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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浙江省杭州市2009年生物学竞赛集训营讲义2：植物生理学.精品文档.植物生理学一、植物的水分生理（一）关键概念水的偏摩尔体积 在温度、压强及其他组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1摩尔水时，对体系体积的增量（VW）。水势 相同温度下在一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差数 （ ）。衬质势 由于细胞亲水性物质和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值（ ）。压力势 在植物组织细胞中由于静水压的存在而增加的水势值（ ）。渗透势 由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值（ ）。代谢性吸水 利用呼吸作用释放出的能量，使水
2、分经过质膜而进入细胞的过程。蒸腾效率 植物在一定生长期内积累的干物质与同时间内蒸腾消耗的水量的比值。一般植物蒸腾失水1Kg约积累干物质1-8克。蒸腾系数 植物在一定生长时期内的蒸腾失水量与其干物质积累量的比值，一般用产生1克干物质所需散失的水量克数表示，又称需水量 萎蔫 植物在水分亏损严重时，细胞失去膨胀状态，叶子和幼茎部分下垂的现象称为萎蔫。若降低蒸腾即能使萎蔫的植物消除水分亏缺，恢复原状的称为暂时萎蔫。如通过降低蒸腾仍不能使萎焉的植物消除水分亏缺、恢复原状的，称为永久萎蔫。萎蔫系数 植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存留的水分含量（以土壤干重的百分率计）。萎蔫系数依土壤不同而异，粘土的萎蔫系数比
3、砂土的高。水分临界期 植物对水分不足特别敏感的时期。各种作物的水分临界期都是转向生殖的阶段，如小麦是孕穗至抽穗期，玉米是开花至乳熟期。（二）解题指导1.用蔗糖溶液测知甲、乙两个细胞的初始质壁分离时的外液浓度分别为0.25M和0.35M，若两个细胞相邻，试判断在25条件下细胞间水分的移动方向，甲、乙两细胞的水势（ ）、渗透势（ ）和压力势（ ）分别为多少大气压？多少巴？答：初始质壁分离时，细胞浓度=外液浓度根据公式P=iCRT P甲细胞的 =-6.11大气压=1.013（-6.11）=-6.19（巴）乙细胞的 0.350.08207(273+25) =-8.56大气压 =1.013(-8.56)
4、=-8.67（巴）因为 所以 由于乙细胞水势低于甲细胞，所以水分从甲细胞向乙细胞移动。2.一个细胞的 巴，在初始质壁分离时的 巴，设该细胞在初始质壁分离时比原来体积缩小4%，计算其原来的 和 各为多少巴？答：原细胞体积为100%，初始质壁分离时为原体积的96%，根据公式P1V1=P2V2100% 所以 巴因为 所以 （巴）答：该细胞原来的渗透势为-15.36巴，压力势为7.36巴。3.土壤里的水从植物的哪部分进入植物，又从哪部分离开植物，其间的通道如何？动力如何？答：根毛根的皮层根中柱根的导管茎的导管叶脉导管叶肉细胞叶细胞间隙与气孔下腔大气。在导管、管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸
5、腾拉力占主导地位，在活细胞间的水分运输主要靠渗透。4.论述有关气孔开关的无机离子吸收学说？答：七十年代初期研究证明，保卫细胞中K+的积累量与气孔开关有密切的关系。在光照下保卫细胞内叶绿体通过光合磷酸化形成ATP，ATP在ATP酶的作用下水解，释放的能量可以启动位于质膜上的H+/K+交换泵主动地把K+吸收到保卫细胞中，保卫细胞内K+浓度增加，水势降低，促进其吸水，气孔就张开。在黑暗中，则K+从保卫细胞中移出膜外，使保卫细胞水势增高，因而失水引起气孔关闭。5.在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些？答：作物从幼苗到开花结实，在其不同的生育期中的需水情况不同。所以，在农业生产中要根据作物的需水
