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1、植物生理学第一章 植物的水分生理 束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分水势：水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得商。 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。 压力势：指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果，与引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。 质外体途径：指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。 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，形成一个细胞质的连
2、续体，移动速度较慢。 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。 根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。证明根压的两个现象伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象吐水：从未受过伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象蒸腾作用：指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶子），从体内散失到体外的现象。蒸腾速率：植物在一段时间内单位叶面积蒸腾的水量。蒸腾比率（TR）：植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化 CO2 的物质的量比值水分利用效率(WUE)：WUE 是 TR 的倒数。 内聚力学说：以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。
3、水分临界期：植物对水分不足很敏感的时期。蒸腾作用的生理意义蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力矿物盐类要溶于水中才能被植物吸收和在体内运转蒸腾作用能够降低叶片的温度水分生理包括水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出三个过程自由水占总水量的比例越大，植物代谢越旺盛。束缚水占总水量的比例越大，植物抗性越大。水分散失的两种方式：1.以液体状态散失：伤流、吐水 2.以气体状态散失：蒸腾作用影响气孔运动的因素：光照、水分、温度、CO2、脱落酸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啥变化？ 答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，
4、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”的道理在农业生产上，水是决定收成有无的主要的因素之一。 水分在植物生命活动中的作用很大，主要体现在 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，
5、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。4.水分是如何进入根部导管的？水分又是如何运输到叶片的？答：进入根部导管有三种途径：质外体途径:跨膜途径:共质体途径: 这三条途径共同作用，使根部吸收水分。 根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。 运输到叶片的方式：蒸腾拉力是水分上升的主要动力，使水分在茎内上升到达叶片，导管的水分必须形成连续的水柱。造成的原因是：水分子的内聚力很大，足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分一直上升。5.植物叶
6、片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？ 保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大 40100%。 保卫细胞细胞壁的厚度不同，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。 保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？ 细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大 40100%。 细胞壁的厚度不同，
7、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。7.气孔运动的机理（K+、苹果酸、蔗糖）影响气孔运动的渗透物质代谢有三条途径：伴随着 K+的进入，苹果酸和 Cl-也不断进入，以维持电中性；淀粉水解或通过卡尔文循环形成的中间产物转变为蔗糖（同时也形成苹果酸）；叶肉细胞产生的蔗糖，从质外体进入保卫细胞；第二章 植物的矿质营养 矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化。 大量元素：植物需要量较大的元素。 微量元素：植物需要量极微，稍多即发生毒害的元素。 溶液培养：是在含有全部或部
8、分营养元素的溶液中栽培植物的方法。 透性：细胞膜质具有的让物质通过的性质。 选择透性：细胞膜质对不同物质的透性不同。 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。 被动运输：转运过程顺电化学梯度进行，不需要代谢供给能量。 主动运输：转运过程逆电化学梯度进行，需要代谢供给能量。 单向运输载体：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。 生物固氮：某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。 诱导酶：是指植物本来不含某种酶，但在特定外来物质的诱导下生成的酶。 单盐毒害：溶液中只有一种金属离子时，对植物有毒作用的现象称为单盐毒害离子拮抗：若在单盐溶液中加入少量其它
