植物生理实验课答案.doc

1、 提取叶绿体色素时为什么不用无水乙醇做提取剂？1） 叶绿素溶于有机溶剂不溶于水胡萝卜素溶于水不溶于有机溶剂，用无水乙醇会导致色素提取不完全2） 纯的有机溶剂是蛋白质的强变性剂，用无水乙醇会破坏色素3）叶绿素存在于植物组织的细胞内。有机溶剂提取叶绿素前提是有机溶剂得和叶绿素相互接触。无水乙醇无水丙酮等穿透性差，很难进入植物细胞内部。所以提取效果不好。如果含有一定比例的水，则效果大为不同。 4）无水乙醇更容易挥发2、研磨提取叶绿素时加碳酸钙的作用：1）调节PH，加入少许碳酸钙的目的是为了防止在研磨过程中，叶绿素受到破坏。叶绿体中的色素所处的环境具微碱性，实验中，由于研磨会使细胞结构遭到破坏，细胞液（具微酸性）流出，酸性的细胞液就会直接接触叶绿体中色素，致使叶绿素的分子结构遭到破坏，使叶绿素失镁，呈黄褐色，所以加入少许碳酸钙是为了中和细胞液的酸性，可起到保护叶绿素的作用2）防止叶绿素被氧化3钾在植物中的作用：植物以钾离子的形式吸收钾，主要有以下作用：1） 钾活化呼吸作用和光合作用的酶活性，进而促进光合作用对光能的利用，增强光合作用，是40多种酶的辅助因子 2）钾对水分和各种同化物在植物体内的长距离运输起作用。它可以提高植物的抗旱性3）还能调节气孔开张程度，控制蒸腾量4）钾和植物水分关系密切。它能保持细胞的含水量影响细胞膨胀压力，使植株挺立5）钾负责保持细胞内的酸碱平衡，与各种有机酸和无机酸（氯离子、硫酸根等）阴离子保持平衡6）它能增强细胞壁厚度，使作物抗倒伏、抗病虫，能提高开花座果率、防止落花落果，还可以催花，促进作物提早开花结果、提早成熟7）促进氮素吸收和蛋白质的合成。8）钾能促进糖分的转化和运输。钾在植物体中活动性很强，容易从衰老组织向幼嫩组织转移4钾离子对气孔开度影响的机制：气孔运动主要是K离子调节保卫细胞渗透系统的缘故。光下，保卫细胞中的叶绿体通过光合磷酸化合成ATP，而保卫细胞质膜上的光活化H泵ATP酶不断地水解ATP，在把H分泌到细胞壁的同时，逆浓度梯度吸收胞外的K离子，（为保持保卫细胞的电中性，还伴随有Cl进入）。K离子、Cl离子等的积累，降低了保卫细胞水势，保卫细胞吸水膨胀，从而使气孔张开。Na可以代替K使气孔开放，但不如K有效。当钾离子浓度过高时，保卫细胞不再从外界细胞吸水，甚至会失水，所以气孔开放程度下降。5愈创木酚法测定过氧化物酶活性时，为什么不用土豆外皮层？1） 外皮层不容易研磨2） 外表皮中有龙葵素，研磨后溶液呈褐色，影响吸光度值的测定3） 外表皮中的龙葵素是一种毒性物质，影响没的活性6植物的根系吸收面积，活跃吸收面积，比表面积的生理意义：1） 根系的总吸收面积，是指根上总的能起吸收作用的面积，主要是根毛区，它是根系形态和生理特性的重要指标，能反映根系吸收水分，养分能力的大小。2） 活跃吸收面积，是指根系中最具吸收活力的那一下部分，始终保持高强度的吸收作用，在一定程度上能反映根系活力状况3） 比表面积，是指根系的总吸收面积与总体积的比，比表面积越大，土壤中可吸收的范围越强，对水分，养分等的吸收面积较大，反之，越小7TTC法和红墨水法在评价种子活力方面的不同？TTC法应用TTC的水溶液浸泡种子，使之渗入到种胚的细胞内，如果种胚具有生命力，TTC可作为氢受体被脱氢辅酶（NADH2或NADPH2）上的氢还原，此时无色的TTC便转变为红色的TTF，并吸附在活细胞表面，而且种子的生活力越强，代谢活动越旺盛，被染色的程度越深，死亡的种子由于没有呼吸作用，因而不会将 TTC 还原为红色。