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第一章 植物的水分生理 水勢 水溶液的化學勢與純水的化學勢之差 除以水的偏摩爾體積所得商 滲透勢 亦稱溶質勢 是由于溶質顆粒的存在 降低了水的自由能 因而其水勢低于純水水勢的水勢下降 值 壓力勢 指細胞的原生質體吸水膨脹 對細胞壁產生一種作用力相互作用的結果 與引起富有彈性的細胞 壁產生一種限制原生質體膨脹的反作用力 質外體途徑 指水分通過細胞壁 細胞間隙等沒有細胞質部分的移動 阻力小 移動速度快 共質體途徑 指水分從一個細胞的細胞質經過胞間連絲 移動到另一個細胞的細胞質 形成一個細胞質的 連續(xù)體 移動速度較慢 滲透作用 水分從水勢高的系統通過半透膜向水勢低的系統移動的現象 根壓 由于水勢梯度引起水分進入中柱后產生的壓力 蒸騰作用 指水分以氣體狀態(tài) 通過植物體的表面 主要是葉子 從體內散失到體外的現象 蒸騰速率 植物在一定時間內單位葉面積蒸騰的水量 蒸騰比率 光合作用同化每摩爾 CO2 所需蒸騰散失的水的摩爾數 水分利用率 指光合作用同化 CO2 的速率與同時蒸騰丟失水分的速率的比值 內聚力學說 以水分具有較大的內聚力足以抵抗張力 保證由葉至根水柱不斷來解釋水分上升原因的學說 水分臨界期 植物對水分不足特別敏感的時期 1 將植物細胞分別放在純水和 1mol L 蔗糖溶液中 細胞的滲透勢 壓力勢 水勢及細胞體積各會發(fā)生什么變化 答 在純水中 各項指標都增大 在蔗糖中 各項指標都降低 2 從植物生理學角度 分析農諺 有收無收在于水 的道理 答 水 孕育了生命 陸生植物是由水生植物進 化而來的 水是植物的一個重要的 先天 環(huán)境條件 植物的一切正常生命活動 只有在一定的細胞水分含量 的狀況下才能進行 否則 植物的正常生命活動就會受阻 甚至停止 可以說 沒有水就沒有生命 在農業(yè)生 產上 水是決定收成有無的重要因素之一 水分在植物生命活動中的作用很大 主要表現在 4 個方面 水分是 細胞質的主要成分 細胞質的含水量一般在 70 90 使細胞質呈溶膠狀態(tài) 保證了旺盛的代謝作用正常進行 如根尖 莖尖 如果含水量減少 細胞質便變成凝膠狀態(tài) 生命活動就大大減弱 如休眠種子 水分是代謝作 用過程的反應物質 在光合作用 呼吸作用 有機物質合成和分解的過程中 都有水分子參與 水分是植物對 物質吸收和運輸的溶劑 一般來說 植物不能直接吸收固態(tài)的無機物質和有機物質 這些物質只有在溶解在水 中才能被植物吸收 同樣 各種物質在植物體內的運輸 也要溶解在水中才能進行 水分能保持植物的固有姿 態(tài) 由于細胞含有大量水分 維持細胞的緊張度 即膨脹 使植物枝葉挺立 便于充分接受光照和交換氣體 同時 也使花朵張開 有利于傳粉 3 水分是如何跨膜運輸到細胞內以滿足正常的生命活動的需要的 答 通過膜脂雙分子層的間隙進入細胞 膜 上的水孔蛋白形成水通道 造成植物細胞的水分集流 植物的水孔蛋白有三種類型 質膜上的質膜內在蛋白 液泡膜上的液泡膜內在蛋白和根瘤共生膜上的內在蛋白 其中液泡膜的水孔蛋白在植物體中分布最豐富 水分 透過性最大 4 水分是如何進入根部導管的 水分又是如何運輸到葉片的 答 進入根部導管有三種途徑 質外體途徑 水 分通過細胞壁 細胞間隙等沒有細胞質部分的移動 阻力小 移動速度快 跨膜途徑 水分從一個細胞移動到 另一個細胞 要兩次通過質膜 還要通過液泡膜 共質體途徑 水分從一個細胞的細胞質經過胞間連絲 移動 到另一個細胞的細胞質 形成一個細胞質的連續(xù)體 移動速度較慢 這三條途徑共同作用 使根部吸收水分 根系吸水的動力是根壓和蒸騰拉力 運輸到葉片的方式 蒸騰拉力是水分上升的主要動力 使水分在莖內上升 到達葉片 導管的水分必須形成連續(xù)的水柱 造成的原因是 水分子的內聚力很大 足以抵抗張力 保證由葉 至根水柱不斷 從而使水分不斷上升 5 植物葉片的氣孔為什么在光照條件下會張開 在黑暗條件下會關閉 答 保衛(wèi)細胞細胞壁具有伸縮性 細胞 的體積能可逆性地增大 40 100 保衛(wèi)細胞細胞壁的厚度不同 分布不均勻 雙子葉植物保衛(wèi)細胞是腎形 內 壁厚 外壁薄 外壁易于伸長 吸水時向外擴展 拉開氣孔 禾本科植物的保衛(wèi)細胞是啞鈴形 中間厚 兩頭 薄 吸水時 橫向膨大 使氣孔張開 保衛(wèi)細胞的葉綠體在光下會形成蔗糖 累積在液泡中 降低滲透勢 于 是吸水膨脹 氣孔張開 在黑暗條件下 進行呼吸作用 消耗有機物 升高了滲透勢 于是失水 氣孔關閉 6 氣孔的張開與保衛(wèi)細胞的什么結構有關 答 細胞壁具有伸縮性 細胞的體積能可逆性地增大 40 100 細 胞壁的厚度不同 分布不均勻 雙子葉植物保衛(wèi)細胞是腎形 內壁厚 外壁薄 外壁易于伸長 吸水時向外擴 展 拉開氣孔 禾本科植物的保衛(wèi)細胞是啞鈴形 中間厚 兩頭薄 吸水時 橫向膨大 使氣孔張開 第二章 植物的礦質營養(yǎng) 礦質營養(yǎng) 植物對礦物質的吸收 轉運和同化 大量元素 植物需要量較大的元素 微量元素 植物需要量極微 稍多即發(fā)生毒害的元素 溶液培養(yǎng) 是在含有全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中栽培植物的方法 透性 細胞膜質具有的讓物質通過的性質 選擇透性 細胞膜質對不同物質的透性不同 胞飲作用 細胞通過膜的內陷從外界直接攝取物質進入細胞的過程 被動運輸 轉運過程順電化學梯度進行 不需要代謝供給能量 主動運輸 轉運過程逆電化學梯度進行 需要代謝供給能量 轉運蛋白 包括兩種通道蛋白和載體蛋白 通道蛋白 橫跨兩側的內在蛋白 分子中的多肽鏈折疊成通道 內帶電荷并充滿水 載體蛋白 跨膜的內在蛋白 形成不明顯的通道 通過自身構象的改變轉運物質 單向運輸載體 能催化分子或離子單方向地順著電化學勢梯度跨質膜運輸 同向運輸器 指運輸器與質膜外的 H 結合的同時 又與另一分子或離子結合 同一方向運輸 反向運輸器 指運輸器與質膜外側的 H 結合的同時 又與質膜內側的分子或離子結合 兩者朝相反的方向 運輸 離子泵 膜內在蛋白 是質膜上的 