植物生理论述题+答案

第一章植物的水分生理

1.简述水分在植物生命活动中的作用。

(1)水是细胞质的主要组成分。(2)水分是重要代谢过程的反应物质和产物。

(3)细胞分裂和伸长都需要水分。(4)水分是植物对物质吸收和运输及生化反

应的溶剂。(5)水分能使植物保持固有姿态。(6)可以通过水的理化特性以调节植物周围的大气温度、湿度等。对维持植物体温稳定和降低体温也有重要作用。

2.试述植物水分代谢过程。

植物从环境中不断地吸收水分,以满足正常的生命活动的需要。但是,植物不可避免的要丢失大量水分到环境中去。具体而言,植物水分代谢可包括三个过程:(1)水分的吸收;(2)水分在植物体内的运输;(3)水分的排出。3.试述水分跨过细胞膜的途径。

水分跨过细胞膜的途径有两条,一是单个水分子通过膜脂双分子层扩散到细胞内;二是水分通过水孔蛋白进入细胞内。

4. 根据细胞质壁分离和质壁分离复原的实验,说明它可解决哪些问题?

(1)说明细胞膜和细胞质层是半透膜。(2)判断细胞死活。只有活细胞的细胞

膜和细胞质层才是半透膜,才有质壁分离现象。如果细胞死亡,则不能产生质壁分离现象。(3)测定细胞液的渗透势和水势。

5.有A、B两个细胞,A细胞的ψπ=-0.9MPa,ψp=0.5MPa;B细胞的

ψπ=-1.2MPa,ψp=0.6MPa,试问两细胞之间水流方向如何?为什么?

由A细胞流向B细胞。因为A细胞的ψw=-0.4MPa >B细胞ψw=-0.6MPa。

6.在27℃时,0.5mol·L-1的蔗糖溶液和0.5mol·L-1的NaCl溶液的ψw各是多少?(0.5 mol·L-1 NaCl溶液的解离常数是1.6)。

0.5mol·L-1蔗糖溶液的ψw是-1.24MPa;0.5mol·L-1 NaCl溶液的ψw为

-1.98MPa。

7.如果土壤温度过高对植物根系吸水有利或是不利?为什么?

不利。因为高温加强根的老化过程,使根的木质化部位几乎到达尖端,吸收面积减少,吸收速率下降;同时,温度过高,使酶钝化;细胞质流动缓慢甚至停止。

8.根系吸水有哪些途径并简述其概念。

有3条途径:

质外体途径:指水分通过细胞壁,细胞间隙等部分的移动方式。

跨膜途径:指水分从一个细胞移动到另一个细胞,要两次经过质膜的方式。

共质体途径:指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞

的细胞质的方式。

9.判断下列观点是否正确并说明原因。

(1)一个细胞放入某一浓度的溶液中时,若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等,细胞体积不变。

该论点不正确。因为除了处于初始质壁分离状态的细胞之外,当细胞液浓度与外溶液浓度相等时,由于细胞ψp的存在,因而细胞液的水势会高于外液

水势而发生失水,体积就会变小。

(2)若细胞的ψp= -ψπ,将其放入0. 1 mol·L-1的蔗糖溶液中时,细胞体积不变。

该论点不正确。因为该细胞ψw=0,把该细胞放入任一溶液时,都会失水,体积变小。

(3)若细胞的ψw=ψπ,将其放入纯水中,细胞体积不变。

该论点不正确。因为当细胞的ψw=ψπ时,该细胞ψp=0,而ψw为负值,即其ψw低于0,将其放入纯水(ψw=0)中,故细胞吸水,体积会变大。10.试述蒸腾作用的生理意义。

(1)是植物对水分吸收和运输的主要动力。

(2)促进植物对矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的转运。

(3)能够降低叶片的温度,以免灼伤。

11.试述在光照条件下气孔运动的机理。

气孔运动机理假说有以下几种:

(1)淀粉-糖变化学说。在光照下保卫细胞进行光合作用合成可溶性糖。另外由于光合作用消耗CO2使保卫细胞pH值升高,淀粉磷酸化酶水解细胞中淀粉形成可溶性糖,细胞水势下降,当保卫细胞水势低于周围的细胞水势时,便吸水膨胀使气孔张开。

(2)K+离子吸收学说。在光照下,保卫细胞质膜上具有光活化的H+泵ATP酶,H+泵ATP酶分解光合磷酸化和氧化磷酸化产生的ATP,并将H+分泌到细胞壁,结果产生跨膜的H+浓度梯度和膜电位差,引起保卫细胞质膜上的K+通道打开,外面的K+进入到保卫细胞中来,Cl-也伴随着k+进入,以保证保卫细胞的电中性,保卫细胞中积累较多的k+和Cl-,水势降低。保卫细胞吸水,气孔就张开。

(3)苹果酸生成学说,在光下保卫细胞内的CO2被利用,pH值上升,剩余的CO2就转变成重碳酸盐,淀粉通过糖酵解作用产生的磷酸烯醇式丙酮酸PEP在PEP 羧化酶作用下与HCO3-作用形成草酰乙酸,然后还原成苹果酸,保卫细胞苹果酸含量升高,降低水势,保卫细胞吸水,气孔张开。

12.试述在暗条件下气孔关闭的机理。

叶片气孔在暗条件下会关闭,这是因为在暗的情况下:

(1)保卫细胞不能进行光合作用合成可溶性糖;且由于pH值降低,原有的可溶性糖向淀粉合成方向转化;

(2)原有的苹果酸可能向外运出或向淀粉的合成方向进行;

(3)K+和Cl-外流。最终使保卫细胞中的可溶性糖、苹果酸K+和Cl-浓度降低,水势升高,水分外渗,气孔关闭。

13.试说明影响蒸腾作用的内部因素和外界因素。

内部因素:内部阻力是影响蒸腾作用的内在因素,凡是能减少内部阻力的因素,都会促进蒸腾速率,如气孔频度、气孔大小等。另外叶片内部体积大小也影响蒸腾作用。

外部因素:光照、空气相对湿度、温度、风等。

14.小麦的整个生育期中哪两个时期为水分临界期?

