植物生理学准备材料.doc

植物生理学准备材料束缚水: 凡是被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质亲水基团(如 OH,-COOH,-NH2)所吸引,而且仅仅的束缚在其周围,不能自由移动的水.自由水: 不被胶颗粒质或者是渗透物质亲水基团吸引或者吸引力很小,可以自由移动的水分.自由能: 在恒温条件下可用于对外做有用功的能量(G),其绝对值无法测定.化学势: 定义为组分j的偏摩尔自由能,其热力学含义是指在等温,等压条件下,1mol组分j的自由能.可用于描述混合体系中某组分进行化学反应,流动扩散,转移的潜能.水势: 就是指偏摩尔体积的水在一个系统中的化学势与纯水在相同温和压力的条件下的滑雪时之间的差.公式P32偏摩尔体积: 是指在恒温恒压,其他组分的浓度不变的的条件下,在混合体系中1mol该物质所占有的体积渗透作用: 水分从水势高的系统通过选择通过性的膜向水势低的系统转移的现象.溶质势: 由于溶质的存在而使水势降低的值.公式P33压力势: 由于细胞壁压力的存在(对原生质体产生挤压的力量),而引起水似的增加值.在一般条件下,压力势为正值;特殊条件下,也可为负值,0或者不存在.衬质势: 处于分生区的细胞和风干种子细胞其中心叶泡尚未形成其水势组分即衬质势.电化学势: 像离子这样的带电粒子,除了受到浓度梯度的作用外还受到电力的驱动,这两种力合称电化学势.吸涨作用: 因吸涨力(由于干燥的种子有较低的衬质势,因此对水分具有很强的吸收作用,这种用于吸收水分的力叫做吸涨力)的存在而吸收水分的作用.扩散: 是物质分子(包括气体分子,水分子,溶质分子)从一点到另一点的运动,即分子从高化学势的区域向低化学势的随机的,累进的运动,通常导致扩散分子的均匀分布.集流: 再有压力差存在的情况下,液体中大量分子成群的集体运动.水孔蛋白(水通道蛋白): 是一类具有专一选择性,高效转运水分的内在蛋白或者是通道蛋白的总称.水通道: 水孔蛋白的四级结构是具有跨膜a-螺旋,并且含有高度保守的NPA序列的圆筒状亚基,它们逆向堆成排列包围而成狭窄的水通道,呈”水漏”状.内在蛋白: 内在蛋白又称之为内部蛋白,嵌入蛋白或者是整合蛋白,通常占膜蛋白的70%80%,这类蛋白质含有较多的疏水性氨基酸,能与膜脂疏水性部分相互作用,并且结合的很牢固,很难分离.根压: 一种靠根的生理活动,使液流由根部上升的压力.偏摩尔体积: 是指在恒温恒压以及其他组分的浓度不变的情况下,在混合体系中1mol该物质所占据的有效体积.蒸腾作用: 是指植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程.蒸腾速率(蒸腾强度): 植物在单位时间内,单位叶面积通过蒸腾作用所散失的水量.蒸腾效率: 植物每消耗1kg的水所生产干物质的质量.蒸腾比率: 植物在一定时间内干物质的累积量与同期所消耗的水量之比.小孔律: 气体通过多孔表面的扩散速率不予小孔的表面积成正比,而与小孔的周长成正比的这一规律.水分临界期: 作物对水分的不足最敏感,最易受害的时期.节水农业: 充分利用水资源,采取水利和农业措施,提高水的利用率和生产效率,创造出有利于农业可持续发展的生态环境的农业.内聚力: 相同的分子之间存在着的相互吸引的力量.内聚力学说: 又称蒸腾流-内聚力-张力学说,即以水分的内聚力来解释水分沿导管上升的原因学说.水分利用效率: 通常是指单位耗水量所生产的生物学产量或经济价值.水分平衡: 一般把植物吸水,用水,失水三者的和谐动态关系称为水分平衡.1,如何理解农业生产”有收无收在于水”这句话?答:1,水在农作物的生命活动中有着重要的生理作用(1) 水是细胞原生质的主要组分 (2) 水直接参与农作物体内重要的代谢过程(3) 水是各种生化反应和物质吸收与运输的良好介质(4) 水能使农作物保持固有姿态(5) 细胞的分裂与延伸生长都需要足够的水. 2,水在农作物的生命活动中有着重要的生态作用(1) 水是农作物体温调节器(2) 水对农作物生存的微环境具有调节作用2,植物细胞与土壤溶液的水势组成有什么异同点?答: 植物细胞的水势组成为: 溶质势,压力势,重力势,衬质势土壤溶液的水势组成为: 溶质势,压力势3,一个细胞放在纯水中其水势及体积如何变化?答: 略4,植物体内水分的存在形式与植物的代谢强弱以及抗逆性有何关系?答: 细胞内水分的状态不是固定不变的,随着植株或者是细胞环境的变化,自由水/束缚水的值也在相应的变化.自由水能起溶剂的作用,可以直接参与植物的生理过程和生化反应,而束缚水不能起溶剂作用从而不能参加这些反应.因此,自由水/束缚水的值较高时,植物代谢活跃,生长较快,抗逆性较差.反之,代谢活性低,生长缓慢,但是抗逆性比较强.5,质壁分离及复原在植物生理学上有何意义?答: 在植物生理学中通过研究质壁分离及复原可用以研究和判断以下几个问题: 判定细胞是否存活 判定细胞的渗透势 观察物质通过原生质层的难易程度6,试述气孔的运动机制及其影响因素答:1,气孔运动机制的四种假说: 淀粉与糖转化学说 K累积学说 苹果酸代谢学说 玉米黄素假说 2,影响因素有: 二氧化碳的浓度 光 温度 水分 风7,哪些因素影响植物吸水和蒸腾作用?