ATP 酶 通過活化 ATP 釋放能量推動離子逆化學勢梯度進行跨膜轉運 生物固氮 某些微生物把空氣中的游離氮固定轉化為含氮化合物的過程 誘導酶 是指植物本來不含某種酶 但在特定外來物質的誘導下生成的酶 臨界濃度 在營養(yǎng)元素嚴重缺乏與適量之間的濃度 是獲得最高產量的最低養(yǎng)分濃度 生物膜 細胞的外周膜和內膜系統 生理酸性鹽 對于 NH4 2SO4 一類鹽 植物吸收 NH4 較 SO4 多而快 這種選擇吸收導致溶液變酸 故稱這種鹽類為生理酸性鹽 生理堿性鹽 對于 NaNO3 一類鹽 植物吸收 NO3 較 Na 快而多 選擇吸收的結果使溶液變堿 因而稱 為生理堿性鹽 生理中性鹽 對于 NH4NO3 一類的鹽 植物吸收其陰離子 NO3 與陽離子 NH4 的量很相近 不改變周 圍介質的 pH 值 因而 稱之為生理中性鹽 單鹽毒害 植物被培養(yǎng)在某種單一的鹽溶液中 不久即呈現不正常狀態(tài) 最后死亡 這種現象叫單鹽毒害 離子拮抗 在單鹽溶液中加入少量其它鹽類可消除單鹽毒害現象 這種離子間相互消除毒害的現象為離子 拮抗 養(yǎng)分臨界期 作物對養(yǎng)分的缺乏最敏感 最易受傷害的時期叫養(yǎng)分臨界期 再利用元素 某些元素進入地上部分后 仍呈離子狀態(tài) 例如鉀 有些則形成不穩(wěn)定化合物 不斷分解 釋放出的離子 如氮 磷 又轉移到其它需要的器官中去 這些元素就稱為再利用元素或稱為對與循環(huán)的 元素 誘導酶 又叫適應酶 指植物體內本來不含有 但在特定外來物質的誘導下可以生成的酶 如水稻幼苗本 來無硝酸還原酶 但如將其在硝酸鹽溶液中培養(yǎng) 體內即可生成此酶 生物固氮 微生物自生或與植物 或動物 共生 通過體內固氮酶的作用 將大氣中的游離氮固定轉化為 含氮化合物的過程 質外體 植物體內原生質以外的部分 是離子可自由擴散的區(qū)域 主要包括細胞壁 細胞間隙 導管等部 分 因此又叫外部空間或自由空間 共質體 指細胞膜以內的原生質部分 各細胞間的原生質通過胞間連絲互相串連著 故稱共質體 又稱內 部空間 物質在共質體內的運輸會受到原生質結構的阻礙 因此又稱有陰空間 1 植物進行正常生命活動需要哪些礦質元素 如何用實驗方法證明植物生長需這些元素 答 分為大量元素和微量元素兩種 大量元素 C H O N P S K Ca Mg Si 微量元素 Fe Mn Zn Cu Na Mo P Cl Ni 實驗的方法 使用溶液培養(yǎng)法或砂基培養(yǎng)法證明 通過加入部分營養(yǎng)元素的溶液 觀察植物是否能夠正常 的生長 如果能正常生長 則證明缺少的元素不是植物生長必須的元素 如果不能正常生長 則證明缺少的元 素是植物生長所必須的元素 2 在植物生長過程中 如何鑒別發(fā)生缺氮 磷 鉀現象 若發(fā)生 可采用哪些補救措施 缺氮 植物矮小 葉小色淡或發(fā)紅 分枝少 花少 子實不飽滿 產量低 補救措施 施加氮肥 缺磷 生長 緩慢 葉小 分枝或分蘗減少 植株矮小 葉色暗綠 開花期和成熟期都延遲 產量降低 抗性減弱 補救措 施 施加磷肥 缺鉀 植株莖稈柔弱易倒伏 抗旱性和抗寒性均差 葉色變黃 逐漸壞死 缺綠開始在老葉 補救措施 施加鉀肥 4 植物細胞通過哪些方式來吸收溶質以滿足正常生命活動的需要 一 擴散 1 簡單擴散 溶質從高濃度的區(qū)域跨膜移向濃度較低的鄰近區(qū)域的物理過程 2 易化擴散 又稱協助擴散 指膜轉運蛋白易讓溶質順濃度梯度或電化學梯度跨膜轉運 不需要細 胞提供能量 二 離子通道 細胞膜中 由通道蛋白構成的孔道 控制離子通過細胞膜 三 載體 跨膜運輸的內在蛋白 在跨膜區(qū)域不形成明顯的孔道結構 1 單向運輸載體 uniport carrier 能催化分子或離子單方向地順著電化學勢梯度跨質膜運輸 2 同向運輸器 symporter 指運輸器與質膜外的 H 結合的同時 又與另一分子或離子結合 同一方向運輸 3 反向運輸器 antiporter 指運輸器與質膜外側的 H 結合的同時 又與質膜內側的分子或離子結合 兩者朝 相反的方向運輸 四 離子泵 膜內在蛋白 是質膜上的 ATP 酶 通過活化 ATP 釋放能量推動離子逆化學 勢梯度進行跨膜轉運 五 胞飲作用 細胞通過膜的內陷從外界直接攝取物質進入細胞的過程 5 簡述植物體內銨同化的途徑 答 谷氨酰胺合成酶途徑 即銨與谷氨酸及 ATP 結合 形成谷氨酰胺 谷 氨酸合酶途徑 谷氨酰胺與 酮戊二酸及 NADH 或還原型 Fd 結合 形成 2 分子谷氨酸 谷氨酸脫氫酶 途徑 銨與 酮戊二酸及 NAD P H 結合 形成谷氨酸 氨基交換作用途徑 谷氨酸與草酰乙酸結合 在 ASP AT 作用下 形成天冬氨酸和 酮戊二酸 谷氨酰胺與天冬氨酸及 ATP 結合 在 AS 作用下形成天冬酰胺 和谷氨酸 6 簡述植物中硫酸鹽的同化過程 答 硫酸根在 ATP 硫酸化酶的作用下與 ATP 結合成 APS APS 在 APS 磺基 轉移酶作用下與 GSH 結合形成 S 磺基谷胱苷肽 S 磺基谷胱苷肽與 GSH 結合形成亞硫酸鹽 在亞硫酸鹽還原 酶作用下 由 6Fdred 提供電子形成硫化物 與 O 乙酰絲氨酸結合 在 O 乙酰絲氨酸硫解酶作用下形成半胱氨 酸 7 植物細胞通過哪些方式來控制胞質中的鉀離子濃度 答 鉀離子通道 分為內向鉀離子通道和外向鉀離子通 道兩種 內向鉀離子通道是控制胞外鉀離子進入胞內 外向鉀離子控制胞內鉀離子外流 載體中的同向運輸器 運輸器與質膜外側的氫離子結合的同時 又與另一鉀離子結合 進行同一方向的運輸 其結果是讓鉀離子進入 到胞內 8 無土栽培技術在農業(yè)生產上有哪些應用 答 可以通過無土栽培技術 確定植物生長所必須的元素和元素的 需要量 對于在農業(yè)生產中 進行合理的施肥有指導的作用 無土栽培技術能夠對植物的生長條件進行控制 植物生長的速度快 可用于大量的培育幼苗 之后再栽培在土壤中 10 在作物栽培時 為什么不能施用過量的化肥 怎樣施肥才比較合理 答 過量施肥時 可使植物的水勢降低 根系吸水困難 燒傷作物 影響植物的正常生理過程 同時 根部也吸收不了 造成浪費 合理施肥的依據 根據形態(tài)指標 