的实验。答： 1. 取几株植物 , 将根部泥土小心清理干净 , 注意不要弄断根毛 , 要求植株大小、叶片相似或相同
6、.2. 将植株同时浸于装有相同水的量筒中, 记下此时的量筒刻度数 , 同时开始计时 .3. 过一段时间 , 再次记下量筒的刻度 .4. 分别计算几株植物水分运输速度, 求平均速度 .二 64矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化。主动运输：转运过程逆电化学梯度进行，需要代谢供给能量。离子通道： 是细胞膜中一类内在蛋白组成的孔道，可通过化学方式或电学方式激活，控制离子顺电化学势梯度通过细胞膜。离子泵： 膜内在蛋白， 是质膜上的 ATP酶，通过活化 ATP释放能量推动离子逆化学势梯度进行跨膜转运。1. 植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？如何用实验方法证明植物生长需这些元素答：分为大量元素和微
7、量元素两种：大量元素：C H O N P S K Ca Mg Si，微量元素：Fe MnZn Cu Na Mo P Cl Ni，实验的方法：使用溶液培养法或砂基培养法证明：通过加入部分营养元素的溶液， 观察植物是否能够正常的生长。如果能正常生长，则证明缺少的元素不是植物生长必须的元素；如果不能正常生长，则证明缺少的元素是植物生长所必须的元素。4. 植物细胞通过哪些方式来吸收溶质以满足正常生命活动的需要？( 一 ) 扩散： 1. 简单扩散：溶质从高浓度的区域跨膜移向浓度较低的邻近区域的物理过程。2. 易化扩散： 又称协助扩散， 指膜转运蛋白易让溶质顺浓度梯度或电化学梯度跨膜转运，不需要细胞提供能
8、量。( 二 )离子通道：细胞膜中，由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。( 三 )载体：跨膜运输的内在蛋白，在跨膜区域不形成明显的孔道结构。1. 单向运输载体：（ uniport carrier ）能催化分子或离子单方向地顺着电化学势梯度跨质膜运输。2. 同向运输器：（ symporter ）指运输器与质膜外的 H 结合的同时，又与另一分子或离子结合，同一方向运输。3. 反向运输器： （ antiporter ）指运输器与质膜外侧的 H结合的同时，又与质膜内侧的分子或离子结合，两者朝相反的方向运输。( 四 )离子泵：膜内在蛋白，是质膜上的ATP酶，通过活化ATP释放能量推动离子逆化学势梯度
9、进行跨膜转运。( 五 ) 胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。9. 根部细胞吸收的矿质元素通过什么途径和动力运输到叶片？答：通过共质体和质外体运输, 主要靠蒸腾拉力11. 植物对水分和矿质元素的吸收有什么关系？是否完全一致？答：关系：矿质元素可以溶解在溶液中，通过溶液的流动来吸收。两者的吸收不完全一致相同点：两者都可以通过质外体途径和共质体途径进入根部。温度和通气状况都会影响两者的吸收。不同点：矿质元素除了根部吸收后，还可以通过叶片吸收和离子交换的方式吸收矿物质。水分还可以通过跨膜途径在根部被吸收。2/11页眉三 p119光合作用： 绿色植物吸收阳光的能量，同化 CO2