答:1,影响植物吸水的因素有:(1) 植物自身的因素: 根系密度总表面积 根表面的透性(2) 土壤条件的因素: 土壤中可用水的含量 土壤的通气状况 土壤的温度 土壤溶液的浓度2,影响蒸腾你工作用的的因素有:(1) 内部因素: 气孔的构造特征(主要) 叶片的内部面积(内部细胞间隙的面积) 根系的大小与生长分布(水分的供应)(3) 外部因素: 光照 大气湿度 大气温度 风 土壤条件8,试述水分进出植物体的途径以及动力.答:1,途径: 土壤水根毛根皮层根中柱鞘根导管茎导管叶柄导管叶脉导管叶肉细胞叶肉细胞间隙气孔下腔气孔大气中. 2,动力: 根压 蒸腾牵引力9,怎样维持植物的水分平衡?原理如何?答: 维持植物的水分平衡一般从两个方面着手,即增加吸水和减少蒸腾,通常以前者为主,因为任何减少植物蒸腾的办法都会降低植物的光合效能,因而印象之物的生长和产量.所以兴修水利保证灌溉是解决这一问题的主要途径.10,如何区分主动吸水与被动吸水?答: 被动吸水的动力是蒸腾牵引力,通常在蒸腾旺季 主动戏水的动力是根压,当植物吸水大于蒸腾失水时发生,在早晨或者是傍晚.11,农业生产中若施肥不当会出现”烧苗”现象,为什么?答: 略12,合理灌溉在节水农业中意义如何?如何才能做到合理灌溉?答:合理灌溉是促进水资源可持续利用和农业可持续发展的一项重要举措, 方法: 不同的作物对水分的需求量不同,一般可以根据蒸腾系数估计其对水分的需求量,或者,以作物生产产量乘以蒸腾系数就可以大致估计作物的需水量,并且作为灌溉用水的一种参考.与此同时还应该考虑到土壤含水量,土壤的保水能力,降雨量等因素. 光合作用一、 名词解释; 1.碳素同化（carbon assimilation）:自养生物吸收CO2 ，将其转变为有机物的过程。包括细菌光合作用和化能合成作用、绿色植物光合作用。 2.光合作用（photosynthesis）: 绿色植物吸收光能，同化CO2和H2O，制造有机物并释放O2的过程.(6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2)3.光合色素:在光合作用过程中吸收光能的色素，存在于类囊体膜上, 与蛋白质形成复合物，主要有三大类：叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素。4.反应中心色素（reaction centre pigments）：具有光化学活性的少数特殊状态的Chla分子，既能捕获光能又能将光能转换为电能。5.聚光色素（light harvesting pigments）：又称天线色素，是没有光化学活性、只能吸收光能并将其传递给作用中心的色素分子。包括全部Chlb、类胡萝卜素、藻胆素和绝大多数Chla。6.吸收光谱：叶绿体色素吸收不同波长光后形成的光谱。7.荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈血红色的现象。荧光寿命较短（10-810-10s）。8.磷光现象：叶绿素溶液在照光后去掉光源，仍能继续辐射出微弱红光的现象（需精密仪器测定）。9.光反应（light reaction）：实质在于产生“同化力”去推动暗反应的进行；（“同化力”(assimilatory power)= ATP + NADPH）10.暗反应（dark reaction）：实质在于利用“同化力”将无机碳(CO2)转化为有机碳(CHO)。11.希尔反应（Hill reaction）：离体叶绿体在光下光解水并释放O2的反应。 光 2H2O* + 2A 2AH2 + O2* 叶绿体 A（氢受体）有：2,6-二氯酚靛酚、苯醌、NAD+、NADP+等。希尔(1960)等人提出了双光系统概念 12.量子效率：又称量子产额或光合效率，指吸收一个光量子后放出的O2或固定CO2的分子数（1/101/8）。13.红降（red drop）现象：当照射光的波长大于685nm（远红光）时，量子产额急剧下降的现象。14.双光增益效应或爱默生效应(Emerson effect):量子产额（FR+R） 量子产额（FR）+量子产额(R)，两种波长的光促进光合效率的现象。15.原初反应（primary reaction）: 光合作用的第一步，包括光能的吸收、传递和转换为电能的过程，引进第一个氧化还原反应。16光合单位=反应中心色素+聚光色素17.反应中心：由次级电子供体（D）、原初电子受体（A）和中心色素分子（P）组成 最初的电子供体是水，最终的电子受体是NADP+18.光合链：定位在光合膜上，由一系列电子传递体组成的电子传递总轨道。19.非环式电子传递(noncyclic electron transport) H2O PS PQ Cyt b6/f PC PS Fd FNR NADP+特点：电子传递路线是开放的，既有O2的释放，又有NADPH和ATP的形成。