6、情况合理灌溉，既节约用水，又能保证作物对水分的需要。其次，要注意作物的水分临界期，一般在花粉母细胞、四分体形成期，一定要满足作物水分的需要。其三，不同作物对水分的需要量不同，一般可根据蒸腾系数的大小来估计其对水分的需要量。以作物的生物产量乘以蒸腾系数可大致估计作物的需水量，可作为灌溉用水量的参数。6.扼要回答下列问题：（1）植物如何维持其体温的相对恒定？（2）植物受涝后，叶子萎蔫或变黄的原因？（3）为什么在代谢旺盛的部位含自由水多？（4）低温抑制根系吸水的主要原因是什么？（5）植物叶片水势的日变化如何？答：（1）植物在阳光直接照射下，即使是在炎夏，只要水分的吸收与蒸腾作用能正常进行，就可使植物
7、体及叶面保持一定的温度而不受热害。这是因为水具有高比热、高汽化热，通过蒸腾作用可散失大量热量的缘故。（2）作物受涝反而表现出摧水现象如萎蔫或变黄，是由于土壤中充满着水，短时期内可使细胞呼吸减弱，根压的产生受到影响，因而阻障吸水；长时间受涝，就会导致根部形成无氧呼吸，产生和累积较多的酒精，根系中毒受伤，吸水更少，叶片萎蔫变质，甚至引起植株死亡。（3）在代谢旺盛的植物部位，其自由水含量高。这是因为自由水可使原生质是溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行。水是许多重要代谢过程（光合作用、呼吸作用、物质合成、降解等）的反应物质，水又是酶催化和物质吸收和运输的溶剂，并能保持植物的固有姿态，因而自由水的数
8、量制约着植物的代谢强度，自由水占总含水量百分比越大，则代谢越旺盛。（4）低温降低根系吸水速度的原因是：水分本身的粘度增大，扩散速度降低，原生质粘度增大，水分不易透过原生质，呼吸作用减弱，影响根压，根系生长缓慢，有碍吸水表面积的增加。（5）在一天当中，叶片水势随光照及温度变化，从黎明到中午，在光强及温度逐渐增加的同时，叶片失水量亦逐渐增多，水势即相应降低；下午到傍晚随光照与温度逐渐降低，叶片失水量亦渐减少，水势即逐渐增高；夜间黑暗条件下，温度较低，叶片水势保持较高水平。7.以下论点是否正确，为什么？（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，则体积不变。（2）若细胞的
9、 ，将其放入某一溶液中时，则体积不变。（3）若细胞的 ，将其放入纯水中，则体积不变。（4）有一充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中，则体积不变。答：（1）除了处于初始质壁分离状态的细胞之外，当细胞内液浓度与外液浓度相等时，由于细胞 的存在，因而细胞水势高于外液水势而发生失水，体积会变小。（2）由于细胞 ，则把该细胞放入任一溶液时，都会失水，体积变小。（3）当细胞的 时，将其放入纯水中，由于 ，而 为一负值，故细胞吸水，体积变大。（4）充分饱和的细胞 ，稀释溶液 ，所以该细胞会失水，保积变小。（三）练习题1.小麦的第一个水分临界期，严格来说，就是（ ）A.分蘖期B.幼穗分化期C.
10、孕穗期答：C2.将一个细胞放入与其泡液浓度相等的糖溶液中，则（ ）A.细胞失水B.即不吸水也不失水C.既可能吸水也可能保持平衡答：D3.已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原因是：（ ）A.初质势很低B.衬质势很高C.初质势不存在答：A4.在萌芽条件下，苍耳的不休眠种子开始4小时的吸水属于：（ ）A.吸胀吸水B.代谢性吸水C.渗透性吸水答：A5.水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于：（ ）A.细胞液的浓度B.相邻活细胞的渗透势梯度C.相邻活细胞的水势梯度答：C6.当细胞在0.25M蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该细胞置于纯水中，将会：（ ）A.吸水B.不吸水也不失水C.失水答：A7水分