种胚生活力衰退或部分丧失生活力，染色则会较浅或局部被染色TTC染色反应是生物体内的酶促反应,受多种因素的影响,反应速度较快,而且可以获得较明显的结果。TTC法具有简单快速、准确可靠的特点。四唑测定结果与标准发芽率一般很接近,所以说,四唑测定是最有希望代替发芽试验的方法 而红墨水法则是有生活力的种子其胚细胞的原生质具有半透性，有选择吸收外界物质的能力，有活性的种子胚部不染色。而丧失生活力的种子，其胚部细胞原生质膜丧失了选择吸收的能力，染料可自由进入细胞内使胚部染色用红墨水做染料对种子进行处理,根据胚组织染色反应可区别是否具有发芽能力。红墨水染色法虽不需设备和特殊试剂,但检测结果中存在一定的误差,只可用于粗测。8 植物对氮的吸收形式主要有铵态氮和硝态氮。铵态氮可直接与植物体内的有机物结合成氨基酸、蛋白质和其它含氮化合物，而硝态氮不能直接结合，在植物体内需经硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用才能与有机物结合形成含氮化合物。蔬菜类作物特别是叶菜和根菜中常含有大量硝酸盐，首先，在烹调和腌制过程中可转化为亚硝酸盐而危害健康.其次，在细菌的作用下硝态氮可还原形成亚硝态氮, 亚硝态氮是一种有毒物质，可直接危害人体健康。亚硝态氮还能与体内的各种胺类反应形成致癌物质亚硝胺。9.植物组织丙二醛含量测定植物叶片在衰老过程中发生一系列生理生化变化，如核酸和蛋白质含量下降、叶绿素降解、光合作用降低及内源激素平衡失调等。这些指标在一定程度上反映衰老过程的变化。近来大量研究表明，植物在逆境胁迫或衰老过程中，细胞内活性氧代谢的平衡被破坏而有利于活性氧的积累。活性氧积累的危害之一是引发或加剧膜脂过氧化作用，造成细胞膜系统的损伤，严重时会导致植物细胞死亡。活性氧包括含氧自由基。自由基是具有未配对价电子的原子或原子团。生物体内产生的活性氧主要有超氧自由基(O-2)、羟自由基(OH)、过氧自由基(ROO)、烷氧自由基(RO)、过氧化氢（H2O2）、单线态氧（O21）等。植物对活性氧产生有酶促和非酶促两类防御系统，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶POD和抗坏血酸过氧化物酶(ASAPOD)等是酶促防御系统的重要保护酶，抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)等是非酶促防御系统中的重要抗氧化剂。丙二醛(MDA)是细胞膜脂过氧化作用的产物之一，它的产生还能加剧膜的损伤。因此，丙二醛产生数量的多少能够代表膜脂过氧化的程度，也可间接反映植物组织的抗氧化能力的强弱。所以在植物衰老生理和抗性生理研究中，丙二醛含量是一个常用指标。 10。细胞的死亡几乎发生在所有植物的细胞和组织中。细胞程序性死亡涉及到许多过程，包括图中所表示下列几个过程：（1）配子体形成包括胚囊形成；（2）胚的发育；（3）种子和果实组织的退化；（4-6）组织器官的发育；（7）组织器官的衰老；（8-9）植物体对环境信号和病原体（菌）的反应。根据植株与器官死亡的情况将植物衰老分为四种类型：（1）整体衰老,如一年生或二年生植物，在开花结实后，整株植物就衰老死亡；（2）地上部衰老，多年生草本植物，地上部每年死亡，而根系和其它地下系统仍然继续生存多年；（3）落叶衰老，多年生落叶木本植物，发生季节性的叶片同步衰老脱落；（4）顺序衰老，比如多年生常绿木本植物的茎和根能生活多年，而叶片和繁殖器官则渐次衰老脱落。