第一个水分临界期是分蘖末期到抽穗期(孕穗期),第二个水分临界期是开始灌浆到乳熟末期。

15.近年来出现的灌溉技术有哪些?有什么优点?

答:有两种技术:喷灌技术和滴灌技术

喷灌技术:指利用喷灌设备将水喷到作物的上空成雾状,再降落到作物或土壤中。

滴灌技术:是指在地下或土表装上管道网络,让水分定时定量地流出到作物根系的附近。

上述2种方法都可以更有效地节约和利用水分,同时使作物能及时地得到水。

16. 若给作物施肥过量,作物会产生伤害,试述其原因。

施肥过量,会使土壤溶液的水势变低,若植物的根部水势高于土壤溶液的水势时,根部不但吸不了水,反而根部会向外排水,时间一长,植物就会产生缺水,表现出萎蔫。

第二章植物的矿质营养

1、植物必需的矿质元素要具备哪些条件?

答:(1)缺乏该元素植物生长发育发生障碍,不能完成生活史。(2)除去该元素则表现专一的缺乏症,而且这种缺乏症是可以预防和恢复。(3)该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间接的。

2、简述植物必需矿质元素在植物体内的生理作用。

答:(1)是细胞结构物质的组成部分。

(2)是植物生命活动的调节者,参与酶的活动。

(3)起电化学作用,即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等,有些大量元素不同时具备上述二三个作用,大多数微量元素只具有酶促功能。

3、试述根吸收矿质元素的基本过程。

答:(1)把离子吸附在根部细胞表面。这是通过离子吸附交换过程完成的,这一过程不需要消耗代谢能。吸附速度很快。

(2)离子进入根的内部。离子由根部表面进入根部内部可通过质外体,也可通过共质体。质外体运输只限于根的内皮层以外;离子与水分只有转入共质体才可进入维管束。共质体运输是离子通过膜系统(内质网等)和胞间连丝,从根表皮细胞经过内皮层进入木质部,这一过程是主动吸收。

(3)离子进入导管。可能是主动地有选择性地从导管周围薄壁细胞向导管排入,也可能是离子被动地随水分的流动而进入导管。

4、请解释土壤温度过低,植物吸收矿质元素的速率减小的现象。

答:温度低时,代谢弱,能量不足,主动吸收慢;细胞质粘性增大,离子进入困难。其中以对钾和硅酸的吸收影响最大。

5、简述植物吸收矿质元素有哪些特点。

答:(1)植物根系吸收盐分与吸收水分之间不成比例。盐分和水分两者被植物吸收是相对的,既相关,又有相对独立性。

(2)植物从营养环境中吸收离子时还具有选择性,即根部吸收的离子数量不与溶液中的离子浓度成比例。

(3)植物根系在任何单一盐分溶液中都会发生单盐毒害,在单盐溶液中,如再

加入其他金属离子,则能消除单盐毒害即离子对抗。

6、硝态氮进入植物体之后是怎样运输的?如何还原成氨?

答:植物吸收NO

3

-后,可从在根中或枝叶内还原。在根内及枝叶内还原所占的比

值,因不同植物及环境条件而异,如苍耳根内无硝酸盐还原,根吸收的NO

3

-就可通过共质体中径向运输,即根的表皮→皮层→内皮层→中柱薄壁细胞→导管,然后再转运到枝叶内被还原为氨,再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质。在光合细胞内,硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下在细胞内完成的;亚硝酸还原为氨是由亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内完成的。

硝酸盐在根内还原的量依下列顺序递减:大麦>向日葵>玉米>燕麦。同一作物

在枝叶与根内硝酸盐还原的比值,随着NO

3

-供应量增加而明显升高。

7、试述固氮酶复合物的特性并说明生物固氮的原理。

答:固氮酶复合物特性:(1)由Fe-蛋白固氮酶还原酶和Mo-Fe蛋白固氮酶组成,两部分同时存在时才有活性。

(2)对氧很敏感,氧分压稍高就会抑制固氮酶复合物复合物的固氮作用,只有在很低的氧化还原电位条件下,才能实现固氮过程。

(3)具有对多种底物起作用的能力。

(4)氨是固氮菌的固氮作用的直接产物,NH

3

的积累会抑制固氮酶复合物的活性。

生物固氮的原理:(1)固氮是一个还原过程,要有还原剂提供电子,还原一

分子N

2为两分子NH

3

,需要6个电子和6个H+。主要电子供体有丙酮酸,NADH,

NADPH,H

2

等,电子载体有铁氧还蛋白(Fd),黄素氧还蛋白(FId)等。

(2)固氮过程需要能量。由于N

2

具有了三价键,打开它需很多能量,大约每传递两个电子需4个~5个ATP,整个过程至少要有12个~15个ATP。(3)在固氮酶复合物作用下把氮还原成氨。

8、为什么说合理施肥可以增加产量?

答:因为合理施肥能改善光合性能,即增大光合面积,提高光合能力,延长光合时间,有利于光合产物分配利用等,通过光合过程形成更多的有机物,获得高产。

9、采取哪些措施可以提高肥效?