11、沿导管或管胞上升的主要动力是 ( )A吐水 B内聚力 C蒸腾拉力 D根压答：C二、植物的矿质营养（一）关键概念生理酸性盐 对于 一类盐，植物吸收 较 多而快，这种选择吸收导致溶液变酸，故称这种盐类为生理酸性盐。生理碱性盐 对于 一类盐，植物吸收 较 快而多，选择吸收的结果使溶液变碱，因而称为生理碱性盐。生理中性盐 对于 一类的盐，植物吸收其阴离子 与阳离子 的量很相近，不改变周围介质的pH值，因而，称之为生理中性盐。单盐毒害 植物被培养在某种单一的盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡。这种现象叫单盐毒害。离子拮抗 在单盐溶液中加入少量其它盐类可消除单盐毒害现象，这种离子间相互消除毒害的现象
12、称为离子拮抗。杜南平衡 细胞内的可扩散负离子和正离子浓度的乘积等于细胞外可扩散正、负离子浓度的乘积时的平衡，叫杜南平衡。即： 。平衡溶液 在含有适当比例的多种盐溶液中，各种离子的毒害作用被消除，植物可以正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液。（二）解题指导1.设计两个实验，证明植物根系吸收矿质是个主动的生理过程。答：（1）用放射性同位素（如 ）示踪。用 饲喂根系，然后用呼吸抑制剂处理根系，在呼吸抑制剂处理前后测定地上部分 的含量，可知呼吸被抑制后， 的吸收即减少。（2）冰冻根际，检查处理前后伤流液中的离子含量，发现经冰冻处理后，抑制根系对矿质的吸收。（3）测定溶液培养株根系对矿质的吸收量与蒸腾速率
13、，发现二者不成比例，说明根系吸收矿质有选择性，是主动过程。2. 进入植物体之后是怎样运输的？在细胞的哪些部分，在什么酶催化下还原成氨？答：植物吸收 后，可以在根部或枝叶内还原，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，苍耳根内无硝酸盐还原，根吸收的 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，然后再通过根压或蒸腾流从根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，在细胞质内进行的，亚硝酸还原为氨则在亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内进行。在农作物中，硝酸盐在根内还玉米燕麦。同一植物，在硝酸盐的供应
14、量不同时，其还原部位不同。例如在豌豆的枝叶及根内硝酸盐还原的比值随着 N供应量的增加而明显升高。3.固氮酶有哪些特性？简述生物固氮的机理。答：固氮酶的特性：（1）由Fe蛋白和MoFe蛋白组成，两部分同时存在才有活性。（2）对氧很敏感，氧分压稍高就会抑制固氮酶的固氮作用，只有在很低的氧化还原电位的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）NH4+是固氮菌的固氮作用的直接产物。NH3的积累会抑制固氮酶的活性。生物固氮的机理可归纳为以下几点：（1）固氮是一个还原过程，要有还原剂提供电子，还原一分子N2为两分子NH3，需要6个电子和6个H+。在各种固氮微生物中，主要电子供体有丙酮
15、酸、NADH、NADPH、H2，电子载体有铁氧还蛋白（Fd）、黄素氧还蛋白（Fld）等。（2）固氮过程需要能量。由于N2具有键能很高的三价健（ ），要打开它需要很大的能量。大约每传递两个电子需4-5个ATP，整个过程至少要12-15个ATP。（3）在固氮酶作用下，把氮素还原成氨。4.设计一个实验证明植物根系对离子的交换吸附。答：（1）选取根系健壮的水稻（或小麦等）幼苗数株，用清水漂洗根部，浸入0.1%甲烯蓝溶液中2-3分钟，将已被染成蓝色的根系移入盛有蒸馏水的烧杯中，摇动漂洗数次，直到烧杯中的蒸馏水不再出现蓝色为止。（2）将幼苗分成数量相等的两组，一组根系浸入蒸馏水中，另一组根系浸入10%氯化
16、钙溶液中，数秒钟后可见氯化钙溶液中的根系褪色，溶液变蓝，而蒸馏水中的根系不褪色，水的颜色无变化或变化很小。这说明根系吸附的带正电荷的甲烯蓝离子与溶液中的钙离子发生了交换吸附，甲烯蓝离子被交换进入溶液中，使溶液变蓝。5.已知某植物细胞内含有带负电荷的不扩散离子浓度为0.01M，把这样的细胞放在 和 浓度为0.01M的溶液中，这时膜内 浓度为0.01M。当达到杜南平衡时，膜内Na+是膜外Na+的多少倍？（假设膜外体积等于膜内体积）。答：设膜外浓度降低 ，平衡后浓度变化为： 已知： （开始时膜外 ）C=0.01M（开始时膜内 ） M平衡时： 膜内=0.01+0.003=0.013M 膜外0.01-0