相貌和葉色確定植物所缺少的營養(yǎng)元素 通過對葉片營養(yǎng)元素的診斷 結合施肥 使營養(yǎng)元素 的濃度盡量位于臨界濃度的周圍 測土配方 確定土壤的成分 從而確定缺少的肥料 按一定的比例施肥 11 植物對水分和礦質元素的吸收有什么關系 是否完全一致 答 關系 礦質元素可以溶解在溶液中 通過溶 液的流動來吸收 兩者的吸收不完全一致 相同點 兩者都可以通過質外體途徑和共質體途徑進入根部 溫度和通氣狀況都會影響兩者的吸收 不同點 礦質元素除了根部吸收后 還可以通過葉片吸收和離子交換的方式吸收礦物質 水分還可以通過跨膜途徑在根部被吸收 12 細胞吸收水分和吸收礦質元素有什么關系 有什么異同 答 關系 水分在通過集流作用吸收時 會同時運 輸少量的離子和小溶質調節(jié)滲透勢 相同點 都可以通過擴散的方式來吸收 都可以經過通道來吸收 不 同點 水分可以通過集流的方式來吸收 水分經過的是水通道 礦質元素經過的是離子通道 礦質元素 還可以通過載體 離子泵和胞飲的形式來運輸 13 自然界或栽種作物過程中 葉子出現紅色 為什么 答 缺少氮元素 氮元素少時 用于形成氨基酸的糖類 也減少 余下的較多的糖類形成了較多的花色素苷 故呈紅色 缺少磷元素 磷元素會影響糖類的運輸過程 當磷元素缺少時 阻礙了糖分的運輸 使得葉片積累了大量的糖分 有利于花色素苷的形成 缺少硫元素 缺 少硫元素會有利于花色素苷的積累 自然界中的紅葉 秋季降溫時 植物體內會積累較多的糖分以適應寒冷 體內的可溶性糖分增多 形成了較多的花色素苷 14 植株矮小 可能是什么原因 答 缺氮 氮元素是合成多種生命物質所需的必要元素 缺磷 缺少磷元素時 蛋白質的合成受阻 新細胞質和新細胞核形成較少 影響細胞分裂 生長緩慢 植株矮 小 缺硫 硫元素是某些蛋白質或生物素 酸類的重要組成物質 缺鋅 鋅元素是葉綠素合成所需 生長素合 成所需 且是酶的活化劑 缺水 水參與了植物體內大多數的反應 15 引起嫩葉發(fā)黃和老葉發(fā)黃的分別是什么元素 請列表說明 答 引起嫩葉發(fā)黃的 S Fe 兩者都不能從老葉移動到嫩葉 引起老葉發(fā)黃的 K N Mg Mo 以上元素都可以從老葉移動到嫩葉 Mn 既可以引起嫩葉發(fā)黃 也可以引起老葉發(fā)黃 依植物的種類和生長速率而定 16 葉子變黃可能是那些因素引起的 請分析并提出證明的方法 答 缺乏下列礦質元素 N Mg F Mn Cu Zn 證明方法是 溶液培養(yǎng)法或砂基培養(yǎng)法 分析 N 和 Mg 是組成葉綠素的成分 其他元素可能是葉綠素形成過程中某些酶的活化劑 在葉綠素形成過程 中起間接作用 光照的強度 光線過弱 會不利于葉綠素的生物合成 使葉色變黃 證明及分析 在同等的正常條件下培養(yǎng)兩份植株 之后一份植株維持原狀培養(yǎng) 另一份放置在光線較弱的條件 下培養(yǎng) 比較兩份植株 哪一份首先出現葉色變黃的現象 溫度的影響 溫度可影響酶的活性 在葉綠素的合成過程中 有大量的酶的參與 因此 過高或過低的溫度都會影響葉綠素的合成 從而影響了葉色 證明及分析 在同等正常的條件下 培養(yǎng)三份植株 之后其中的一份維持原狀培養(yǎng) 一份放置在低溫下培養(yǎng) 另一份放置在高溫條件下培養(yǎng) 比較三份植株變黃的時間 第三章 植物的光和作用 光合作用 綠色植物吸收陽光的能量 同化 CO2 和水 制造有機物質并釋放氧氣的過程 吸收光譜 經過葉綠素吸收后 在光譜上出現黑線或暗帶 熒光現象 葉綠素溶液在透射光下呈綠色 而在反射光下呈紅色 磷光現象 葉綠素在光照去掉光源后 還能繼續(xù)輻射出極微弱紅光的現象 光反應 必須在光下才能進行的 由光引起的光化學反應 碳反應 在暗處或光處都能進行的 由若干酶所催化的化學反應 光和單位 由聚光色素系統和反應中心組成 聚光色素 沒有光化學活性 只有收集光能的作用 將光能聚集起來傳給反應中心色素 包括絕大多數的 色素 原初反應 指光和作用中從葉綠素分子受光激發(fā)到引起第一個光化學反應為止的過程 反應中心 是將光能轉換為化學能的膜蛋白復合體 包括特殊狀態(tài)的葉綠素 a 希爾反應 在光照下 離體葉綠體類囊體能將含有高鐵的化合物還原為低鐵化合物并釋放氧 光和鏈 在類囊體摸上的 PSII 和 PSI 之間幾種排列緊密的電子傳遞體完成電子傳遞的總軌道 光和磷酸化 是指在光合作用中由光驅動并貯存在跨類囊體膜的質子梯度的能量把 ADP 和磷酸合成為 ATP 的過程 光和速率 單位時間 單位葉面積吸收 CO2 的量或放出 O2 的量 或者積累干物質的量 同化力 由于 ATP 和 NADPH 用于碳反應中 CO2 的同化 把這兩種物質合稱為同化力 卡爾文循環(huán) CO2 的受體是一種戊糖 CO2 的固定的出產物是一種三碳化合物 C4 途徑 CO2 固定最初的穩(wěn)定產物是四碳化合物 光抑制 光能超過光和系統所能利用的數量時 光和功能下降 景天酸代謝途徑 植物在夜間氣孔開放 利用 C4 途徑固定 CO2 形成蘋果酸 貯存在液泡中 白天氣孔 關閉 將夜間固定的 CO2 釋放出來 再經 C3 途徑固定 CO2 的過程 光呼吸 植物的綠色細胞依賴光照 吸收 O2 和放出 CO2 的過程 表觀光合作用 沒有把葉子的線粒體呼吸和光呼吸考慮在內的光和速率 真正光和作用 表觀光和作用 呼吸作用 光呼吸 光飽和點 當達到某一光強度時 光和速率不再增加時的光強 溫室效應 大氣層中的 CO2 能強烈的吸收紅外線 太陽輻射的能量在大氣層中就 易入難出 使得溫度 上升 CO2 補償點 當光和吸收的 CO2 量等于呼吸放出的 CO2 量 這時外界 CO2 含量 光補償點 同一葉子在同一時間內 光和過程中吸收的 CO2 與光呼吸和呼吸作用過程中放出的 CO2 等量 時的光照強度 光能利用率 指植物光合作用所積累的有機物所含的能量 占照射在單位地面上的日光能量的比率 希爾反應 離體葉綠體在光下所進行的分解水并放出氧氣的反應 光系統 由葉綠體色素和色素蛋白質組成的可以完成光化學轉換的光合反應系統 植物光合作用有 PSI 和 PSII 兩個光系統 紅降現象 當光波大于 685nm 時 光合作用的量子效率急劇下降 這種現象被稱為紅降現象 