答:(1)适当灌溉(2)适当深耕

(3)改善施肥方式。如根外施肥,深层施肥等结合起来。

10、试述离子通道运输的机理。

答:细胞质膜上有内在蛋白构成的圆形孔道,横跨膜的两侧,离子通道可由化学方式及电化学方式激活,控制离子顺着浓度梯度和膜电位差,即电化学势梯度,被动地或单方向地跨质膜运输。例如:当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度高时,质膜上的离子通道被激活,通道门打开,离子将顺着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。质膜上的离子通道运输是一种简单扩散的方式,是一种被动运输。

11、试述载体运输的机理。

答:载体运输:质膜上的载体蛋白属于内在蛋白,它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合,形成载体一物质复合物,通过载体蛋白构象的变化,透过膜,把分子或离子释放到质膜的另一侧。载体运输有3种方式:(1)由单向转运

载体的运输;指载体能催化分子或离子单方向地跨质膜运输;(2)由同向运输器的运输;指运输器同时与H+和分子结合,同一方向运输。(3)由反向运输器的运输,指运输器将H+带出的同时将分子或离子带入。

12、试述质子泵运输的机理。

答:植物细胞对离子的吸收和运输是由膜上的生电质子泵推动的。生电质子泵亦称H+泵ATP酶或H+-ATP酶。ATP驱动质膜上的H+-ATP酶将细胞内侧的H+向细胞外侧泵出,细胞外侧的H+浓度增加,结果使质膜两侧产生了质子浓度梯度和膜电位梯度,两者合称为电化学势梯度。细胞外侧的阳离子就利用这种跨膜的电化学势梯度经过膜上的通道蛋白进入细胞内;同时,由于质膜外侧的H+要顺着浓度梯度扩散到质膜内侧,所以质膜外侧的阴离子就与H+一起经过膜上的载体蛋白同向运输到细胞内。

13、试述胞饮作用的机理。

答:胞饮作用机理:当物质吸附在质膜时,质膜内陷,物质便进入,然后质膜内折,逐渐包围着物质,形成小囊泡并向细胞内部移动。囊泡把物质转移给细胞的方式有2种:1)囊泡在移动过程中,其本身在细胞内溶解消失,把物质留在细胞质内;2)囊泡一直向内移动,到达液泡膜后将物质交给液泡。

第三章植物的光合作用

1、光合作用有哪些重要意义?

答:(1)光合作用是制造有机物质的重要途径。(2)光合作用将太阳能转变为可贮存的化学能。(3)可维持大气中氧和二氧化碳的平衡。

2、植物的叶片为什么是绿的?秋天时,叶片为什么又会变黄色或红色?

答:光合色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收很少,故基呈绿色,秋天树叶变黄是由于低温抑制了叶绿素的生物合成,已形成的叶绿素也被分解破

坏,而类胡萝卜素比较稳定,所以叶片呈黄色。至于红叶,是因为秋天

降温,体内积累较多的糖分以适应寒冷,体内可溶性糖多了,就形成较

多的花色素,叶子就呈红色。

3、简单说明叶绿体的结构及其功能。

答:叶绿体有两层被膜,分别称为外膜和内膜,具有选择性。叶绿体膜以内的基础物质为基质。基质成分主要是可溶性蛋白质和其他代谢活跃物质。在

形成淀粉。在基质中分布有绿色的基粒,它是由类囊体基质里可固定CO

2

垛叠而成。光合色素主要集中在基粒之中,光能转变为化学能的过程是

在基粒的类囊体膜上进行的。

4、光合磷酸化有几种类型?其电子传递有何特点?

答:光合磷酸化一般可分为二个类型:

(1)非循环式光合磷酸化,其电子传递是开放通路,可形成ATP。

(2)循环式光合磷酸化,其电子传递是一个闭合的回路,可形成ATP。

5、什么叫希尔反应?有何意义?

答:离体叶绿体加到具有适当氢接受体的水溶液中,在光下所进行的光解,并放出氧的反应,称为希尔反应。

这一发现使光合作用机理的研究进入一个新阶段,是开始应用细胞器研究光

合电子传递的开始,并初步证明了氧的释放是来源于水。

6、C3途径可分为几个阶段?每个阶段有何作用?

答:C

3途径可分为三个阶段:(1)羧化阶段。CO

2

被固定,生成了3-磷酸甘油酸,为最初产物。(2)还原阶段。利用同化力(NADPH、ATP)将3-磷酸甘油酸还原3—磷酸甘油醛—光合作用中的第一个三碳糖。(3)更新阶段。光合碳循环中形成了3—磷酸甘油醛,经过一系列的转变,再重新形成RuBP 的过程。

7、作物为什么会有“午休”现象?

答:(1)水分在中午供给不上,气孔关闭。(2)CO

2

供应不足。(3)光合产物淀粉等来不及运走,累积在叶肉细胞中,阻碍细胞内的运输。(4)太阳光强度过强。

8、如何理解C4植物比C3植物的光呼吸低?

答:C

4植物,PEP羧化酶对CO

2

亲和力高,固定CO

2

的能力强,在叶肉细胞形成

C

4

二羧酸后,再转运到维管束鞘细胞,脱羧后放出CO

2

,就起到了CO

2

的作用,增加了CO

2

浓度,提高了RuBP羧化酶的活性,有利于CO

2

的固定

和还原,不利于乙醇酸形成,不利于光呼吸进行,所以C

3

植物光呼吸测定值很低。

而C

3

植物,在叶肉细胞内固定CO

2

,叶肉细胞的CO

2

/O

2

的比值较低,

此时,RuBP加氧酶活性增强,有利于光呼吸的进行,而且C

3

植物中RuBP

羧化酶对CO

2

亲和力低,光呼吸释放的CO

2

不易被重新固定。

9、为什么追加氮肥可以提高光合速率?

答:原因有两个方面:一方面是间接影响,即能促进叶片生长,叶面积增大,叶片数目增多,增加光合面积。另一方面是直接影响,即促进叶绿素含量

急剧增加,加速光反应。氮亦能增加叶片蛋白质含量,而蛋白质是酶的

主要组成部分,使暗反应顺利进行。总之施N肥可促进光合作用的光反

应和暗反应。

10、生产上为何要注意合理密植?