17、.003=0.007M答：平衡后膜内 是膜外 的1.9倍。（三）练习题1.一般来说，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值：（ ）A.大于1B.小于1C.等于1答：B2.在维管植物的较幼嫩部分，亏缺下列哪种元素时，缺素症首先表现出来：（ ）A.KB.CaC.P答：B3.影响根毛区吸收无机离子的最重要的因素是：（ ）A.土壤中无机盐的浓度B.根可利用的氧C.离子进入根毛区的扩散速率答：B4植物体内大部分的氨通过哪种酶催化而同化？ （ ）A谷氨酶脱氨酶B谷氨酰胺合成酶转氨酶氨甲酰磷酸合成酶解析：氨进入植物体后，立即被同化，游离氨的量稍多一点即毒害植物，因为氨可能抑制呼吸过程中的电子传递系统，尤其是NA
18、DH。氨的同化方式有：还原氨基化、氨基交换作用、氨甲酰磷酸途径及酰胺途径，其中大部分为谷氨酰胺途径，催化它的酶是谷氨酰胺合成酶。答案：B三、植物的光合作用（一）关键概念光合色素 指植物体内含有的哪些能吸收光能并将其用于光合作用的色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、藻色素等。作用中心色素 指既能吸收光能又能引起光化学反应的色素，它是一种特殊状态的叶绿素a。天线色素 又称聚光色素，是光系统中只收集光能并将其传递给中心色素，本身不直接参与光化学反应的色素，包括大多数的叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素。吸收光谱与吸收带 连续光谱经叶绿素吸收后，在光谱上出现许多暗带或暗条，这些暗带或暗条称为吸收带或吸收峰，
19、这种具有暗带或暗条的不连续光谱叫做吸收光谱。基态与激发态 分子的内能包括整个分子的转动能、原子核间的振动能和电子的运动能都处于最低时的分子状态叫做基态，当分子吸收能量后，例如电子被激发后处于高能状态，称为激发态，通常讲的激发态是指电子激发态，它是一种不稳定的分子状态。单线态与三线态 叶绿素分子中处于同一轨道的配对电子或处于不同轨道的配对电子，其自旋方向均相反时，分子的电子总自旋等于零，光谱学家称此种分子状态为单线态，处于不同轨道的原先配对电子自旋方向相同，这时分子的结构对外界磁场有三种可能的取向，这种具有相同自旋的激发态叫做三线态。荧光现象与磷光现象 都是指叶绿素分子吸收光后的再发光现象，叶绿
20、素a、b都能发出红色荧光。其寿命约为10-9秒，它是由第一单线态回到基态时的发光现象。叶绿素也能发射磷光，其寿命可达10-2秒，是由三线态回到基态时所发出的。叶绿素在溶液中的荧光很强，而磷光很微弱。共振转移 又称诱导共振。即一个激发分子中高能电子的振动引起邻近的第二个分子中某个电子的相似振动，当第二个分子中电子振动被诱导起来时，电子激发能的传递便发生了，即第一个激发分子的高能电子停止了振动，回到了基态，第二个分子的电子发生振动，形成激发态。要使激发电子的共振转移得以发生，两分子间要具有相同的激发能级，其次共振转移的几率还与二个分子间的距离有关，在5-100 的距离内，分子距离越近，转移几率越高
21、。红降现象与双光增益效应 在长波红光下光合作用的量子效率下降的现象称为红降现象，如果在长波红光之外，再加上一些波长较短的光，则量子效率增加，这种现象称为双光增益效应或Emerson效应。增益的光就是辅助色素吸收的光。光系统 叶绿体色素分子不是分散存在，而是与蛋白质结合形成色素蛋白的集团状态定位在光合膜上，这些叶绿体色素团称为光系统。在光合膜上存在两个光系统，即光系统和光系统。PSI的颗粒较小，位于类囊体膜的外侧；PS的颗粒较大，位于类囊体膜的内侧，PS的光反应是短波光反应，其主要特征是水的光解和放氧。PSI的光反应是长波光反应，其主要特征是NADP+的还原。作用中心 是叶绿体中进行光合作用原级