增益效應 愛默生效應 如果在遠紅光 大于 685nm 照射下補充紅光 650nm 量子產額大增 比單 獨用這兩種波長的光照射時的總和還要高 這種效應稱為增益效應 1 植物光合作用的光反應和碳反應是在細胞的哪些部位進行的 為什么 答 光反應在類囊體膜 光合膜 上 進行的 碳反應在葉綠體的基質中進行的 原因 光反應必須在光下才能進行的 是由光引起的光化學反應 類囊體膜是光合膜 為光反應提供了光的條件 碳反應是在暗處或光處都能進行的 由若干酶催化的化學反應 基質中有大量的碳反應需要的酶 2 在光合作用過程中 ATP 和 NADPH 是如何形成的 又是怎樣被利用的 答 形成過程是在光反應的過程中 1 非循環(huán)電子傳遞形成了 NADPH PSII 和 PSI 共同受光的激發(fā) 串聯起來推動電子傳遞 從水中奪電子并 將電子最終傳遞給 NADP 產生氧氣和 NADPH 是開放式的通路 2 循環(huán)光和磷酸化形成了 ATP PSI 產生的電子經過一些傳遞體傳遞后 伴隨形成腔內外 H 濃度差 只引起 ATP 的形成 3 非循環(huán)光和磷酸化時兩者都可以形成 放氧復合體處水裂解后 吧 H 釋放到類囊體腔內 把電子傳遞給 PSII 電子在光和電子傳遞鏈中傳遞時 伴隨著類囊體外側的 H 轉移到腔內 由此形成了跨膜的 H 濃度差 引起 ATP 的形成 與此同時把電子傳遞到 PSI 進一步提高了能位 形成 NADPH 此外 放出氧氣 是 開放的通路 利用的過程是在碳反應的過程中進行的 C3 途徑 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 磷酸脫氫酶作用下被 NADPH 還原 形成甘油醛 3 磷酸 C4 途徑 葉肉細胞的葉綠體中草酰乙酸經過 NADP 蘋果酸脫氫酶作用 被還原為蘋果酸 C4 酸脫羧形成 的 C3 酸再運回葉肉細胞 在葉綠體中 經丙酮酸磷酸雙激酶催化和 ATP 作用 生成 CO2 受體 PEP 使反應循 環(huán)進行 3 試比較 PSI 和 PSII 的結構及功能特點 PSII PSI 位于類囊體的堆疊區(qū) 顆粒較大 位于類囊體非堆疊區(qū) 顆粒小 由 12 種不同的多肽組成 由 11 種蛋白組成 反應中心色素最大吸收波長 680nm 反應中心色素最大吸收波長 700nm 水光解 釋放氧氣 將電子從 PC 傳遞給 Fd 含有 LHCII 含有 LHCI 4 光和作用的氧氣是怎樣產生的 答 水裂解放氧是水在光照下經過 PSII 的放氧復合體作用 釋放氧氣 產生 電子 釋放質子到類囊體腔內 放氧復合體位于 PSII 類囊體膜腔表面 當 PSII 反應中心色素 P680 受激發(fā)后 把電子傳遞到脫鎂葉綠色 脫鎂葉綠素就是原初電子受體 而 Tyr 是原初電子供體 失去電子的 Tyr 又通過錳 簇從水分子中獲得電子 使水分子裂解 同時放出氧氣和質子 6 光合作用的碳同化有哪些途徑 試述水稻 玉米 菠蘿的光合碳同化途徑有什么不同 答 有三種途徑 C3 途徑 C4 途徑和景天酸代謝途徑 途徑 C3 C4 CAM 植物種類 溫帶植物 水稻 熱帶植物 玉米 干旱植物 菠蘿 固定酶 Rubisco PEPcase Rubisco PEPcase Rubisco CO2 受體 RUBP RUBP PEP RUBP PEP 初產物 PGA OAA OAA 7 一般來說 C4 植物比 C3 植物的光合產量要高 試從它們各自的光合特征以及生理特征比較分析 C3 C4 葉片結構 無花環(huán)結構 只有一種葉綠 體 有花環(huán)結構 兩種葉綠體 葉綠素 a b 2 8 0 4 3 9 0 6 CO2 固定酶 Rubisco PEPcase Rubisco CO2 固定途徑 卡爾文循環(huán) C4 途徑和卡爾文循環(huán) 最初 CO2 接受體 RUBP PEP 光合速率 低 高 CO2 補償點 高 低 飽和光強 全日照 1 2 無 光合最適溫度 低 高 羧化酶對 CO2 親和力 低 高 遠遠大于 C3 光呼吸 高 低 總體的結論是 C4 植物的光合效率大于 C3 植物的光合效率 8 從光呼吸的代謝途徑來看 光呼吸有什么意義 答 光呼吸的途徑 在葉綠體內 光照條件下 Rubisco 把 RUBP 氧化成乙醇酸磷酸 之后在磷酸酶作用下 脫去磷酸產生乙醇酸 在過氧化物酶體內 乙醇酸氧化為乙 醛酸和過氧化氫 過氧化氫變?yōu)檠髿?乙醛酸形成甘氨酸 在線粒體內 甘氨酸變成絲氨酸 過氧化物酶體內 形成羥基丙酮酸 最終成為甘油酸 在葉綠體內 產生甘油 3 磷酸 參與卡爾文循環(huán) 在干旱和高輻射期間 氣孔關閉 CO2 不能進入 會導致光抑制 光呼吸會釋放 CO2 消耗多余的能量 對光合器官起到保護的作用 避免產生光抑制 在有氧條件下 通過光呼吸可以回收 75 的碳 避免損失過多 有利于氮的代謝 9 卡爾文循環(huán)和光呼吸的代謝有什么聯系 答 卡爾文循環(huán)產生的有機物的 1 4 通過光呼吸來消耗 氧氣濃度高時 Rubisco 作為加氧酶 是 RUBP 氧化 進行光呼吸 CO2 高時 Rubisco 作為羧化酶 使 CO2 羧化 進行卡爾文循環(huán) 光呼吸的最終產物是甘油酸 3 磷酸 參與到卡爾文循環(huán)中 10 通過學習植物水分代謝 礦質元素和光合作用知識之后 你認為怎樣才能提高農作物的產量 答 合理灌溉 合理灌溉可以改善作物各種生理作用 還能改變栽培環(huán)境 間接地對作用發(fā)生影響 合理追肥 根據植物的形態(tài)指標和生理指標確定追肥的種類和量 同時 為了提高肥效 需要適當的灌溉 適當的深耕和改善施肥的方式 光的強度盡量的接近于植物的光飽和點 使植物的光合速率最大 最大可能的積累有機物 但是同時注意 光強不能太強 會產生光抑制的現象 栽培的密度適度的大點 肥水充足 植株繁茂 能吸收更多的 CO2 但同時要注意光線的強弱 因為隨著 光強的增加 CO2 的利用率增加 光合速率加快 同時 可通過人工的增加 CO2 含量 提高光合速率 使作物在適宜的溫度范圍內栽植 使作物體內的酶的活性在較強的水平 加速光合作用的碳反應過程 積 累更多的有機物 