9、盐类（不同族金属盐类），单盐毒害现象就会消除，这种离子间能够互相消除毒害的现象，称离子拮抗。总之，离子或分子的跨膜运输有 5 种方式，即简单扩散、通道运输、载体运输、离子泵运输和胞饮作用。影响根部吸收矿物质的条件：温度、通气状况、溶液浓度、氢离子浓度1.植物必需元素的三条标准1.完成植物整个生长周期必不可少的2.在植物体内的功能是不能被其他元素代替的，植物缺乏该元素时会表现专一的症状，并且只有补充这种元素才会消失3.这种元素对植物体内所起的作用是直接的，而不是通过改变土壤理化性质、微生物生长条件等原因所产生的间接作用。2.必需矿质元素在植物体内的生理作用的四个方面：1.细胞结构物质的组成成分
10、。2.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、氧化还原、电子传递和电荷中和。4.作为细胞信号转导的第二信使3.植物做正常生命活动要哪一些矿质元素？如何用实验方法证明植物生长需这些元素？答：分为大量元素和微量元素两种： 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 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，观察植物能否正常的生长。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；若无法正常生长，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
11、哪些方式来吸收溶质以满足一般生命活动的需要？(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。 (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。第三章 植物的光合作用 光合作用：绿色植物吸收
12、阳光的能量，同化 CO2 和水，制造有机物质并释放氧气的过程。 荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色。 光反应：必须在光下才能进行的，由光引起的光化学反应。 碳反应：在暗处或光处都能进行的，由若干酶所催化的化学反应。 光和单位：由聚光色素系统和反应中心组成。 聚光色素：没有光化学活性，只有收集光能的作用，将光能聚集起来传给反应中心色素。包括绝大多数的色素。 原初反应：指光和作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程。 红降：当光波波长大于 685nm（远红光）时，虽然光量子仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降，此现状被称为红降。增补效应：在红远光的条件下
13、，如补充红光，则产额大增，比这两种波长的光单独照射的总和还多，因这两波长的协同作用而增加的光合效率的现象光和磷酸化：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。 光和速率：单位时间、单位叶面积吸收 CO2 的量或放出 O2 的量，或者积累干物质的量。 卡尔文循环：CO2 的受体是一种戊糖，CO2 的固定的出产物是一种三碳化合物。 C4 途径：CO2 固定最初的稳定产物是四碳化合物。 景天酸代谢途径：植物在夜间气孔开放，利用 C4 途径固定 CO2，形成苹果酸，贮存在液泡中，白天气孔关闭，将夜间固定的 CO2 释放开来，再经 C3 途径固定
14、 CO2 的过程。 光呼吸：植物的绿色细胞依赖光照，吸收 O2 和放出 CO2 的过程。 表观光合作用：没有把叶子的线粒体呼吸和光呼吸考虑在内的光和速率。 真正光和作用：表观光和作用+呼吸作用+ 光呼吸。 光饱和点：当达到某一光强度时，光和速率不再增加时的光强。 CO2 补偿点当光和吸收的 CO2 量等于呼吸放出的 CO2 量，这时外界 CO2 含量。光补偿点：同一叶子在同一时间内，光和过程中吸收的 CO2 与光呼吸和呼吸作用过程中放出的 CO2 等量时的光照强度。 光能利用率：指植物光合作用所积累的有机物所含的能量，占照射在单位地面上的日光能量的比率。 光合作用的重要性：把无机物变成有机物、
15、积蓄太阳能量、环境保护叶片是进行光合作用的主要器官，而叶绿体是进行光合作用的主要细胞器高等植物的光合色素有两类：叶绿素和类胡萝卜素，排列在类囊体膜上。绝大部分的叶绿素 a 分子和全部的叶绿素 b 分子具有收集和传递光能的作用，少数特殊状态的叶绿素 a 分子对有将光能转化为化学能的作用叶绿素吸收光谱最强吸收区有两个：一个在波长为 640-660nm 的红光部分，另一个在波长为 430-450nm 的蓝紫光部分。胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱的最强吸收带在蓝紫光部分。叶绿素 b 是由叶绿素 a 演变过来的。一般来说，正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为 3：1，叶绿素 a 和叶绿素 b 也约为
16、3：1，叶黄素和胡萝卜素约为 2：1在类囊体上的光合电子传递体是由光系统（PS）、光系统（PS）和细胞色素 b6fCO2 抑制光呼吸而促进光合作用，O2 则抑制光合作用而促进光呼吸。随着光强、温度、和 PH 的增高，光呼吸也加强，其实质是 CO2 和 O2 对 RuBP 的竞争光合电子传递途径：非环式电子传递、环式电子传递、假环式电子传递类囊体堆叠的意义：捕获光能的机构高度密集，能更有效的收集光能、代谢的高效顺顺利利地进行、有利于光合作用的进行1.光合作用三大步骤：初原反应，包括光能的吸收、传递、和转换电子传递和光合磷酸化，形成活跃化学能（ATP 和 NADPH）碳同化，把活跃的化学能转变成稳定的化
17、学能（固定 CO2，形成糖类）第二个大步骤基本属于光反应，第三个大步骤属于碳反应2.高等植物固定二氧化碳的生化途径有三条：C3 途径、C4 途径和景天酸代谢途径，其中以 C3 途径为最基本的途径，同时，也只有这条途径才具备合成淀粉等产物的能力。C3 途径-达尔文循环 ：这个途径中的 CO2 固定的最初产物是一种三碳化合物，故称 C3 途径。水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物都实行 C3 途径，故称之为 C3 植物。C3 途径反应阶段：羧化阶段还原阶段更新阶段C4 途径 -四碳二羧酸途径：发现甘蔗玉米等的 CO2 固定最初的稳定产物是四碳二羧酸化合物，故称为四碳二羧酸途径C4 途径的反应步骤1.