22、反应的最基本的色素蛋白结构，它至少包括一个光能转换色素分子，一个原初电子受体和一个原初电子供体。原初反应 是光合作用起始的光物理化学过程，包括光能的吸收、传递与电荷分离，即天线色素吸收光能并传递给中心色素分子，使之激发，被激发的中心色素分子将高能电子传递给原初电子受体，使之还原，同时又从原初电子供体获得电子，使之氧化。Hill反应 在有适当的电子受体存在的条件下，叶绿体利用光使水光解，即有氧的释放和电子受体的还原，这一过程是Hill在1940年发现的，故称Hill反应。光合磷酸化 由光驱动的光合电子传递所偶联的将ADP和无机磷合成ATP的过程，称为光合磷酸化，这一现象是科学家1954年用离体叶
23、绿体测出的。由于与磷酸化相偶联的光合电子传递的方式不同，故将其分为环式光合磷酸化、非环式光合磷酸化。PQ穿梭 PQ为质体醌，是光合链中含量最多的电子传递体，既可传递电子也可传递质子，具有亲脂性，能在类囊体膜内移动。它在传递电子时，也将质子从间质输入类囊体内腔，PQ在类囊体上的这种氧化还原反复变化称PQ穿梭。Calvin循环 又称C3途径、还原磷酸戊糖循环、光合碳循环，它是CO2固定和还原的主要途径，其CO2的受体是RuBP，CO2固定后的初产物是PGA。C4途径 是C4植物固定CO2的一种途径，其CO2受体是PEP，固定后的初产物为四碳二羧酸，即草酰乙酸，故称C4途径或四碳二羧酸途径。CAM途
24、径 有些植物夜间气孔开放，通过C4途径固定二氧化碳，形成苹果酸，白天气孔关闭，夜间固定的CO2释放出来，再经C3途径形成碳水化合物，这种夜间吸收CO2，白天进行碳还原的方式，称CAM途径。通过种方式进行光合作用的植物称为CAM植物，如仙人掌科和凤梨科的植物属CAM植物。光呼吸 植物的绿色细胞由于光照引起的吸收氧和释放CO2的过程，与光合作用有密切关系，由于这种呼吸只有在光下才能进行，故称为光呼吸，其呼吸底物为乙醇酸。（二）解题指导1.何谓光合作用？用什么简便方法证明光合作用的存在。答：光合作用是绿色植物吸收日光能，将CO2和H2O同化为有机化合物并释化氧气的过程。光合产物主要是碳水化合物，故可
25、用下式来表示：依据这一原理，可以用下列简便方法证明植物在光下的光合作用。（1）用水生植物如金鱼藻，切断茎，切口向上，置于光下，则可见切口处有气泡放出，放出的气泡就是氧气，而在暗中则没有气泡的发生。（2）将陆生植物叶片制成小圆片，放入水中通过减压抽气使其下沉，再放入约含1%的碳酸氢钠溶液中，置于直射光下，则小圆片很快就上浮，小圆片上有很多小气泡，是光合作用释放的氧，而在暗中则小圆片不上浮。（3）有些在光下累积淀粉的植物叶片，可用剪有一定形状空洞的黑纸，夹在预先的暗处放置约两天的植物叶片上，放于直射光下，2小时后，剪下叶片，除去黑纸，用乙醇脱色后放入碘液中，则可见未被黑纸遮盖的部分变为蓝黑色，证明
26、有淀粉存在，而未曝光处则不变色。2.试用化学渗透学说解释光合电子传递与磷酸化相偶联的机理。答：光合磷酸化是在光合膜上进行的，光合膜上的光系统吸收光能后，启动电子在光合膜上传递。电子传递过程中，质子通过PQ穿梭被泵入类囊体腔内，同时水的光解也在膜内侧释放出质子，因而形成了跨膜的质子梯度差和电位差，即膜内腔电位较正而外侧较负，两者合称为质子动力势差（ PMF）。按照P.Mitchell的化学渗透学说，光合电子传递所形成的质子动力势是光合磷酸化的动力，质子有从高浓度的内侧反回到低浓度外侧的趋势，当通过偶联因子复合物（CF1-F0）反回到外侧时，释放出的能量被偶联因子捕获，使ADP和无机磷形成ATP。
27、这一学说已经获得越来越多的实验的证实和支持。3.光合作用的光反应是在叶绿体哪部分进行的？产生哪些物质？暗反应在叶绿体哪部分进行？可分哪几个大阶段？产生哪些物质？答：光合作用的光反应是在叶绿体的类囊体膜上进行的，可分为原初反应、水的光解和光合电子传递、光合磷酸化三大步骤，其产物除释放氧外，还形成高能化合物ATP和NADPH2，两者合称为同化力，光能就累积在同化力中。光合作用的暗反应是指CO2的固定和还原，这一过程是在叶绿体的间质中进行的，可分为CO2的固定、初产物的还原、光合产物的形成和CO2的受体RuBP的再生这四大阶段。光反应形成的同化力即用于CO2固定后的初产物还原，光合碳循环的正常运转还
28、需光的诱导，因为光合环的调节酶是在光下活化，暗中则失活的，因此光合碳循环实际上也是离不开光的。光合碳循环的产物如以脱离环后的产物来评价，则是葡萄糖，最后形成蔗糖或淀粉。4.何谓光能利用率？光能利用率不高的原因有哪些？答：光能利用率是指单位面积上的绿色植物光合产物中所累积的化学能与照射在这块面积上的日光能的比率。以年来计算，一般作物的光能利用率不到1%，森林植物大概只有0.1%。光能利用率不高的原因是很多的，主要有以下几方面：（1）一部分光不能参加光合作用，可以参加光合作用的光是可见光，它只占到达地球表面的太阳辐射的45%左右。（2）漏光，一年中即使种三季，也会有30%左右的光是没有照射到植物上