答:栽培作物如果过稀,其株数少,不能充分利用光能。如果过密,植株中下层叶片受到光照少,往往在光补偿点以下,这些叶子不能制造养分反而变

成消耗器官。因此,过稀过密都不能获得高产。

11、试述提高植物光能利用率的途径和措施。

答:(一)增加光合面积:(1)合理密植,(2)改善株型。

(二)延长光合时间:(1)提高复种指数,(2)延长生育期,(3)补充

人工光照。

(三)提高光合速率:(1)增加田间CO

2

浓度,(2)降低光呼吸。

12、试述光合磷酸的机理。

在类囊体膜的光合作用电子传递过程中,PQ可传递电子和质子,PQ在接水裂解传来的电子的同时,又接收膜外侧传来的质子。PQ 将质子带入膜内侧,将电子传给PC,这样,膜内侧质子浓度高而膜外侧低,膜内侧电位较膜外侧高。于是膜内外产生质子浓度差(△P H)和电位差(△ψ),两者合称为质子动力,即为光合磷酸化的动力。当H+沿着浓度梯度返回膜外侧时,在ATP 合酶催化下,ADP和Pi脱水形成ATP。

第四章植物呼吸作用

1.试述呼吸作用的生理意义。

答:(1)呼吸作用提供植物生命活动所需的大部分能量。植物对矿质营养的吸收和运输、有机物的合成和运输、细胞的分裂和伸长,植株的生长和发育等,都是靠呼吸作用提供能量。

(2)呼吸过程中间产物为其他化合物合成提供原料。即呼吸作用在植物体内

有机物转变方面起着枢纽作用。

2.在呼吸作用中,糖的分解代谢有几条途径?分别发生于哪个部位?

答:有三种条途径:糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径。

糖酵解和戊糖磷酸途径是在细胞质中进行的;三羧酸循环在线粒体中进行。3.呼吸作用与光合作用有何联系?

答:(1)光合作用所需的ADP(供光合磷酸化产生ATP之用)和辅酶NADP+(供产NADPH+H+之用)与呼吸作用所需的ADP和NADP+是相同的。这两种物质在光合和呼吸作用中可共用。

(2)光合作用的碳循环与呼吸作用的戊糖磷酸途径基本上是正反反应的关

系。它们的中间产物同样是三碳糖(磷酸甘油醛)、四碳糖(磷酸赤藓糖)、五碳糖(磷酸核酮糖、磷酸木酮糖)、六碳糖(磷酸果糖、磷酸葡萄糖)及七碳糖等。光合作用和呼吸作用之间有许多糖类是可以交替使用的。

(3)呼吸作用产生的CO

2给光合作用所利用,而光合作用产生的O

2

和有机物

则供呼吸作用利用。

4.试述线粒体内膜上电子传递链的组成。

答:植物线粒体内膜上的电子传递链由4种蛋白复合体组成。

复合体I含有NADH脱氢酶、FMN和3个Fe-S蛋白。NADH将电子传到泛醌(UQ);

复合体II的琥珀酸脱氢酶有FAD和Fe-S蛋白等,把FADH

2

的电子传给UQ;

复合体III合2个Cytb(b560和b565)、Cytc和Fe-S,把还原泛醌(UQH

2

) 的电子经Cytb传到Cytc;

复合体IV包含细胞色素氧化酶复合物(其铜原子的Cu

A 和Cu

B

)、Cyta和Cyta

3

把Cytc的电子传给O

2,激发O

2

并与基质中的H+结合,形成H

2

O。

此外,膜外面有外源NAD(P)H脱氢酶,氧化NAD(P)H,与UQ还原相联系。

5.陆生高等植物无氧呼吸过久就会死亡,为什么?

答:(1)无氧呼吸产生酒精,酒精使细胞质的蛋白质变性。

(2)氧化1mol葡萄糖产生的能量少,要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物,这样体内养分耗损过多。

(3)没有丙酮酸的有氧分解过程,缺少合成其他物质的原料。

6.粮食贮藏时要降低呼吸速率还是要提高呼吸速率?为什么?

答:降低呼吸速率。

因为呼吸速率高会大量消耗有机物;呼吸放出的水分会使粮堆湿度增大,粮食“出汗”,呼吸加强;呼吸放出的热量又使粮温增高,反过来又促使呼吸增强,同时高温高湿使微生物迅速繁殖,最后导致粮食变质

7.果实成熟时产生呼吸骤变的原因是什么?

答:产生呼吸骤变的原因:

(1)随着果实发育,细胞内线粒体增多,呼吸酶活性增高。

(2)产生了天然的氧化磷酸化解偶联,刺激了呼吸酶活性的提高。

(3)乙烯释放量增加,诱导抗氰呼吸。

(4)糖酵解关键酶被活化,呼吸酶活性增强。

8.春天如果温度过低,就会导致秧苗发烂,这是什么原因?

答:是因为低温破坏了线粒体的结构,呼吸“空转”,缺乏能量,引起代谢紊乱的缘故。

9.三羧酸循环的要点和生理意义是什么?

答:(1)三羧酸循环是植物的有氧呼吸的重要途径。

(2)三羧酸循环一系列的脱羧反应是呼吸作用释放CO

2

的来源。一个丙酮

酸分子可以产生三个CO

2分子;当外界的CO

2

浓度增高时,脱氢反应减慢,呼吸

作用受到抑制。三羧酸循环中释放的CO

2

是来自于水和被氧化的底物。

(3)在三羧酸循环中有5次脱氢,再经过一系列呼吸传递体的传递,释放出能量,最后与氧结合成水。因此,氢的氧化过程,实际是放能过程。

(4)三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质和核酸及其他物质的共同代谢过程,相互紧密相连。

10.试述氧化磷酸化作用的机理。

答:目前广泛被人们接受解释氧化磷酸机理的是P·Mitchell提出的化学渗透假

说。它认为线粒体基质的NADH传递电子给O

2

的同时,也3次把基质的H+释放到线粒体膜间间隙。由于内膜不让泵出的H+自由地返回基质。因此膜外侧[H+]高于膜内侧而形成跨膜pH梯度(△P H),同时也产生跨膜电位梯度(△E)。

这两种梯度便建立起跨膜的电化学势梯度(△μH+),于是使膜间隙的H+通

过并激活内膜上F

O F

1

-ATP合成酶(即复合体V),驱动ADP和Pi结合形成ATP。

11.植物细胞内1mol蔗糖彻底氧化成CO2和H2O时,净得多少mol的ATP?