11 C3 植物 C4 植物和 CAM 在固定 CO2 方面的異同 C3 C4 CAM 受體 RUBP PEP PEP 固定酶 Rubisco PEPcase Rubisco PEPcase Rubisco 進行的階段 CO2 羧化 CO2 還原 更新 CO2 羧化 轉變 脫羧與 還原 再生 羧化 還原 脫羧 C3 途徑 初產物 PGA OAA OAA 能量使用 先 NADPH 后 ATP 12 據你所知 葉子變黃可能與什么條件有關 請全面討論 答 水分的缺失 水分是植物進行正常的生命活動的基礎 礦質元素的缺失 有些礦質元素是葉綠素合成的元素 有些礦質元素是葉綠素合成過程中酶的活化劑 這 些元素都影響葉綠素的形成 出現葉子變黃 光條件的影響 光線過弱時 植株葉片中葉綠素分解的速度大于合成的速度 因為缺少葉綠素而使葉色變 黃 溫度 葉綠素生物合成的過程中需要大量的酶的參與 過高或過低的溫度都會影響酶的活動 從而影響葉 綠素的合成 葉片的衰老 葉片衰老時 葉綠素容易降解 數量減少 而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定 所以葉色呈現出黃色 13 高 O2 濃度對光合過程有什么影響 答 對于光合過程有抑制的作用 高的 O2 濃度 會促進 Rubisco 的加氧 酶的作用 更偏向于進行光呼吸 從而抑制了光合作用的進行 15 霜葉紅于二月花 為什么霜降后楓葉變紅 答 霜降后 溫度降低 體內積累了較多的糖分以適應寒冷 體內的可溶性糖多了 就形成較多的花色素苷 葉子就呈紅色的了 第四章 植物的呼吸作用 呼吸作用 指生物體內的有機物質 通過氧化還原而產生 CO2 同時釋放能量的過程 有氧呼吸 指生活細胞在氧氣的參與下 把某些有機物質徹底氧化分解 放出 CO2 并形成水 同時釋放能 量的過程 無氧呼吸 指在無氧條件下 細胞把某些有機物分解成為不徹底的氧化產物 同時釋放能量的過程 糖酵解 胞質溶膠中的己糖在無氧狀態(tài)或有氧狀態(tài)下均能分解成丙酮酸的過程 三羧酸循環(huán) 糖酵解進行到丙酮酸后 在有氧條件下 通過一個包括三羧酸和二羧酸的循環(huán)而逐步氧化分 解 直到形成水和 CO2 為止 戊糖磷酸途徑 可以不經過無氧呼吸生成丙酮酸而進行有氧呼吸的途徑 生物氧化 有機物質在生物體細胞內進行氧化分解和釋放能量的過程 呼吸鏈 呼吸代謝中間產物的電子和質子 沿著一系列有順序的電子傳遞體組成的電子傳遞途徑 傳遞到 分子氧的總過程 解偶聯 指呼吸鏈與氧化磷酸化的偶聯遭到破壞的現象 氧化磷酸化 在生物氧化中 電子經過線粒體的電子傳遞鏈傳遞到氧 伴隨 ATP 合酶催化 使 ADP 和 Pi 合成 ATP 的過程 呼吸速率 用植物的單位鮮重 干重或原生質表示 或者在一定時間內所放出的二氧化碳的體積 或所吸 收的氧氣的體積來表示 呼吸商 植物組織在一定時間內 放出二氧化碳的物質的量與吸收氧氣的物質的量的比率 抗氰呼吸 在氰化物存在下 某些植物呼吸不受抑制 P O 比 是指氧化磷酸化中每吸收一個氧原子時所酯化無機磷酸分子數或產生 ATP 分子數之比值 交替氧化酶 抗氰呼吸的末端氧化酶 可把電子傳給氧 底物水平磷酸化 由于底物的分子磷酸直接轉到 ADP 而形成 ATP 巴斯德效應 氧可以降低糖類的分解代謝和減少糖酵解產物的積累 末端氧化酶 是把底物的電子通過電子傳遞系統最后傳遞給分子氧并形成水或過氧化氫的酶類 能荷 就是 ATP ADP AMP 系統中可以利用的高能磷酸鍵的度量 溫度系數 由于溫度升高 10 而引起的反應速率的增加 6 用很低濃度的氰化物和疊氮化合物或高濃度的 CO 處理植物 植物很快會發(fā)生傷害 試分析該傷害的原因是 什么 答 上述的處理方法會造成植物的呼吸作用的抑制 使得植物不能進行正常的呼吸作用 為植物體提供 的能量也減少了 從而造成了傷害的作用 7 植物的光合作用與呼吸作用有什么關系 相對性 光合作用 呼吸作用 物質代謝 合成物質 分解物質 能量代謝 儲能過程 光能 化學能 光合電子傳遞 光合磷酸化 放能過程 化學能 ATP NADPH 呼吸電子傳遞 氧化磷酸化 主要環(huán)境因素 光 CO2 溫度 O2 場所 葉綠體 所有活細胞 相關性 載能的媒體相同 ATP NADPH 物質相關 中間產物交替使用 光合的 O2 用于呼吸 呼吸的 CO2 用于光合 磷酸化的機制相同 化學滲透學說 8 植物的光呼吸和暗呼吸有哪些區(qū)別 暗呼吸 光呼吸 代謝途徑 糖酵解 三羧酸循環(huán)等途 徑 乙醇酸代謝途徑 底物 葡萄糖 新形成或儲存的 乙醇酸 新形成的 發(fā)生條件 光 暗處都可以進行 光照下進行 發(fā)生部位 胞質溶膠和線粒體 葉綠體 過氧化物酶體 線粒體 對 O2 和 CO2 濃度反 應 無反應 高 O2 促進 高 CO2 抑制 9 光合磷酸化與氧化磷酸化有什么異同 光合磷酸化 氧化磷酸化 驅動能量 光能 化學能 H e 的來源 水的光解 底物氧化脫氫 H e 的傳遞方向 水 NADP NADPH O2 場所 類囊體膜 線粒體內膜 H 梯度 內膜 外膜 外膜 內膜 影響因素 光 O2 和溫度 相同點 使 ADP 與 pi 合成 ATP 10 分析下列的措施 并說明它們有什么作用 1 將果蔬貯存在低溫下 在低溫情況下 果蔬的呼吸作用較弱 減少了有機物的消耗 保持了果蔬的質量 2 小麥 水稻 玉米 高粱等糧食貯藏之前要曬干 糧食曬干之后 由于沒有水分 從而不會再進行光合作 用 若含有水分 呼吸作用會消耗有機物 同時 反應生成的熱量會使糧食發(fā)霉變質 3 給作物中耕松土 改善土壤的通氣條件 4 早春寒冷季節(jié) 水稻浸種催芽時 常用溫水淋種和不時翻種 控制溫度和空氣 使呼吸作用順利進行 第五章 植物體內有機物的代謝 初生代謝物 初生代謝的產物 如糖類 脂肪 核酸 蛋白質等 次生代謝物 由糖類等有機物次生代謝衍生出來的物質 萜類 由異戊二烯組成的次生代謝物 一般不溶于水 酚類 芳香族環(huán)上的氫原子被羥基或功能衍生物取代后生成的化合物 是重要的次生代謝物之一 生物堿 一類含氮雜環(huán)化合物 通常有一個含氮雜環(huán) 其堿性來自含氮的環(huán) 固醇 