29、的。（3）反射与透射，照在植物叶片上的光大约有15-20%未被吸收，而是损失于反射和透射。（4）量子需要量的损失，被叶绿体吸收的光，在光合作用能量转化过程中只有23%左右累积到光合产物中，77%都损失消耗了。（5）呼吸消耗的损失，光合产物大约1/3是呼吸消耗了。此外，还有许多因子影响光能利用率，例如光饱和点的损失、叶片衰老、CO2供给不足、病虫危害、水分亏缺、矿质营养不良等都会影响植物对光能的利用。5.提高光能利用率的途径有哪些？答：提高光能利用率的途径主要有下列几方面：一是增加光合面积，包括扩大耕种面积，增加叶面积系数等，二是延长光合时间，减少耕地的空闲，如提高复种指数等；三是增加光合效率，
30、如选有高光合效率的品种，合理水肥管理等，四是减少呼吸消耗，如病虫防治，选育低光呼吸品种，如果从农业生产是要获得经济产量这一目的来说，也可把提高经济系数作为提高光能利用率的一个途径。（三）练习题1.将叶绿素提取液放在直射光下，则可观察到：（ ）A.反射光是绿色，透射光是红色B.反射光是红色，透射光是绿色C.反射光和透射光都是绿色答：B2.在光合环运转正常后，突然降低环境中的CO2浓度，则光合环中的中间产物含量会发生如下的瞬时变化：（ ）A.RuBP的量突然升高，而PGA的量突然降低。B.PGA的量突然升高，RuBP的量突然降低。C.RuBP和PGA的量均突然降低。D.RuBP和PGA的量均突然升
31、高。答：A3.维持植物正常生长所需的最低日光强度是：（ ）A.等于光补偿点B.大于光补偿点C.小于光补偿点答：B4下列反应均为光合作用过程的一部分：（1）将H从NADPH2传给一种有机物；（2）使CO2与一种有机物结合；（3）将H从H2O传递给NADP+。这些反应中哪些是属于光合作用的暗反应？ （ ）A只有（1）B只有（2）C只有（3）D（1）和（2）解析：光合作用的暗反应是指CO2的固定与还原。CO2的固定是指CO2与RuBP（1.5二磷酸核酮糖）结合，产生了2分子的3磷酸甘油酸。还原主要是磷酸甘油被NADPH和ATP还原成三碳糖。至于将H从H2O传递给NADP+形成NADPH则是属于光合作
32、用的光反应的。答案：D。5绿色植物白天光合作用旺盛时，多数气孔常开放着；随着光合作用的减弱，越来越多的气孔逐渐关闭。影响气孔开闭的主要原因是保卫细胞内部的 （ ）A氧气的浓度 B淀粉的浓度 水解酶的浓度 酸碱度（PH）解析：叶的保卫细胞和表皮细胞相连的一侧细胞壁较薄，其余各面的细胞壁较厚。当保卫细胞充水膨大时，向外侧弯曲，气孔张开；当保卫细胞失水时，膨压降低，保卫细胞回缩，气孔则关闭。在光照下，只要气温不过高，保卫细胞的光全作用加强，消耗细胞中的CO2，使PH由5左右升到7左右，这个酸碱度利于细胞中不溶性淀粉水解为葡萄糖，使细胞内溶液浓度增大，水势下降，保卫细胞就吸水膨胀，气孔开放。可见，气孔
33、的或闭与细胞内PH变化有关。答案：D四、植物的呼吸作用（一）关键概念呼吸商 又称为呼吸系数。是指植物在一定时间（如一小时）内，放出CO2的摩尔数与吸收氧气的摩尔数的比率。氧化磷酸化 就是呼吸链上的磷酸化作用，也就是当NADHH+上的一对电子被传递至氧时，所发生的ADP被磷酸化为ATP的作用。抗氰呼吸 某些植物组织对氰化物及其他细胞色素氧化酶抑制剂很不敏感，即在有氰化物存在的条件下仍有一定的呼吸作用。对这种呼吸称为抗氰呼吸。末端氧化酶 由于氧化酶将电子或氢传递给氧的作用处于生物氧化作用一系列反应的最末端，故称末端氧化酶。糖酵解 是指在细胞质内所发生的，由葡萄糖分解为丙酮酸的过程，简称EMP途径。