答:植物细胞中1mol蔗糖彻底氧化成CO

2和H

2

O 可产生60molATP。即糖酵解过

程通过底物水平磷酸化产生4molATP;产生的4mol NADH,按1.5ATP/NADH计算,则形6molATP。糖酵解共产生10molATP。三羧酸循环通过底物水平磷酸化产生

4molATP;产生4molFADH

2,以1.5ATP/FADH

2

计算,形成6molATP;产生16NADH,

按2.5ATP/NADH计算,则形成40molATP。三羧酸循环可合成50molATP。将上述两途径产生的ATP数目相加,即60molATP。

第五章植物体内有机物的代谢

1、试指出萜类分类依据、种类以及生物合成途径。

答:萜类是根据异戊二烯的数目进行分类的、可分为以下种类:单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜和多萜等。其生物合成有两条途径:甲羟戊酸途径和甲基赤藓醇磷酸途径。

2、简述木质素的生物合成途径。

答:木质素的生物合成是以苯丙氨酸和酪氨酸为起点。首先,苯丙氨酸转变为桂皮酸,桂皮酸和酪氨酸又分别转变为4-香豆酸,然后,4-香豆酸形成了咖啡酸,阿魏酸,5-羟基阿魏酸和芥子酸。它们分别与乙酰辅酶A结合,相应地

被催化为高能CoA硫脂衍生物,进一步被还原为相应的醛,再被脱氢酶还原为相应的醇,即4-香豆醇、松柏醇,5—羟基阿魏醇和芥子醇。

上述四种醇类经过糖基化作用,进一步形成葡萄香豆醇、松柏苷、5-羟基阿魏苷和丁香苷,再通过质膜运输到细胞壁,在β-糖苷酶作用下释放出相应的单体(醇)最后这些单体经过氧化和聚合作用形成木质素。

3、举例说明植物体内重要的类萜及其生理意义

答:(1)挥发油,多是单萜和倍半萜类化合物,广泛分布于植物界,它能使植物引诱昆虫传粉,或防止动物的侵袭。

(2)固醇,是三萜类的衍生物,是质膜的主要组成,它是与昆虫脱皮有关的植物脱皮激素的成分。

(3)类胡萝卜素的四萜的衍生物,包括胡萝卜素、叶黄素,番茄红素等,常能决定花、叶和果实的颜色。胡萝卜素和叶黄素能吸收光能,参与光合作用,胡萝卜素也是维生素A的主要来源。

(4)橡胶是最有名的高分子化合物,一般由1500—15000 个异戊二烯单位所组成。橡胶由橡胶树的乳汁管流出,对植物有保护作用,如封闭伤口和防御食草动物取食等。

(5)红豆杉醇是双萜类化合物,是强烈的抗癌药物。

第六章植物体有机物的运输

1、试述植物体中同化物装入和卸出筛管的机理。

答:同化物装入筛管有质外体途径和共质体途径,即糖从共质体(细胞质经胞间连丝到达韧皮部的筛管,或在某些点进入质外体(细胞壁),后到达韧皮部。

同化物从筛管中卸出也有共质体和质外体途经。共质体途径是指筛管中的同化物通过胞间连丝输送到接受细胞(库细胞)筛管中同化物也可能选运出到质外体,然后再通过质膜进入接受细胞(库细胞)。

2、试问温度对有机物运输有哪些影响?

答:温度太高,呼吸增强,消耗一定量的有机物,同时细胞质中的酶开始钝化或受破坏。所以运输速率降低。低温使酶的活性降低,呼吸作用减弱,影

响运输过程所必需的能量供应,导致运输变慢。在一定温度范围内,温

度升高,运输速率加快。

3、解释筛管运输学说有几种?每一种学说的主要观点是什么?

答:有3种,分别是压力流动学说,胞质泵动学说和收缩蛋白学说。

压力流动学说:主张筛管液流是靠源端和库端的压力势差建立起来的压力梯度来推动的。

胞质泵动学说:认为筛分子内腔的细胞质呈几条长丝,形成胞纵连束,纵跨筛分子,每束直径1到几个um,在束内呈环状的蛋白质丝反复地、有节奏地收缩和张驰,就产生一种蠕动,把胞质长距离泵走,糖分就随之流动。

收缩蛋白学说:认为筛管腔内有许多具有收缩能力的韧皮蛋白(P蛋白),P 蛋白的收缩运动将推动筛管汁液的移动。

4、细胞内和细胞间的有机物运输各经过什么途径?

答:细胞内有机物的运输主要是通过扩散和布朗运动在细胞器和细胞溶质之间转

移,也可通过胞质运动使细胞器移位。细胞间有机物运输主要通过两条途径:质外体运输和共质体运输。

5、试指出机体内有机物运输的分配规律;有什么因素影响着有机物的分配?

答:有机物的运输分配是受供应能力,竞争能力和运输能力三个因素影响。(1)供应能力:指该器官或部位的同化产物能否输出以及输出多少的能力,也就是“代谢源”把光合产物向外“推”送力的大小。(2)竞争能力:指各器官对同化产物需要程度的大小。也就是“代谢库”对同化物的“拉力”大小。

(3)运输能力:包括输出和输入部分之间输导系统联系、畅通程度和距离远近。在三种能力中,竞争能力最主要。

6、简述作物光合产物形成的源库关系。

答:源是制造同化物的器官,库是接受同化物的部位,源与库共存于同一植物体,相互依赖,相互制约。作物要高产,需要库源相互适应,协调一致,相互促进。库大会促源,源大会促库,库小会抑制源,源小库就不会大,高产就困难。作物产量形成的源库关系有三种类型:(1)源限制型;(2)库限制型;

(3)源库互补型,源库协同调节。增源与增库均能达到增产目的。

7、植物体内同化产物的命运如何?

答:植物体内同化产物有3种命运,分别为1)合成贮藏化合物;2)代谢利用;

3)形成运输化合物。

8、胞间连丝的结构有什么特点?胞间连丝有什么作用?

答:胞间连丝的结构特点是:①胞间连丝的外围由质膜包围着;②胞间连丝的的中央为连丝微管,它是由光滑内质网特化而成;③连线微管的中间有中心柱;

④胞间连丝质膜的内侧与连丝微管的外侧连接着球状蛋白。⑤胞间连丝的直

径20~40nm。

胞间连丝的功能是:①细胞与细胞之间输送水分和营养物质;

②细胞间传递信息。

第七章细胞信号转导

1、简述G蛋白在参与跨膜信号转换过程中的作用?