是三萜的衍生物 它是質膜的主要組成 又是與昆蟲脫皮有關的植物蛻皮激素的成分 類黃酮 是兩個芳香環(huán)被三碳橋連起來的 15 碳化合物 其結構來自兩個不同的合成途徑 第六章 植物體內有機物的運輸 胞間連絲 是連接兩個相鄰植物細胞的胞質通道 行使水分 營養(yǎng)物質 小的信號分子 以及大分子的胞 質運輸功能 壓力流學說 篩管中溶液流運輸是由源和庫端之間滲透產生的壓力梯度推動的 韌皮部裝載 指光和產物從葉肉細胞到篩分子 伴胞復合體的整個過程 多聚體 陷阱模型 葉肉細胞合成的蔗糖運到維管束鞘細胞 經過眾多的胞間連絲 進入居間細胞 居間細 胞內的運輸蔗糖分別與 1 或 2 個半乳糖分子合成棉子糖或水蘇糖 這兩種糖分大 不能擴散回維管束鞘細 胞 只能運送到篩分子 韌皮部卸出 裝載在韌皮部的同化產物輸出到庫的接受細胞的過程 胞質泵動學說 篩分子內腔的細胞質呈幾條長絲狀 形成胞縱束 縱跨篩分子 每束直徑為 1 到幾微米 在束內呈環(huán)狀的蛋白質絲反復的 有節(jié)奏的收縮和張弛 就產生一種蠕動 把細胞質長距離泵走 糖分就 隨之流動 收縮蛋白學說 篩管腔內有很多具有收縮能力的 P 蛋白 是它推動篩管汁液運行 庫強度 等于庫容量和庫活力的乘積 配置 指源葉中新形成同化產物的代謝轉化 分配 指新形成同化產物在各種庫之間的分布 代謝源 指制造并輸送有機物質到其他器官的組織 器官或部位 如成熟的葉片 代謝庫 指植物接受有機物質用于生長 消耗或貯藏的組織 器官或部位 如正在發(fā)育的種子 果實等 1 植物葉片中合成的有機物質是以什么形式和通過什么途徑運輸到根部 如何用實驗證明植物體內有機物運輸 的形式和途徑 答 運輸形式 還原性糖 例如蔗糖 棉子糖 水蘇糖和毛蕊糖 其中以蔗糖為最多 運輸途徑 篩分子 伴胞復合體通過韌皮部運輸 驗證形式 利用蚜蟲的吻刺法收集韌皮部的汁液 蚜蟲以其吻刺插入葉或莖的篩管細胞吸取汁液 當蚜蟲 吸取汁液時 用 CO2 麻醉蚜蟲 用激光將蚜蟲吻刺于下唇處切斷 切口處不斷流出篩管汁液 可收集汁液供分 析 驗證途徑 運用放射性同位素示蹤法 5 木本植物怕剝皮而不怕空心 這是什么道理 答 葉片是植物有機物合成的地方 合成的有機物通過韌皮部 向雙向運輸 供植物的正常生命活動 剝皮即是破壞了植物的韌皮部 使有機物的運輸收到阻礙 第七章 細胞信號轉導 跨膜信號轉換 信號與細胞表面的受體結合后 通過受體將信號傳遞進入細胞內的過程 信號 環(huán)境的變化 受體 是指能夠特異地識別并結合信號 在細胞內放大和傳遞信號的物質 CAMP 調節(jié)靶酶的活性 細胞內受體 位于亞細胞組分上的受體 細胞表面受體 位于細胞表面的受體 蛋白激酶 催化 ATP 或 GTP 的磷酸基團轉移到底物蛋白質的氨基酸殘基上 第一信使 能引起胞內信號的胞間信號和環(huán)境刺激 亦稱為初級信使 第二信使 位于細胞內的物質 將信號進一步傳遞和放大 最終引起細胞反應 級聯反應 信號通過跨膜轉換后 進入細胞 再通過細胞內的信號分子或第二信使 使信號進一步傳遞或 放大 最終引起細胞反應 G 蛋白 全稱為 GTP 結合調節(jié)蛋白 此類蛋白由于其生理活性有賴于三磷酸鳥苷 GTP 的結合以及具有 GTP 水解酶的活性而得名 在受體接受胞間信號分子到產生胞內信號分子之間往往要進行信號轉換 通常 認為是通過 G 蛋白偶聯起來 故 G 蛋白又被稱為偶聯蛋白或信號轉換蛋白 雙信號系統 是指肌醇磷脂信號系統 其最大的特點是胞外信號被膜受體接受后同時產生兩個胞內信號分 子 IP 3 和 DAG 分別激活兩個信號傳遞途徑 即 IP3 Ca2 和 DAG PKC 途徑 因此把這一信號 系統稱之為 雙信號系統 1 什么叫信號轉導 細胞信號轉導包括哪些過程 答 信號轉導是指細胞偶聯各種刺激信號與其引起的特定生 理效應之間的一系列分子反應機制 包括四個步驟 第一 信號分子與細胞表面受體的相結合 第二 跨膜信 號轉換 第三 在細胞內通過信號轉導網絡進行信號傳遞 放大和整合 第四 導致生理生化變化 2 什么叫鈣調蛋白 它有什么作用 答 鈣調蛋白是一種耐熱的球蛋白 具有 148 個氨基酸的單鏈多肽 兩種 方式起作用 第一 可以直接與靶酶結合 誘導構象變化而調節(jié)靶酶的活性 第二 與 CA 結合 形成活化態(tài) 的 CA cam 復合體 然后再與靶酶結合 將靶酶激活 3 蛋白質可逆磷酸化在細胞信號轉導中有什么作用 答 是生物體內一種普遍的翻譯后修飾方式 細胞內第二 信使如 CA 等往往通過調節(jié)細胞內多種蛋白激酶和蛋白磷酸酶 從而調節(jié)蛋白質的磷酸化和去磷酸化過程 進 一步傳遞信號 4 植物細胞內鈣離子濃度變化是如何完成的 答 細胞壁是胞外鈣庫 質膜上的 CA 通道控制 CA 內流 而質膜 上的 CA 泵負責將 CA 泵出細胞 胞內鈣庫的膜上存在 CA 通道 CA 泵和 CA H 反向運輸器 前者控制 CA 外 流 后兩者將胞質 CA 泵入胞內鈣庫 第八章 植物生長物質 植物生長物質 調節(jié)植物生長發(fā)育的物質 植物激素 是指一些在植物體內合成 并從產生之處運送到別處 對生長發(fā)育產生顯著作用的微量有機物 植物激素受體 指特異地識別激素并能與激素高度結合的蛋白質 植物激素突變體 由于基因突變而引起植物激素缺陷的突變體 植物多肽激素 具有調節(jié)生理過程和傳遞細胞信號功能的活性多肽 生長素極性運輸 生長素只能從植物體的形態(tài)學上端向下端運輸 植物生長調節(jié)劑 指一些具有植物激素活性的人工合成的物質 植物生長促進劑 促進分生組織細胞分裂和伸長 促進營養(yǎng)器官的生長和生殖器官的發(fā)育 外施生長抑制 劑可抑制其促進效能 植物生長抑制劑 抑制頂端分生組織生長 使植物喪失頂端優(yōu)勢 側枝多 葉小 生殖器官也受影響 植物生長延緩劑 是赤霉素類 使植株矮小 莖粗 節(jié)間短 葉面積小 葉厚 葉色深綠 不影響花的發(fā) 育 三重反應 乙烯可抑制黃化豌豆幼苗上胚軸的伸長生長 促進其加粗生長 地上部分失去負向地性生長 偏上生長 1 生長素是在植物體的哪些部位合成的 生長素的合成有哪些途徑 答 合成部位 生長旺盛部位 葉原基 嫩葉 發(fā)育中種子 