20环式电子传递（cyclic electron transport） PS Fd (NADPH) PQ Cyt b6/f PC PS特点：电子传递途径是闭路的，不释放O2，无NADP+的还原，只有ATP的产生。21.假环式电子传递（pseudocyclic electron transport） H2O PS PQ Cyt b6/f PC PS Fd O2 生成的O2 -在SOD和CAT作用下可与H+作用转变为H2O和O2。22.光合磷酸化（photophosphorylation）：叶绿体在光下把Pi与ADP合成ATP的过程。23.C3途径: CO2被固定形成的最初产物是三碳化合物，故称C3途径；CO2的受体是核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP），又称为还原戊糖磷酸途径（RPPP）。 Calvin对C3途径发现有重大贡献，故又称卡尔文循环。24.C4途径: 固定CO2的最初产物是草酰乙酸（OAA），除了具有C3循环外，还具有一条专门固定CO2的途径。25.C4植物：具有C4途径的植物，如甘蔗、玉米、高粱等。 C3植物：只有C3途径的植物，如水稻。 26.CAM（景天酸代谢）途径生长在热带、干旱地区的景天科、仙人掌科等植物有一种特殊的同化CO2方式：景天酸代谢（Crassulacean Acid Metabolism）途径。 特点： (1)、晚上气孔开放，吸收和固定CO2，合成苹果酸积累于液泡中；(2)、白天气孔关闭，液泡中的苹果酸运回到细胞质中，氧化脱羧释放CO2 （也有三种脱羧方式） ，释放的CO2再进入叶绿体进行C3途径同化;(3)、CAM植物晚上有机酸含量高，糖分含量低；白天则相反;(4)、CAM的两次羧化反应是时间上的隔离；C4途径是空间上的隔离.27.光合速率（photosynthetic rate）:单位时间、单位叶面积吸收CO2的量或放出O2的量，或干物质增加量。 28.真光合速率 = 净（表观）光合速率 + 呼吸速率29光合生产率（photosynthetic produce rate）又称净同化率（net assimilation rate，NAR）：植物在较长时间（1天或1周）内，单位叶面积生产的干物质量。单位：g.m-2.d-130.光补偿点（light compensation point）:同一叶片在同一时间内，真（总）光合速率与呼吸速率相等（即净光合速率为零）时的光强度。31光饱和点（light saturation point）:光合速率开始达到最大值时的光强度。 32.光合作用的光抑制（photoinhibition of photosynthesis）:当植物吸收的光能超过所需（光饱和点），过剩的光能导致光合效率降低的现象。 33.“午休”现象: 如果气温过高，光照强烈，光合速率日变化呈双峰曲线，大的峰出现在上午，小的峰出现在下午，中午前后达到高峰，呈现光合“午休现象”。产生“午休”现象的原因：（1）水分在中午供应不上、气孔关闭;（2）CO2供应不足,光呼吸增强;（3）高温、强光产生光抑制;（4）光合产物淀粉等来不及分解运走，积累在叶肉细胞，阻碍胞内CO2的运输;（5）生理钟调控.34.经济产量： 35.经济系数（economic coefficient）是指作物经济产量（economic yield）与生物产量（biological yield）的比值36.叶面积指数（leaf area index，LAI）:作物叶面积与土地面积的比值。 水稻最大LAI为7左右，小麦6左右，玉米6-737.复种指数：全年内农作物的收获面积对耕地面积之比。二、问答题：1.光合作用为什么与人类生活的关系非常密切？ 答：光合作用不仅是生物链的初级生产者，而且也是最初氧气生产者和当前大气中氧气含量相对稳定的维持者。因此，没有光合作用便没有生物丰富多彩的演化和繁荣，也不可能有人类社会的生存和持续发展。2.光合色素的结构、性质与光合作用有何关系？3.如何证明光合作用中释放的氧气来源于水？答：利用同位素标记法检测。标记第一组中的H218O,标记第二组中的C18O2，分别检测到第一组中产生的O2为18O，第二组中产生的O2为16O，则证明光合作用中释放的氧气来源于水。4.如何证明光合电子传递由两个光系统参与，并接力进行？答：双光增益效应或爱默生效应(Emerson effect):量子产额（FR+R） 量子产额（FR）+量子产额(R)，两种波长的光促进光合效率的现象。5.C3途径分为哪三个阶段？各阶段的作用是什么？答：大致分为三个阶段：羧化还原再生羧化：RUBP+ CO2 + H2O 3-PGA(3-磷酸甘油酸)，结合CO2还原：3-PGA(3-磷酸甘油酸) 1,3-DPGA(1，2-二磷酸甘油酸) 3-GAP（3-磷酸甘油醛）,光合作用储能完成再生：Ru5P + ATP RuBP + ADP，重新形成RUBP,构成一个循环6. .C3植物、C4植物和CAM植物在碳代谢上各