当细胞受到刺激,配体与受体结合后,受体构象发生变化,与G蛋白结合形成受体-G蛋白复合体,使G蛋白a亚基发生变化,排斥GDP,结合GTP而活化。而后,a亚基脱离其它两个亚基,与下游组分,如腺苷酸环化酶结合,活化酶并通过ATP水解产生cAMP分子。此后,与GDP结合的a亚基又回到其它两个亚基上,完成一个循环。

2、试述钙调蛋白的作用及作用方式?

钙调蛋白是一种耐热蛋白。它以两种方式起作用:第一,可以直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,从而调节靶酶的活性;第二,与钙离子结合,形成活化态的钙离子钙调素复合体,然后再与靶酶结合将靶酶激活。钙调素与钙离子的亲和力很高,一个钙调素分可与四个钙离子结合,靶酶被激活后,调节蛋白质磷酸化,最终调节细胞生长发育。

3、简述细胞信号转导的过程。

细胞信号转导可以分为4个步骤,一是信号分子(包括物理信号和化学信号)与

细胞表面的受体(G-蛋白连接受体或类受体蛋白激酶)结合;二是信号与受体结合之后,通过受体将信号转导进入细胞内,即跨膜信号转换过程;三是信号经过跨膜转换进入细胞后,还要通过胞内的信号分子或第二信使进一步传递和放大,主要蛋白可递磷酸化作用,即胞内信号转导形成网络过程;四是导致细胞的生理生化反应。

第八章植物的生长物质

1.植物体内有哪些因素决定了特定组织中生长素的含量?

(1)生长素的生物合成,(2)可逆或不可逆地形成束缚态生长素,(3)生长素的运输(输出或输入),(4)生长素的酶促氧化脱羧或氧化,(5)生长素在生理活动中的消耗。

2.吲哚乙酸的生物合成有哪些途径。

吲哚乙酸的生物合成有4条途径:(1)吲哚—3丙酮酸途径。由Trp→IPA→IAld →IAA。(2)色胺途径。由Trp→TAM→IAld→IAA。(3)吲哚乙晴途径。Trp→吲哚-3-乙醛肟→IAN→IAA。(4)吲哚乙酰胺途径。Trp→IAM→IAA。

3.乙烯是如何促进果实成熟的?

首先,乙烯可增加果实细胞膜的透性,使气体交换加速,呼吸代谢加强,还使得处理前被膜所分隔开的酶在处理后能与底物接触。其次,乙烯可诱导多种与成熟有关的基因表达,这些基因的产物包括多种与果实成熟有关的酶,如纤维素酶,多聚半乳糖醛酸酶、几丁质酶等,满足了果实成熟过程中有机物质、色素的变化及果实变软等过程的需要。

4.生长素是如何促进细胞伸长的?

生长素促进植物细胞伸长的原因:可用酸生长学说解释。生长素与质膜上的受体质子泵(ATP酶)结合,活化了质子泵,反细胞质内的氢离子分泌到细胞壁中去使壁酸化,其中这些适宜酸环境的水解酶:如β-1,4-葡聚糖酶等活性增加,此外,壁酸化使对酸不稳定的键(H键)易断裂,使多糖分子被水解,微纤丝结构交织点破裂,联系松弛,细胞壁可逆性增加。生长素促进氢离子分泌速度和细胞伸长速度一致。从而细胞大量吸水膨大。生长素还可活化DNA,从而促进RNA 和蛋白质合成。

5.赤霉素促进生长的作用机理。

GA促进植物生长,包括促进细胞分裂和细胞扩大两个方面。并使细胞周期缩短30%左右。GA可促进细胞扩大,其作用机理与生长素有所不同,GA不引起细胞壁酸化,GA可使细胞壁里钙离子移入细胞质中,胞质中的钙离子浓度升高,钙离子与钙调素结合使之活化,激活的钙调素作用于细胞核的DNA,使之形成mRNA,mRNA与胞质中的核糖体结合,形成新的蛋白质,从而使细胞伸长。

6.试述生长素极性运输的机理。

生长素的极性运输机理可用Goldsmith 提出的化学渗透极性扩散假说去解释。这个学说的要点是:植物形态学上端的细胞的基部有IAA-输出载体,细胞中的IAA-首先由输出载体载体到细胞壁,IAA与H+结合成IAAH,IAAH再通过下一个细胞的顶部扩散透过质膜进入细胞,或通过IAA-—H+共向转运体运

入细胞质。如此重复下去,即形成了极性运输。

第九章光形态建立

1、如何用试验证明植物的某一生理过程与光敏色素有关?

答:光敏色素有红光吸收型Pr和远红光吸收型P fr两种存在形式,这两种形式可在红光和远红光照射下发生可逆反应,互相转化。依据这一特征,可用红光与远红光交替照射的方法,观察其所引起的生理反应,从而判断某一生理过各是否有光敏色素参与。例如莴苣种子的萌发需要光,当用660nm的红光照射时促进种子萌发,而用725nm的远红光照射时,则抑制萌发,当红光照射后再照以远红光,则红光的效果被消除,当用红光和远红光交替照射时,种子的萌发状况决定于最后照射的是红光还是远红光,前者促进萌发,后者抑制萌发。

2、光敏色素是如何调节基因表达的?

3、光敏色素P r和P fr生色团的结构有什么不同?答:红光分别使光敏色素A和光敏色素B由生理失活型转变为生理激活型P fr A 和P fr B,它们发生的磷酸化后,P fr A可将胞质溶胶中的靶蛋白PSK1磷酸化,也可以进入细胞核,在核内通过两条途径调节基因的表达:一是直接参与光调控的基因表达;二是通过下游的信号组分SPA1起作用。PfrB可以直接进入细胞核,在核内与下游的转录因子PIF3结合,启动光反应基因的表达。PfrB也可以通过激活NDPK2来调节基因的表达。此外,PfrB还可能与PfrA一样,进入核后,直接调控基因表达。

第十章植物的生长生理

1、种子的萌发必需的外界条件有哪些?种子萌发时吸水可分为哪三个阶段?第一、三阶段细胞靠什么方式吸水?