途徑 底物是色氨酸 吲哚丙酮酸途徑 色胺 途徑 吲哚乙腈途徑 吲哚乙酰胺途徑 2 根尖和莖尖的薄壁細胞有哪些特點與生長素的極性運輸是相適應的 答 生長素的極性運輸是指生長素只能 從植物體的形態(tài)學上端向下端運輸 在細胞基部的質膜上有專一的生長素輸出載體 3 植物體內的赤霉素 細胞分裂素和脫落酸的生物合成有何聯系 4 細胞分裂素是怎樣促進細胞分裂的 答 CTK CRE1 信號的跨膜轉換 CRE1 上的 pi 基團到組氨酸磷 酸轉移蛋白上 細胞核內反應蛋白 基因表達 細胞分裂 5 香蕉 芒果 蘋果果實成熟期間 乙烯是怎樣形成的 乙烯又是怎樣誘導果實成熟的 答 Met SAM ACC O2 Eth MACC 誘導果實的成熟 促進呼吸強度 促進代謝 促進有機物質的轉化 促進質膜透性的增加 8 生長素 赤霉素 細胞分裂素 脫落酸和乙烯在農業(yè)生產上有何作用 答 生長素 1 促進扦插的枝條生根 2 促進果實發(fā)育 3 防止落花落果 赤霉素 1 在啤酒生產上可促進麥芽糖化 2 促進發(fā)芽 3 促進生長 4 促進雄 花發(fā)生 細胞分裂素 細胞分裂素可用于蔬菜 水果和鮮花的保鮮保綠 還可用于果樹和蔬菜上 主要作用用 于促進細胞擴大 提高坐果率 延緩葉片衰老 脫落酸 1 抑制生長 2 促進休眠 3 引起氣孔關閉 4 增加抗逆 性 乙烯 1 催熟果實 2 促進衰老 10 要使水稻秧苗矮壯分蘗多 你在水肥管理或植物生長調節(jié)劑應用方面有什么建議 答 在水肥管理中 在氮 磷 硫 鋅的肥料的使用中 要適量不能使用太多 使用太多利于伸長生長 在植 物生長調節(jié)劑方面 使用 TIBA CCC 11 要使水仙矮化而又能在春節(jié)期間開花 用 MH 處理好呢 還是用 PP333 處理好呢 為什么 答 用 PP333 處 理 原因 MH 是生長抑制劑 植株矮小 生殖器官也會受影響 PP333 是生長延緩劑 使用后 植株矮小 而 不會影響花的發(fā)育 13 作物能抵御各種逆境脅迫 是一種激素作用或多種激素作用 答 多種激素協同作用 第九章 光形態(tài)建成 光形態(tài)建成 依賴光控制細胞的分化 結構和功能的改變 最終匯集成組織和器官的建成 暗形態(tài)建成 暗中生長的植物幼苗表現出各種黃化特征 光敏色素 吸收紅光 遠紅光可逆轉換的光受體 去黃化 給黃化幼苗一個微弱的閃光出現的現象 藍光受體 隱花色素和向光素 都是黃素蛋白 調節(jié)不同的藍光反應 1 什么是植物光形態(tài)建成 它與光合作用有何不同 答 依賴光控制細胞的分化 結構和功能的改變 最終匯集成組織和器官的建成 就稱為光形態(tài)建成 亦即光 控制發(fā)育的過程 光形態(tài)建成控制的是細胞的結構 光合作用控制的是物質的形成 光形態(tài)建成中利用紅光 遠紅光 藍光和紫外光 光合作用中利用藍紫光和紅光 光形態(tài)建成在植物的各個器官中進行 光合作用在葉 片中進行 5 按你所知 請全面考慮 光對植物生長發(fā)育有什么影響 答 光合作用 光形態(tài)建成 6 光敏色素作用機理 答 前體 Pr Pfr X Pfr X 生理反應 Pr Pfr 為 660nm 相反為 730nm 7 舉例說明光敏控制的快反應 答 快反應是吸收光量子到誘導形態(tài)變化反應迅速 以分秒計 有棚田效應 指離體的綠豆根尖在紅光下誘導膜產生少量正電荷 可以吸附在帶負電荷的玻璃表面 而遠紅光逆轉這種現象 8 舉例說明 3 中以上與光敏色素有關的生理現象 答 棚田效應 快反應 紅光促進萵苣種子萌發(fā) 誘導幼苗 去黃花反應 慢反應 第十章 植物的生長生理 細胞周期 新生的持續(xù)分裂的細胞從第一次分裂形成的細胞至下一次再分裂成為兩個子細胞為止所經歷的 過程 分化 分生組織的幼嫩細胞發(fā)育成具有各種形態(tài)結構和生理代謝功能的成形細胞過程 脫分化 具高度分化能力的細胞和組織 在培養(yǎng)條件下喪失其特有的分化能力的過程 再分化 已經脫分化的細胞在一定條件下 又可經過愈傷組織或胚狀體 再分化出根和芽 形成完整植株 的過程 酸 生長假說 生長素誘導細胞壁酸化并使其可塑性增大而導致細胞伸長的理論 細胞全能性 指植物體的每個細胞都攜帶著一套完整的基因組 并具有發(fā)育成完整植株的潛在能力 組織培養(yǎng) 指在控制的環(huán)境條件下 在人工配制的培養(yǎng)基中 將離體的植物細胞 組織或器官進行培養(yǎng)的 技術 極性 指在器官 組織甚至細胞不同的軸上存在某種形態(tài)結構和生理生化上的梯度差異 生長大周期 開始生長緩慢 以后逐漸加快 達到最高點 然后生長速率又減慢至停止 頂端優(yōu)勢 頂芽優(yōu)先生長 而側芽生長受抑制的現象 相關性 植物各部分之間的相互制約與協調的現象 向性運動 由外界刺激而產生 運動方向取決于外界的刺激方向 向光性 植物隨光照入射的方向而彎曲的反應 向重力性 植物在重力影響下 保持一定方向生長的特性 感性運動 由外界刺激或內部時間機制而引起的 外界刺激方向不能決定運動方向 生理鐘 生物對晝夜的適應而產生生理上有周期性波動的內在節(jié)奏 種子壽命 種子壽命是種子從采收到失去發(fā)芽能力的時間 種子生活力 種子能夠萌發(fā)的潛在能力或胚具有生命力 種子活力 在田間狀態(tài)下 迅速萌發(fā)成整齊度高而健壯幼苗的能力 1 水稻種子或小麥種子在萌發(fā)過程中 其吸水過程和種子內有機物是如何變化的 答 吸水過程分為三個過程 首先是急劇吸水 是由于細胞內容物中親水物質所引起的吸脹作用 其次是停止 吸水 細胞利用已吸收的水分進行代謝作用 最后是再重新迅速吸水 由于胚迅速長大和細胞體積加大 重新 大量吸水 這時的吸水是與代謝作用相連的滲透性吸水 種子內有機物變化 淀粉被水解為葡萄糖 脂肪水解生成甘油和脂肪酸 蛋白質分解為小肽 再被水解為 氨基酸 4 頂端優(yōu)勢在樹木 果樹和園林植物生產上有何應用 答 修形 增加側枝從而增加收獲 6 生長素與赤霉素是怎樣誘導細胞伸長生長的 答 生長素的酸 生長假說 首先 生長素與受體結合 進一步通過信號轉導 促進 H ATP 酶基因活化 形成 mRNA 