34、三羧酸循环 丙酮酸在有氧条件下，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解生成二氧化碳的过程。又称为柠檬酸环或Krebs环，简称为TCA。磷酸戊糖途径 是在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的过程。简称PPP。该途径主要受NADPH的调节。【NADPH】/【NADP+】比率过高时，就抑制葡萄糖6磷酸脱氢酶的活性。（二）解题指导1.某些果实在贮藏中人们采用哪些措施可以调节呼吸跃变？呼吸跃变发生的原因如何？答：果实贮藏中要控制呼吸跃变，应从控制呼吸入手，贮藏中影响呼吸的因素一是温度，二是水分，三是气体（CO2、O2、乙烯），果实保鲜贮藏不能控水，只有通过控温（如低温）、增加CO2浓度、降低氧
35、分压、排除乙烯来进行控制。呼吸跃变产生的原因：（1）随着果实发育，细胞内线粒体增多；加快了三羧酸循环；（2）果实产生了天然的氧化磷酸化的解偶剂，呼吸链电子传递加快，氧耗增加；（3）加强了糖酵解和抗氰呼吸。2.机械损伤会显著加快植物组织呼吸速率的原因何在？答：机械损伤会显著加快组织的呼吸速率，其理由如下：第一，原来氧化酶与其底物在构造上是隔开的，机械损伤使原来的间隔破坏，氧气供应充足，酚类化合物就迅速地被氧化；第二，细胞被破坏后，底物与呼吸酶接近，于是正常的糖酵解和氧化分解以及PPP代谢加强；第三是机械损伤使某些细胞转变为分生状态，以形成愈伤组织去修补伤处，这些生长旺盛的细胞的呼吸速率就比原来休
36、眠或成熟组织的呼吸速率快得多。3.什么叫能荷？试述细胞能荷数值的变化及其对呼吸过程的调节作用。答：能荷是指ATP-ADP-AMP体系中高能磷酸键可获性的度量。它所代表的是细胞中的能量状况。当细胞中全部腺苷酸都是ATP时，则能荷为100%；全部是AMP时，能荷为零；全都是ADP时，能荷为50%，三者并存时，则能荷随三者比例的不同而异。细胞通常处于80%能荷的状态，这一水平也是受到反馈控制的。合成ATP的反应受AMP的促进，而利用ATP的反应受到ATP的促进和AMP的抑制。这样，合成ATP的反应和利用ATP的反应，就受到ATP/AMP比值的控制或受“能荷”的控制。例如，细胞中ATP/AMP比值很低
37、，表示能量贮存很少，于是ATP合成加速，ATP的利用减慢，最后当能荷接近80%时，ATP合成减慢，而ATP利用加速，将能荷维持在80%左右。（三）练习题1.氨基酸作为呼吸底物时呼吸商是：（ ）A.大于1B.等于1C.小于1D.不一定答：D2.呼吸跃变型果实在成熟过程中，抗氰呼吸增强，与下列物质密切相关：（ ）A.酚类化合物B.糖类化合物C.乙烯答：C3.植物呼吸过程中的氧化酶对温度变化反应不同，柑桔果实成熟时，气温降低。该氧化酶是以下列哪种氧化酶为主：（ ）A.细胞色素氧化酶B.多酚氧化酶C.黄酶答：C4天南星科植物的佛焰花序能大量放热，其原因 （ ）AATP大量水解 进行无氧呼吸 氧化磷酸化
38、解偶联 进行抗氰呼吸答案：D5当植物组织从有氧条件下转放到无氧条件下，糖酵解速度加快，是由于 （ ）A柠檬酸和ATP合成减少 BADP和Pi减少CNADH+H+合成减少 D葡萄糖6磷酸减少答案：A6抗霉素A是一种呼吸抑制剂，它抑制什么之间的电子传递？ （ ）ANADH和FMN B细胞色素b和细胞色素c C细胞色素c和细胞色素a D泛醌色系b答案：B五、植物激素和植物生长调节剂（一）关键概念植物激素 指一些在植物体内一定部位合成，并经常从产生之处运送到别处，可在各个部位（包括合成部位）对生长发育产生显著作用的微量有机物。植物生长调节剂 指一些具有植物激素活性的人工合成的物质，它们具有调节植物生长
39、发育的作用。抗赤霉素 指一类在化学结构上和生长素不同，和其他刺激生长的植物激素和赤霉素、激动素也不相同，具有抑制和破坏赤霉素的作用。例如，马来酰肼、矮壮素等，它们被称为抗赤霉素。生长抑制剂 这类物质与生长延缓剂的区别主要是前者作用于顶端分生组织区，而且其作用不能被赤霉素所恢复。如：青鲜素、马来酰肼、整形素等，这类化合物可以做为化学整枝剂或修剪剂。（二）解题指导1.简述以下激素间的相互关系（1）生长素与赤霉素（2）脱落酸与细胞分裂素答：（1）生长素与赤霉素的相互关系(2)脱落酸与细胞分裂素的相互关系：二者相拮抗：ABA促进细胞衰老；CTK促进细胞分裂，延缓衰老，保绿。2.生长素为什么可以促进细胞