答:种子萌发必须有足够的水分、充足的氧气和适宜的温度。此外,有些种子萌发还受光的影响。种子吸水分为三个阶段:1)急剧吸水阶段。2)吸水停止阶段。3)胚根长出后重新迅速吸水阶段。第一阶段细胞主要靠吸胀作用。第二、三阶段是靠渗透性吸水。

2、常言道:“根深叶茂”是何道理?

答:根和地上部分的关系是既互相促进、互相依存又互相矛盾、互相制约的。根系生长需要地上部分供给光合产物、生长素和维生素,而地上部分生长又需根部吸收的水分,矿物质、根部合成的多种氨基酸和细胞分裂素等,这就是两者相互依存、互相促进的一面,所以说树大根深、根深叶茂。但两者又有相互矛盾、相互制约的一面,例如过分旺盛的地上部分的生长会抑制地下部分的生长,只有两者的比例比较适当,才可获得高产。在生产上,可用人工的方法加大或降低根冠比,一般说来,降低土壤含水量、增施磷钾肥、适当减少氮肥等,都有利于加大根冠比,反之则降低根冠比。

3、高山上的树木为什么比平地生长的矮小?

答:原因有两方面:一方面是高山上水分较少,土壤也较瘠薄,肥力较低,气温也较低,且风力较大,这些因素都不利于树木纵向生长;另一方面是高山顶上因云雾较少,空气中灰尘较少,所以光照较强,紫外光也较多,由于强光特别是紫

外光抑制植物茎伸长,因而高山上树木生长缓慢而矮小。

4、什么叫植物的向光性?向光性生长的机理如何?

答:植物随光方向弯曲的能力,称为向光性。植物的向光弯曲与生长素在向光面与背光面的不均匀分布有关。单方向的光照会引起生长素向背光面移动,以致引起背光面比向光面生长快,而表现向光弯曲。生长素向背光面移动的原因可能与光照引起器官尖端的不同部位产生电势差有关。向光面带负电荷、背光面带正电荷,弱酸性的生长素阴离子被正电荷吸引移向背面。

6、什么叫向重力性?向重力性生长的机理如何?

答:我们取任何一种幼苗,把它横放,数小时后就可以看到它的茎向上弯曲,而根向下弯曲,这种现象称为向重力性。向重力性的机理:根横放时,平衡石沉降到细胞下侧的内质网上,产生压力,诱发内质网释放钙离子到细胞质内,钙离子和钙调素结合,激活细胞下侧的钙泵和生长素泵,于是细胞下侧积累过多钙离子和生长素,影响该侧细胞的生长。

7、种子萌发时,贮存的有机物质是如何变化?

答:1)淀粉的转化。淀粉在淀粉酶、麦芽糖酶或淀粉磷酸化酶作用下转变成葡萄糖(或磷酸葡萄糖)。2)脂肪的转化。脂肪在脂肪酶作用下转化变为甘油和脂肪酸,再进一步转化为糖。3)蛋白质的转化。胚乳或子叶内贮藏的蛋白质在蛋白酶和肽酶的催化下,分解为氨基酸。

8、植物细胞壁中的微纤丝是如何形成的?

答:细胞壁就是以微纤丝为基本框架构成的。每个纤维素分子是1400~10000个D-葡萄糖残基通过β-1,4键连结成的长链。植物细胞壁中的纤维分子是平行整齐排列的,约2000个纤维素分子聚合成束又构成微纤丝。有时许多微纤丝又聚合成粗纤丝,微纤丝借助大量链间和链内氢键而结合成聚合物。

9、为什么光有抑制茎伸长的作用?

答:光抑制茎伸长的原因有:1)光照使自由IAA转变为无活性的结合态IAA。2)光照提高IAA氧化酶活性,IAA含量下降。与此同时,光照也会促进堇菜黄素分解形成生长抑制物。3)红光增加细胞质钙离子浓度,活化CaM,分泌钙离子到细胞壁,细胞延长减慢。

第十一章植物的生殖生理

1、烟熏植物(如黄瓜)为什么能增加雌花?

答:因为烟中有效成分是乙烯和一氧化碳。一氧化碳的作用是抑制吲哚乙酸氧化酶的活性,减少吲哚乙酸的破坏,提高生长素的含量,而生长素和乙烯都能促进瓜类植物多开雌花,因此烟熏植物可增加雌花。

2、柴拉轩提出的成花素假说的主要内容是什么?

答:他假定成花素是由形成茎所必需的赤霉素和形成花所必需的开花素两组具有活力的物质组成。一株植物必须先形成茎,然后才能开花。所以,植物体内同时存在赤霉素和开花素才能开花。中性植物本身具有赤霉素和开花素,所以,不论在长、短日照条件下,都能开花。长日植物在长日照下,短日植物在短日条件

下,都具有赤霉素和开花素,所以都可以开花。长日植物在短日条件下,由于缺乏赤霉素,而短日植物在长日条件下,由于缺乏开花素,所以都不能开花,冬性长日植物在长日条件下,具有开花素,但无低温条件,即无赤霉素的形成,所以仍不能开花。赤霉素限制长日植物开花,而开花素限制短日植物开花。

3、如何使菊花提前在6~7月份开花?又如何使菊花延迟开花?

答:菊花是短日照植物,原在秋季(10月)开花,可用人工进行遮光处理,使花在6~7月份也处于短日照,从而诱导菊花提前在6~7月份开花。如果延长光照或晚上闪光使暗间断,则可使花期延后。

4、植物的成花诱导有哪些途径?

答:植物的成花诱导有4条途径。一是光周期途径。光敏色素和隐花色素参与这个途径。二是自主/春化途径。三是糖类途径。四是赤霉素途径。上述4条途径集中增加关键花分生组织决定基因 20的表达。

5、试述花发育时决定花器官特征的ABC模型的主要要点?