運輸到細胞質 翻 譯成 H ATP 酶 再運輸到質膜 其次 在質膜的 H ATP 酶把 H 排出到細胞壁去 使細胞壁酸化 酸性環(huán)境就可 以活化一組叫做膨脹素的蛋白 在一定范圍內 pH 越低 活性越大 細胞伸長越多 膨脹素作用于細胞壁中的 纖維和半纖維素之間的界面 打斷細胞壁多糖之間的 H 鍵 多糖分子之間結構組織點破裂 聯系松弛 膨壓就 推動細胞伸長 赤霉素 赤霉素影響細胞的伸長依賴于生長素誘發(fā)細胞壁酸化 赤霉素增加細胞壁伸展性與 XET 活性有關 XET 可使木葡聚糖產生內轉基作用 把木葡聚糖切開 然后重新形成另一個木葡聚糖分子 再排列為木葡聚 纖維素 網 XET 有利于膨脹素穿入細胞壁 因此膨脹素和 XET 是赤霉素促進細胞伸長必需的 7 將發(fā)芽后的谷種隨意播于秧田 幾天后根總是向下生長 莖總是向上生長 為什么 有什么生物學意義 答 植物有向性運動 向光性的意義 葉子具有向光性的特點 可以盡量的處于最適宜利用光能的位置 向重力性 的意義 種子播到土中 不管胚的方位如何 總是根向下長 莖向上長 方位合理 有利于植物生長發(fā)育 9 分析植物地上 地下部分的相關性 答 地下部分對地上部分的促進作用 地上部分生長需要的水分和礦物 質 主要是由根系供應的 根部是全株細胞分裂素合成中心 形成后運輸到地上部分 根部還能合成植物堿等 含氮化合物 地上部分對地下部分的促進作用 地上部分為根提供糖 某些根所需的維生素在葉中合成 兩者 的抑制作用 當土壤水分含量降低時 會增加根的相對質量 而減少地上部分的相對質量 根冠比值增高 反 之 土壤水分稍多 減少土壤通氣而限制根系活動 而地上部分得到良好的水分供應 生長過旺 根冠比值降 低 10 用生產實例說明營養(yǎng)生長與生殖生長的相關性 答 營養(yǎng)器官生長過旺 消耗較多養(yǎng)分 便會影響到生殖器 官的生長 例如 小麥 水稻前期肥水過多 造成莖葉徒長 就會延緩幼穗分化過程 顯著增加空癟粒 后期 肥水過多 造成貪青晚熟 影響粒重 又如果樹 棉花等枝葉徒長 往往不能正常開花結實 甚至花 果嚴重 脫落 生殖器官生長同樣也影響營養(yǎng)器官生長 在番茄開花結實時 如讓花果自然成熟 營養(yǎng)器官生長就日漸 減弱 最后衰老 死亡 但是如果把花 果不斷摘除 營養(yǎng)器官就繼續(xù)繁茂生長 第十一章 植物的生殖生理 春化作用 低溫誘導植物開花的作用 脫春化作用 在春化作用結束之前 如遇高溫 低溫效果會消弱甚至解除 春化素 在春化過程中形成的一種刺激物質 夜間斷 若在長的暗期中給予一個短時間的光照處理使短日植物不開花而長日植物開花的反應 光周期 在一天之中 白天和黑夜的相對長度 光周期誘導 植物只需要一定時間適宜的光周期處理 以后即使處于不適宜的光周期下仍然可開花 長日植物 是指在一定的發(fā)育時期內 每天光照時間必須長于一定時數并經過一定天數才能開花的植物 如 小麥 胡蘿卜 油菜 短日植物 是指在一定的發(fā)育時期內 每天光照時間必須短于一定時數才能開花的植物 如 大豆 水稻 棉花 日中性植物 是指在任何日照條件下都可以開花的植物 番茄 黃瓜 辣椒 臨界日長 是指晝夜周期中誘導短日植物開花能忍受的最長日照或誘導長日植物開花所必須的最短日照 臨界暗期 是指在晝夜周期中短日植物能夠開花的最短暗期長度 或長日植物能夠開花的最長暗期長度 ABCDE 模型 成花素 開花素 群體效應 自交不親和性 2 將北方的蘋果引起華南地區(qū)種植 蘋果僅進行營養(yǎng)生長而不開花結果 試分析其原因 答 冬天的溫度太高 不能使蘋果樹進行正常的休眠 使能量消耗太多 3 為什么晚造的水稻品種不能用于旱造種植 答 晚造水稻是典型短日植物 在長時間光照條件下 不能在正 常生長期內進行正常的生殖生長 4 試分析下列花卉在我國華南地區(qū)的廣東 海南種植能否開花 菊花 月季 劍蘭 牡丹 郁金香 風信子 答 有春化作用 在低溫下誘導植物開花 因此不能 7 有什么辦法可使菊花在春節(jié)開花而且花多 又有什么辦法使其在夏季開花而且花多 答 菊花是短日照植物 經過遮光形成短日照 在夏季就可以開花 若延長光照或晚上閃光使暗間斷 則可使 花期延后 同時 要采用摘心的方法 增加花數 所謂摘心 就是用手指掐去或剪去植株主枝或側枝上的頂芽 10 如何用實驗證明感受低溫和光周期的部位 答 感受低溫部位的驗證 芹菜會進行春化作用 將芹菜種植在高溫的溫室中 由于得不到花分化所需要的低 溫 不能開花結實 如果以橡皮管把芹菜莖的頂端纏繞起來 管內不斷通過冰冷的水流 使莖的生長點獲得低 溫 就能通過春化 可開花結實 如把芹菜放在冰冷的室內 而使莖生長點處于高溫下 也不能開花結實 證 明了低溫的感受部位是莖尖端生長點和嫩葉 感受光周期部位的驗證 對于短日照植物菊花做四種處理 長日 照 不開花 葉子短日照頂端長日照 開花 葉子長日照頂端短日照 不開花 全株短日照 開花 證明 了感受光周期刺激的部位不是生長點而是葉子 11 短日植物為什么更適合叫長夜植物 長日植物為什么更適合叫短夜植物 答 短日照植物的開花決定于暗期的長度 而不決定于光期時間的長度 第十二章 植物的成熟和衰老生理 呼吸躍變 果實成熟到一定程度時 呼吸速率先是降低 后突然升高 后又下降的現象 單性結實 不經受精而雌蕊的子房形成無子果實的現象 休眠 成熟種子 鱗莖和芽在合適的萌發(fā)條件下暫時停止生長的現象 離層 組成離區(qū)的排列緊密的細胞 衰老 指一個器官或整個植株生理功能逐漸惡化 最終自然死亡的過程 脫落 指植物細胞組織或器官與植物體分離的過程 如樹皮各莖頂的脫落 葉 枝 花和果實的脫落 程序性細胞死亡 生長素梯度學說 決定脫落的不是生長素的絕對含量 而是相對濃度 即離層兩側生長素濃度梯度起了調 節(jié)脫落的作用 當遠基 軸 端濃度高于近基 軸 端時 器官不脫落 當兩端濃度差異小或不存在時 器官脫落 當遠基 軸 端濃度低于近基 軸 端時 加速脫落 4 從下列果實中取出種子立刻播在土中 種子不能很快萌發(fā) 請解釋原因 答 松樹和桃樹種子因為完成后熟 經過后熟才萌發(fā) 另外松樹種子外皮堅硬 洪桐的胚沒有發(fā)育完全 同時果皮和種子的子葉含有抑制