40、伸长？答：细胞质膜上有质子泵，生长素与质子泵结合使之活化。质子泵就把细胞质中的质子(H+)分泌到细胞壁，使细胞壁环境酸化，于是使对酸不稳定的键(H键或共价键)断裂，或可使适宜于酸性环境的水解酶活性增加，细胞壁纤维素结构间交织点破裂，联系松弛，细胞壁可塑性增加。这样就增强了细胞渗透吸水的能力，随着液泡的不断加大，细胞体积也加大，另一方面生长素又促进RNA和蛋白质的合成，增加原生质体，使原生质体的量随细胞体积加大而增多，细胞就伸长。3.赤霉素在植物生长和发育上起什么作用？答：赤霉素促进植物的伸长生长，这种促进作用既表现在对茎的迅速增高，也表现在对禾本科植物叶片的过度伸长，例如施用赤霉素可使矮生植物
41、达到正常高度，促进水稻不育系穗颈节的伸长。此外赤霉素促进植物雄花的分化，促进长日植物在短日条件下抽苔开花，打破延存器官的休眠，促进萌发，促进座果，诱导单性结实，促进细胞的分裂和分化。4.用试验证明赤霉素诱导 淀粉酶的形成。答：禾谷类种子吸水萌发之后，胚乳的淀粉在 淀粉酶的作用下水解成糖，遇碘不再呈现蓝色反应，而 淀粉酶的形成只有在有胚存在并释放赤霉素时才可实现。无胚的种子由于缺乏赤霉素而不能产生 淀粉酶，淀粉不能水解为糖，因而遇碘呈现蓝色反应。当向无胚种子中，添加不同浓度赤霉素后，经培养即可产生 淀粉酶，并能使淀粉降解成糖，因而遇碘不再呈现蓝色反应。这样即可证明赤霉素有对 淀粉酶诱导形成的作用
42、。5.说明细胞分裂素、脱落酸、乙烯的生理作用？答：细胞分裂素的生理作用：促进细胞分裂和扩大，在促进细胞分裂方面主要是调节胞质分裂，缺少细胞分裂素，细胞就不分裂，而形成多核细胞。还可以和IAA配合促进愈伤组织的分化。它还有对抗顶端优势的作用，使侧芽生长发育。还可延迟叶片衰老，促进种子萌发，打破休眠等等。脱落酸的生理作用：促进休眠，促进离层形成、促进脱落，还可引起和促进植物气孔的关闭，促进衰老，抑制细胞的分裂和伸长。乙烯的生理作用：能够促进果实成熟，在生产上已广泛用于柿子、香蕉的催熟。其次还可以促进器官脱落和衰老，促进次生物质(如乳胶、漆等)排出，促进菠萝开花和增加黄瓜雌花的分化。6.试述下列激素
43、在植物体内运输的途径、方向：IAA、GA、CTK。答：生长素(IAA)的运输在胚芽鞘内是通过薄壁组织，而在茎中是通过韧皮部，在叶子里是通过叶脉。生长素具有极性运输的特性，即生长素只能从植物体的形态上端向下端运输，而不能倒转过来运输，这种生长素的极性运输可以逆浓度陡度进行。近来采用含有 -IAA进行试验表明，少量的生长素可以从形态学的下端向上运输。叶子制造的生长素也可通过活组织向其他部位运输，这种运输不是极性的，在根中生长素的运输有严格的极性，是从根的基部向根尖运输（向顶的）。赤霉素的运输不象生长素那样进行极性运输，它在植物体内可以向各个方向运输，根尖的赤霉素沿韧皮部向上运输，从体外施用赤霉素或
44、示踪的赤霉素也是沿韧皮部运输。细胞分裂素可以在维管束组织中运输。根尖合成的细胞分裂素通过木质部运至地上部，细胞分裂素从幼叶、果实、种子中向外运输很慢，用燕麦胚芽鞘切段进行试验，证明细胞分裂素可以向两个方向运输。并没有极性。7.证明细胞分裂素是在根尖合成的实验依据有哪些？答：证明细胞分裂素是在根尖合成的实验依据如下：（1）许多植物如葡萄、向日葵、水稻、棉花等的伤流液中有细胞分裂素，可持续数天；（2）测定豌豆根各切段的细胞分裂素的含量，在根尖0-1毫米切段的细胞分裂素含量很高，而距根尖5毫米以远的根段中，没有细胞分裂素的活性；（3）无菌培养水稻根尖，根可向培养基中分泌细胞分裂素。（三）练习题1.用
45、箭头连接下列植物激素的合成前体：A.IAAA.类胡萝卜素B.GAB.1-氨基环丙烷-1-羧酸C.ABAC.色氨酸D.EthD.甲羟戊酸（甲瓦龙酸）答：IAA类胡萝卜素GA1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）ABA色氨酸Eth甲羟戊酸（甲瓦龙酸）2.在IAA浓度相同条件下，低浓度蔗糖可以诱导维管束分化，有利于：（ ）A.韧皮部分化B.木质部分化C.韧皮部和木质部分化答：B3.促进RNA合成的激素是：（ ）A.GAB.IAAC.ABAD.乙烯答：B、D4.试验证明与生长素诱导伸长有关的核酸是：（ ）A.tRNAB.mRNAC.rRNA答：B5.赤霉素对植物细胞的生理作用是：（ ）A.促进细胞伸长、分裂和分化B.只促进细胞伸长和分裂C.只促进细胞分裂和分化答：A6.赤霉素对不定根形成的作用是：（ ）A.抑制作用B.促进作用C.既抑制又促进答：A