18、羧化与还原 C4 途径的 CO2 受体是叶肉细胞质中的 PEP，在磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PEPC）催化下，固定 HCO3-(CO2 溶解于水)，生成草酰乙酸（OAA ）。OAA 含四个碳原子的二羧酸，所以这个反应途径称为 C4-二羧酸途径，OAA 经过 NADP-苹果酸脱氢酶作用，被还原为苹果酸，但有一些植物与谷氨酸在天冬氨酸转氨酶作用下，形成天冬氨酸和酮戊二酸。2.转移与脱羧 苹果酸和天冬氨酸等形成后就转移到维管束鞘细胞中进行脱羧反应 形成丙酮酸或丙氨酸等 C3 酸；并释放 CO23.更新 C4 酸脱羧形成 pyr 或 Ala 等三碳酸后返回叶肉细胞，在叶绿体中，经磷酸丙酮酸双激酶（PPDK
19、）催化和 ATP 作用，使 PEP 更新，反应就循环进行C4 途径的三种类型：NADP-苹果酸酶类型，NAD-苹果酸酶类型，PEP 羧化酶类型CAM 途径-景天酸代谢途径:景天科植物一个特殊的 CO2 固定方式。晚上气孔开放，吸进 CO2，在 PEP 羧化酶作用下，与 PEP 结合，形成 OAA，进一步还原为苹果酸，积累于液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸便运到细胞质基质，在NADP-苹果酸酶的作用下，氧化脱羧，放出 CO2，参与卡尔文循环，形成淀粉等。此外，磷酸丙糖通过糖酵解过程，形成 PEP，再进一步循环。所以植物体在晚上的有机酸含量十分高，而糖类含量下降，白天则相反，有机酸下降，糖分增
20、多C3 植物、C4 植物结构比较1.C4 植物叶片维管束鞘薄壁细胞的外侧有一层或几层叶肉细胞，组成“花环型”的克兰茨结构；C3 植物没有“花环型”结构2.C4 植物维管束鞘薄壁细胞内叶绿体少，个体大，叶肉细胞内叶绿体数目多，个体小；C3 植物仅有叶肉细胞含叶绿体3.C4 植物光合作用只在维管束鞘薄壁细胞内形成淀粉；C3 植物只在叶肉细胞中积累淀粉光呼吸又称乙醇酸氧化途径、C2 环叶绿体：消耗 O2 过氧化物酶体: 消耗 O2，生成 1/2O2 线）消除乙醇酸毒害。代谢中乙醇酸产生不可避免，光呼吸可以消除乙醇酸的毒害。（2）维持 C3 途径的运转。干旱和
21、高太阳辐射情况下，气孔关闭，CO2 吸收受阻，光呼吸产生的 CO2，可以被 C3 途径凯尔文循环利用。（3）防止强光对光合机构的机构的破坏。避免强光下超氧自由基的形成，防止其对光系统 PS 的破坏。（4）氮代谢的补充。光呼吸中涉及多种氨基酸（丝氨酸、甘氨酸）的形成和转化，对绿色细胞氮代谢做一个补充。（5）减少 C 的损失。光呼吸的发生必然损失一部分碳，但是 C2 循环可以补充75%C，减少了 C 的损失。光和速率的外界影响：光照、CO2、温度、矿质元素、水分、光和速率的日变化光和速率的内部影响：不一样的部位、不同生育期4.提高光和利用率的途径：1.延长光合时间2.增加光和面积3.提高光合效率5.光
22、合作用的碳同化有哪些途径？试述水稻、玉米、菠萝的光合碳同化途径有什么不同？ 答：有三种途径 C3 途径、C4 途径和景天酸代谢途径。 水稻为 C3 途径；玉米为 C4 途径；菠萝为CAM。 C3 C4 CAM 植物种类 温带植物 热带植物 干旱植物 固定酶 Rubisco PEPcase/Rubisco PEPcase/Rubisco CO2 受体 RUBP RUBP/PEP RUBP/PEP 初产物 PGA OAA OAA 6.从光呼吸的代谢途径来看，光呼吸有什么意义？ 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
