植物生理学考研复习要点

1 植物生理学农学门类考研复习要点植物生理学农学门类考研复习要点 第一章第一章 植物的细胞结构与功能植物的细胞结构与功能 1 细胞是生物体结构和功能的基本单位 2 植物细胞的主要结构 见课本 14 页图 1 2 植物细胞由细胞壁 原生质体组成 注意把握胞间连丝 细胞器 双层膜 线粒体 叶绿体 单层膜 过氧化物体 乙醛酸循环体 液泡 无膜 核糖体 微管 微丝 3 大液泡 叶绿体和细胞壁大液泡 叶绿体和细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征 4 原生质胶体有两种存在状态 即溶胶溶胶和凝胶 凝胶 当原生质处于溶胶溶胶状态时 粘性较小 代谢活跃 生长旺盛 但抗逆性较弱 当原生质呈凝胶凝胶状态时 细胞生理活性降低 但对低温 干旱等不良环境的抵抗能 力提高 有利于植物度过逆境 5 穿越细胞壁 连接相邻细胞原生质 体 的管状通道被称为胞间连丝 胞间连丝 6 由胞间连丝把原生质体连成一体的体系称为共质体 共质体 而将细胞壁 质膜与细胞壁间的 间隙以及细胞间隙等空间叫作质外体 质外体 共质体与质外体都是植物体内物质植物体内物质和信息传递信息传递的通路 7 胞间连丝的功能 物质交换物质交换和信息传递信息传递 8 生物膜生物膜 biomembrane 是指构成细胞的所有膜的总称 可分为质膜质膜和内膜内膜 由蛋白质 脂类 糖和无机离子等组成 9 膜蛋白存在状态 外在蛋白 内在蛋白 膜脂蛋白 跨膜蛋白 10 膜脂相变膜脂相变指膜的脂质部分在一定条件下发生的物相转变 膜在正常条件正常条件下是一种液晶液晶状态 在较高温度较高温度下呈液相液相状态 在低温下即低温下即转变为固相固相 状态 液相 溶胶 固相 凝胶 11 链越短或链的不饱和程度越高 膜的流动性越大 相变温度也越低 反之 相变温度 也越高 12 生物膜的功能 分室作用 代谢反应和能量转换的场所 控制物质交换 信号识别与 转导 13 植物细胞亚微结构的三大系统 微膜系统 微梁系统 微球系统 14 内质网 ER 粗糙型内质网 RER 和光滑型内质网 SER 15 微体可分为过氧化物体过氧化物体 参与光呼吸 和乙醛酸体乙醛酸体 参与脂类代谢 生理功能是糖异 生作用 即脂肪转变成糖类 通常认为微体起源于内质网内质网 16 微球系统微球系统是指细胞中由 DNA 蛋白质或 RNA 蛋白质组成的无膜结构无膜结构的细胞器的总称 包括核粒与核糖体 蛋白质生物合成的场所 17 高等植物细胞有三大基因组三大基因组 核基因组 叶绿体基因组和线粒体基因组 后两组称为 核外基因核外基因 2 第二章第二章 植物的水分代谢植物的水分代谢 1 植物细胞内水分以束缚水束缚水和自由水自由水两种状态存在 束缚水 与细胞组分紧密结合不能自由移动 不易蒸发散失的水 自由水 与细胞组分之间吸附力较弱 可以自由移动的水 两者比值原生质代谢生长抗逆性 高溶胶旺盛快弱自由水 束缚水低凝胶活性低迟缓强 2 水是细胞原生质原生质的主要组分 3 水在植物的生理活动中有重要的作用 1 水是代谢代谢反应物 2 水是物质运输运输 吸收吸收及生化反应生化反应的介质介质 3 水维持细胞膨压膨压 促进生长生长 4 水能使植物保持固有固有的姿态姿态 4 水对植物生存有重要的生态意义 1 水对植物体温体温的调节 2 水对植物生存环境生存环境的调节 3 水的透光性透光性使水生植物的需光反应需光反应正常进行 5 生理需水生理需水 指用于植物生命活动和保持植物体内水分平衡所需要的水分 生态需水生态需水 指利用水的理化特性 