10、和水，制造有机物质并释放氧气的过程。光和单位：由聚光色素系统和反应中心组成。光和磷酸化： 是指在光合作用中由光驱动并贮存在跨类囊体膜的质子梯度的能量把 ADP 和磷酸合成为 ATP的过程。同化力：由于ATP和 NADPH用于碳反应中CO2的同化，把这两种物质合称为同化力。2. 在光合作用过程中， ATP和 NADPH是如何形成的？又是怎样被利用的？答：形成过程是在光反应的过程中。1) 非循环电子传递形成了 NADPH： PSII 和 PSI 共同受光的激发，串联起来推动电子传递，从水中夺电子并将电子最终传递给NADP+，产生氧气和 NADPH，是开放式的通路。2) 循环光和磷酸化形成了 ATP
11、：PSI 产生的电子经过一些传递体传递后，伴随形成腔内外H浓度差，只引起 ATP的形成。3) 非循环光和磷酸化时两者都可以形成： 放氧复合体处水裂解后， 吧 H 释放到类囊体腔内，把电子传递给PSII ，电子在光和电子传递链中传递时，伴随着类囊体外侧的H 转移到腔内，由此形成了跨膜的H 浓度差，引起ATP的形成；与此同时把电子传递到PSI，进一步提高了能位，形成NADPH，此外，放出氧气。是开放的通路。利用的过程是在碳反应的过程中进行的。C3 途径：甘油酸 -3- 磷酸被 ATP磷酸化，在甘油酸-3- 磷酸激酶催化下，形成甘油酸-1 ，3- 二磷酸，然后在甘油醛-3- 磷酸脱氢酶作用下被NAD
12、PH还原，形成甘油醛-3- 磷酸。C4 途径：叶肉细胞的叶绿体中草酰乙酸经过NADP-苹果酸脱氢酶作用， 被还原为苹果酸。C4 酸脱羧形成的 C3酸再运回叶肉细胞， 在叶绿体中， 经丙酮酸磷酸双激酶催化和 ATP作用，生成 CO2受体 PEP，使反应循环进行。4. 光和作用的氧气是怎样产生的？答：水裂解放氧是水在光照下经过PSII 的放氧复合体作用，释放氧气，产生电子，释放质子到类囊体腔内。放氧复合体位于PSII 类囊体膜腔表面。当PSII 反应中心色素P680 受激发后，把电子传递到脱镁叶绿色。脱镁叶绿素就是原初电子受体，而Tyr 是原初电子供体。失去电子的Tyr 又通过锰簇从水分子中获得电
13、子，使水分子裂解，同时放出氧气和质子。5.Rubisco的结构有何特点？它在光合碳同化过程中有什么作用？答： Rubisco 一般是由八个大亚基组成的多聚体。大亚基上含有与催化及活化有关的氨基酸残基，可结合底物（ CO和 RuBP）及 Mg,小亚基为调节酶活性的单位。高等植物 Rubisco 大亚基为叶绿体基因组编码， 合成的前体经过加工， 在间质中与小亚基组装成全酶。 小亚基为细胞核基因组编码， 合成的前体通过叶绿体包膜上 ATP依赖的运输器进入叶绿体， 并在组装成全酶之前被蛋白酶加工除去氨基末端约 50 个氨基酸残基的转运肽。然后，在叶绿体监护蛋白的帮助下，与大亚基装配成全酶。 在碳同化过
14、程中， Rubisco 催化 RuBP的羧化反应， 生成 3- 磷酸甘油酸。7. 一般来说， C4植物比 C3 植物的光合产量要高，试从它们各自的光合特征以及生理特征比较分析。C3C4叶片结构无花环结构，只有一种叶绿体有花环结构，两种叶绿体叶绿素 a/b2.8+-0.43.9+-0.6CO2固定酶RubiscoPEPcase/RubiscoCO2固定途径卡尔文循环C4 途径和卡尔文循环最初 CO2接受体RUBPPEP光合速率低高CO2补偿点高低饱和光强全日照 1/2无3/11页眉光合最适温度低高羧化酶对 CO2亲和力低高，远远大于 C3光呼吸高低总体的结论是，C4 植物的光合效率大于C3 植物的光合效率。8. 从光呼吸的代谢途径来看，光呼吸有什么意义？答：光呼吸的途径：在叶绿体内，光照条件下， Rubisco 把 RUBP氧化成乙醇酸磷酸，之后在磷酸酶作用下，脱去磷酸产生乙醇酸；在过氧化物酶体内，乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，过氧化氢变为洋气，