23、酸；在过氧化物酶体内，乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，过氧化氢变为氧气，乙醛酸形成甘氨酸；在线粒体内，甘氨酸变成丝氨酸；过氧化物酶体内形成羟基丙酮酸，最终成为甘油酸；在叶绿体内，产生甘油-3-磷酸，参与卡尔文循环。 在干旱和高辐射期间，气孔关闭，CO2 不能进入，会导致光抑制。光呼吸会释放 CO2，消耗多余的能量，对光合器官起到保护的作用，避免产生光抑制。 在有氧条件下，通过光呼吸能回收 75%的碳，避免损失过多。 有利于氮的代谢。7.C3 植物、C4 植物和 CAM 在固定 CO2 方面的异同。 C3 C4 CAM 受体 RUBP PEP PEP 固定酶 Rubisco PEPcase/Ru
24、bisco PEPcase/Rubisco 进行的阶段 CO2 羧化、CO2 还原、更新 CO2 羧化、转变、脱羧与还原、再生 羧化、还原、脱羧、 C3 途径 初产物 PGA OAA OAA 能量使用 先 NADPH 后 ATP8.高 O2 浓度对光合过程有什么影响？答：对于光合过程有抑制的作用。高的 O2 浓度，会促进 Rubisco 的加氧酶的作用，更偏向于进行光呼吸，从而抑制了光合作用的进行。9.“霜叶红于二月花”，为什么霜降后枫叶变红？ 答：霜降后，温度降低，体内积累了较多的糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花色素苷，叶子就呈红色的了。 第四章 植物的呼吸作用 呼吸作用：
25、指生物体内的有机物质，通过氧化还原而产生 CO2 同时释放能量的过程。 有氧呼吸：指生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出CO2 并形成水，同时释放能量的过程。 无氧呼吸：指在无氧条件下，细胞把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。 呼吸速率：用植物的单位鲜重、干重或原生质表示，或者在一段时间内所放出的二氧化碳的体积，或所吸收的氧气的体积来表示。 呼吸商：植物组织在一段时间内，放出二氧化碳的物质的量与吸收氧气的物质的量的比率。 呼吸作用的生理意义提供植物需要的能量为其他化合物合成提供能量糖分解代谢的三条途径：糖酵解、磷酸戊糖途径和三羧酸循环分别在细胞质基质、质体和线粒体内进行糖酵解（EMP ）：细胞质基质中的己糖经过一系列酶促反应分解为丙酮酸的过程。己糖的磷酸化磷酸己糖的裂解ATP 和丙酮酸的生成（氧化产能阶段）糖酵解的生理意义：1.糖酵解都会存在于动物、植物和微生物中，是有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径糖酵解的一些中间产物（如磷酸丙糖）和最终产物丙酮酸，化学性质十分活跃，产生不同的物质2.糖酵解除了有三步反应不可逆外，其余反应是可逆的，所以，它为糖提供基本途径3.糖酵解释放一些能量，供生物体需要，尤其是对厌氧生物
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