衰老有其积极的生物学意义，不仅能使植物适应不良环境条件，而且对物种进化起重要作用。温带落叶树的叶片，在冬前全树叶片脱落，从而降低蒸腾作用，有利于安全越冬。通常植物在衰老时，其营养器官中的物质降解、撤退并再分配到种子、块茎和球茎等新生器官中去。如花的衰老及其衰老部分的养分撤离，能使受精胚珠正常发育；果实成熟衰老使得种子充实，有利于繁衍后代。（二）衰老时的生理生化变化植物衰老时，在生理生化上有许多变化，主要表现在：1.光合色素丧失 叶绿素逐渐丧失是叶片衰老最明显的特点(图10-16,10-17)。例如，用遮光来诱导燕麦离体叶片衰老，到第三天，叶片中的叶绿素含量只有起始值的20%左右，另外叶绿素a与叶绿素b的比值也下降,最后叶绿素完全消失。类胡萝卜素比叶绿素降解稍晚。这些都会导致光合速率下降。 2.核酸的变化叶片衰老时，RNA总量下降，尤其是rRNA的减少最为明显。其中以叶绿体和线粒体的rRNA对衰老最为敏感，而细胞质的tRNA衰退最晚。叶衰老时DNA也下降，但下降速度较RNA为小。如在烟草叶片衰老处理3d内，RNA含量下降16%，但DNA只减少3%。虽然RNA总量下降，但某些酶（如蛋白酶、核酸酶、酸性磷酸酶、纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶等）的mRNA的合成仍在继续。牵牛花在花瓣衰老时，DNA 、RNA的水平都下降，与此同时，DNA酶、RNA酶活性却有所增加。3.蛋白质的变化 蛋白质水解是植物衰老的第一步，离体衰老叶片中蛋白质的降解发生在叶绿素分解之前。在蛋白质水解的同时，伴随着游离氨基酸的积累，可溶性氮会暂时增加（图10-16）。衰老过程中可溶性蛋白和膜结合蛋白同时降解，被降解的可溶性蛋白中85%是Rubisco。在未离体的叶片衰老时氨基酸可以酰胺形式转移至茎或其它器官被再度利用。通过对14C亮氨酸参入蛋白质的测定证明，衰老叶片中氨基酸参入蛋白质的能力下降。因此，在衰老过程中蛋白质含量的下降是由于蛋白质代谢失去平衡，分解过度超过合成速度所致。在衰老过程中也有某些蛋白质的合成，主要是水解酶如核糖核酸酶、蛋白酶、酯酶、纤维素酶的含量或活性增加。4.呼吸作用叶片在衰老时呼吸速率下降，但下降速率比光合速率慢。有些植物叶片在衰老开始时呼吸速率保持平稳，后期出现一个呼吸跃变期，以后呼吸速率则迅速下降（图10-17）。衰老时，氧化磷酸化逐步解偶联，产生的ATP数量减少，细胞中合成反应所需的能量不足，这更促使衰老加剧。植物激素植株在衰老时，通常是：促进生长的植物激素如细胞分裂素、生长素、赤霉素等含量减少，而诱导衰老和成熟的激素如脱落酸、乙烯等含量增加。6.细胞结构的变化 叶片衰老时的结构变化最早表现在叶绿体的解体上，叶绿体的外层被膜消亡，类囊体膜逐渐解体。同时在基质中出现许多脂质球。另外细胞中的核糖体和粗糙型内质网数量减少；线粒体先是嵴变形，进而收缩或消失；核膜裂损，液泡膜、质膜发生降解。膜结构的破坏引起细胞透性增大，选择透性功能丧失，使细胞液中的水解酶分散到整个细胞中，产生自溶作用，进而使细胞解体和死亡。(三)有关衰老的学说关于植物衰老发生的原因，主要有以下几种学说。1.自由基损伤学说自由基有细胞杀手之称。1955年哈曼（Harman）就提出，衰老过程是细胞和组织中不断进行着的自由基损伤反应的总和。近年来，衰老的自由基损伤学说受到重视。