答:ABC模型理论的主要要点是:正常花的四轮结构(萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊)的形成是由A、B、C三类基因所控制的。A、AB、B、C这三类基因的4种组合分别控制4轮花器官的发生,如果其中1个基因失活则形成突变体。人们把控制花结构的基因按功能划分为A、B,C3类,即为ABA模型。

第十二章植物的成熟和衰老生理

1、肉质果实成熟时有哪些生理生化变化?

答:(1)果实变甜。果实成熟后期,淀粉可以转变成为可溶性糖,使果实变甜。

(2) 酸味减少。未成熟的果实中积累较多的有机酸。在果实成熟时,有机酸含量下降,这是因为:有的转变为糖;有的作为呼吸底物氧化为二氧化碳和水;有些则被钙离子、钾离子等所中和。

(3)涩味消失。果实成熟时,单宁可被过氧化物酶氧化成无涩味的过氧化物,或单宁凝结成不溶于水的胶状物质,涩味消失。

(4)香味产生。主要是一些芳香族和脂肪族的酯,还有一些特殊的醛类,如橘子

中柠檬醛可以产生香味。

(5)由硬变软。这与果肉细胞壁中层的果胶质水解为可溶性的果胶有关。

(6)色泽变艳。果皮由绿色变为黄色,是由于果皮中叶绿素逐渐破坏而失绿,类

胡萝卜素仍存在,呈现黄色,或因花色素形成而呈现红色。

2、植物器官脱落与植物激素的关系如何?

答:

(1)生长素:当生长素含量降至最低时,叶片就会脱落,外施生长素于离区的近基一侧,则加速脱落,施于远基一侧,则抑制脱落。其效应也与生长素浓度有关。

(2)脱落酸:幼果和幼叶的脱落酸含量低,当接近脱落时,它的含量最高。主要原因是可促进分解细胞壁的酶的活性,抑制叶柄内生长素的传导。(3)乙烯:棉花子叶在脱落前乙烯生成量增加一倍多,感病植株,乙烯释放量增多,会促进脱落。

(4)赤霉素:促进乙烯生成,也可促进脱落。细胞分裂素延缓衰老,抑制脱落。

3、植物衰老时发生了哪些生理生化变化?

答:植物衰老在外部特征上的表现是:生长速率下降、叶色变黄。在衰老过程中,内部也发生一些生理变化。这些变化是:1)光合速率下降。这种下降不只表现在衰老叶片上,而且整株植物的光合速率也降低。叶绿素含量减少、叶绿素a/b比值减少。2)呼吸速率降低。先下降、后上升,又迅速下降,但降低速率较光合速率降低为慢。3)核酸、蛋白质合成减少。降解加速,含量降低。4)酶活性变强。如核糖核酸酶,蛋白酶等水解酶类活性增强。5)促进生长的植物激素如IAA、CTK、GA等含量减少,而诱导衰老和成熟的植物激素ABA和乙烯含量增加。6)细胞膜系统破坏。透性加大,最后细胞解体,保留下细胞壁。

4、水稻种子从灌浆到黄熟期有机物质是如何转变的?

答:水稻开花后,在灌浆过程中,葡萄糖、蔗糖等分糖分开始积累,淀粉也开始累积,它们的累积速度比较接近,都在开花后9天达到高峰。乳熟期以后淀粉累积停止,颖果中还有不少糖分。水稻开花后十多天内,种子的淀粉磷酸化酶活性变化与种子的淀粉增长相一致。

5、采收后的甜玉米其甜度越来越低,为什么?

答:采收后的甜玉米,其甜度越来越低,这是因为采后的甜玉米细胞中的淀粉磷酸化酶活性加大,迅速地将可溶性糖转化为淀粉,所以它的甜度越来越低。实验表明,采后的甜玉米,在30℃条件下,1天内就有60010的可溶性糖转化为淀粉。

第十三章植物的抗性生理

1、膜脂与植物的抗冷性有何关系?

答:一般生物膜脂呈液晶态,当温度下降到一定程度时,膜脂由液晶态变为凝胶态,从而导致细胞质停止流动,透性加大。膜脂碳链越长,固化温度越高,碳链长度相同时,不饱和键数越多,固化温度越低。即不饱和脂肪越多植物的抗冷性就越强。

2、零上低温对植物组织的伤害大致分为几个步骤?

答:分两个步骤:第一步,是膜相的改变。在低温时膜从液晶态转变为凝胶态,膜收缩,出现裂缝,使膜的透性增加。第二步,是由于膜变化而引起代谢紊乱导致死亡。结合在膜上的酶系统受到破坏,同时结合在膜上的酶系统与膜外游离酶系统之间丧失固有的平衡,导致代谢紊乱。

3、为什么在晴天中午不能给农作物浇水?

答:晴天中午,太阳猛烈,植株失水较多,这时细胞处于缺水状态,若给植株淋水,细胞壁先吸水膨胀,由于细胞壁吸水膨胀的速度远远超过胞质溶胶和液泡吸水膨胀速度,此时质膜被撕破,使细胞遭受机械损害而死亡。所以在晴天中午不能给作物浇水。

4、植物发生冻害的机理是什么?

答:当温度下降到 0℃以下,植物体内发生冰冻因而受伤甚至死亡,这种现象称为冻害。结冰伤害分为胞间结冰伤害和胞内结冰伤害。所谓胞间结冰是指细胞间隙中细胞壁附近的水分结成冰。胞间结冰伤害的主要原因是细胞质过渡脱水,破坏了蛋白质分子的结构,细胞质凝固变性。此外因冰晶体过大,使细胞质发

生机械损伤,当温度回升时,冰晶体迅速融化,胞壁先恢复原状,而细胞质却来不及吸水膨胀时,可能被撕破。所谓胞内结冰是指细胞质和液泡内结冰。其伤害的主要原因是:细胞器和胞质溶胶过度脱水形成冰晶体,细胞器的生物膜受到机械损伤。

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