衰老过程往往伴随着超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD）活性的降低和脂氧合酶(lipoxygenase，LOX，催化膜脂中不饱和脂肪酸加氧，产生自由基)活性的升高，导致生物体内自由基产生与消除的平衡被破坏，以致积累过量的自由基，对细胞膜及许多生物大分子产生破坏作用，如加强酶蛋白质的降解、促进脂质过氧化反应、加速乙烯产生、引起DNA损伤、改变酶的性质等，进而引发衰老 2.蛋白质水解学说 该学说认为参与蛋白质水解的蛋白质分解酶的连续合成，是引起叶片衰老的原因。叶片衰老过程中首先看到的是细胞质内蛋白质水解，尔后才是叶绿素的破坏。泰曼(Thimann)对叶片衰老各过程的顺序提出如下假设：在未衰老的细胞中液泡膜把液泡中的蛋白水解酶与细胞液中的蛋白质隔开，液泡膜蛋白也以某种方式与蛋白水解酶分开。当液泡膜蛋白与蛋白水解酶接触而引起膜结构变化时即启动衰老过程，蛋白水解酶从液泡膜上孔隙进入细胞液引起蛋白水解，继而水解酶到达并进入叶绿体膜，使叶绿素水解；当水解酶到达线粒体膜，使蛋白质水解，释放的氨基酸进入线粒体，进而引起呼吸速率的急剧增加。亚胺环己酮可有效地抑制叶片的衰老；L-丝氨酸和半胱氨酸是细胞分裂素和激动素的颉抗物，能促进植物叶片衰老，因为这两种氨基酸是蛋白质分解酶的活性中心。3.激素平衡学说 该学说认为植物体内或器官内各种激素的相对水平不平衡是引起衰老的原因。抑制衰老的激素(如细胞分裂素、生长素、赤霉素、油菜素内酯)与促进衰老的激素(如乙烯、脱落酸)之间可相互作用、协同调控衰老过程。如吲哚乙酸在低浓度时可延缓衰老，但浓度升高到一定程度时可诱导乙烯合成，从而促进衰老；ABA对衰老的促进作用可为细胞分裂素所颉抗。此外还有营养亏缺学说和能量耗损学说，分别认为衰老是由营养亏缺和能量耗损引起的。营养亏缺和能量耗损确实可加速衰老，然而它们不是引起衰老的初始原因。虽然解释衰老的学说有多种，但至今还没有一种学说能够比较完整而系统地解释衰老发生的机理，这可能是因为不同的植物、不同的组织和器官有着不同的衰老机制。根据现有知识推测，植物衰老的发生可能是某种信号传递到细胞后，调控与衰老有关基因的表达，影响酶的水平（如蛋白水解酶、参与激素代谢的酶、参与自由基产生与清除的酶等），进而引起蛋白质降解，激素和自由基平衡的失调，代谢失衡，最终导致衰老。植物生理学实验考试材料1、 填空 1、叶面积的简易测定法包括数方格法、恒重法、纸称量法、系数法。 2、植物组织水势测定的方法包括小液流法、折射仪法、电导仪法。 3、植物光和强度的测定法包括改良半叶法、氧电极法、便携式光和测定仪法。 4、植物呼吸强度的测定方法包括简易测定法、小篮子法、呼吸比重瓶法。 5、种子生活力的快速测定法包括TTC法、BTB法、纸上荧光法。 6、种子活力测定的方法包括抗冷法、砂压法、低温法、电导法、加速衰老法。 7 =out cell组织的水分得失外液相对密度的变化小液滴升降 0吸水升高下降 0失水降低上升 = 0平衡不变不动 8、根据叶绿素在不同有机溶剂中的溶解度和吸附能力的不同，将叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素分离。在滤纸条上，两色素带间距离最大的是：胡萝卜素与叶绿素b，两色素带间距离最小的是：叶绿素a 与叶绿素b，相邻两色素带间距离最大的是：胡萝卜素与叶黄素。从外向内依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。 9、叶绿体色素的理化性质：皂化反应（分离叶绿素和类胡萝卜素）中静置观察时可发现上层为黄色，下层为绿色。 荧光现象：透射光下为绿色，反射光为红色。