调节植物生态环境所需要的水分 6 水势 每偏摩尔体积中水的化学势差 了解水势 自由能 化学势 7 纯水的化学势 w0 规定为 0 溶液的水势为负值负值 8 溶质势 s 由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值 9 标准压力下 溶液的水势等于其溶质势 即 w s 溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小 因此溶质势又可称为渗透势渗透势 10 稀溶液的溶质势稀溶液的溶质势可用范特霍夫 Vant Hoff 公式 经验公式 来计算 s iCRT 式中 s 溶质势 渗透势 渗透压 i 溶质的解离系数 C 质量摩尔浓度 mol kg 1 R 气体常数 0 0083dm3 MPa mol 1 K 1 T 绝对温度 K 11 衬质势 m 由于衬质的存在引起体系水势降低的数值称为衬质势 12 压力势 p 符号缩写 13 植物细胞吸水方式分为以下三种 渗透吸水渗透吸水 吸胀吸水吸胀吸水 降压吸水 14 水通道蛋白水通道蛋白 生物膜上具有通透水分功能的内在蛋白 亦称水孔蛋白 以前考过 15 细胞 外液 细胞失水 体积变小 此外液称低水势溶液 会发生质壁分离 16 植物细胞吸水与失水取决于细胞与外界环境之间的水势差 w 17 相邻两个细胞之间水分移动的方向 取决于两细胞间的水势差两细胞间的水势差 水分总是顺着水势梯 度移动 18 土壤 植物 大气连续体系 SPAC 符号缩写 19 植物根系吸水 按其吸水动力不同可分为两类 主动吸水和被动吸水 主动吸水主动吸水 由植物根系生理活动而引起的吸水过程 根系主动吸水的动力是根压 被动吸水被动吸水 植物根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程 20 伤流伤流和吐水吐水是证实根压存在的两种生理现象 21 蒸腾作用 蒸腾作用 植物体内的水分以气体方式散失到大气中去的过程 与一般的蒸发不同 蒸腾作用是一个生理过程 受到植物体结构和气孔行为的调节 22 蒸腾作用的主要方式为叶片蒸腾 它包括角质层蒸腾和气孔蒸腾 23 无机离子泵学说无机离子泵学说 又称 K 泵学说泵学说 保卫细胞质膜上存在着的 H ATP 酶酶 有着质 子泵的作用 它可被光激活 水解由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的 ATP 产生的能 量将 H 从保卫细胞分泌到周围细胞中从保卫细胞分泌到周围细胞中 使得保卫细胞内的 pH 值升高 电势变低值升高 电势变低 这 种由光照引起的保卫细胞跨膜的 H 梯度和膜电位合称为 H 电化学势梯度电化学势梯度 在 H 电 化学势梯度的驱动下 钾离子从周围细胞经保卫细胞质膜上的内向内向 K 通道通道进入保卫 细胞 再进一步进入液泡 K 浓度增加 水势降低 水分进入浓度增加 水势降低 水分进入 气孔张开气孔张开 在 K 进入保卫细胞的同时 还伴随着等量负电荷的阴离子等量负电荷的阴离子 如氯离子和苹果酸根进入 以保持保卫细胞的电中性电中性 这也具有降低水势的效果 氯离子可能是通过 Cl H 共共 运载体运载体进入保卫细胞的 暗中 光合作用停止 H ATP 酶停止做功 保卫细胞的质 膜去极化 驱使 K 经外向 K 通道向周围细胞转移 并伴随着阴离子的释放 导致保 卫细胞水势升高 水分外移 气孔关 闭 24 通常气孔在光下张开 暗中关闭 25 内聚力学说内聚力学说 即植物体内水分具有相当大的内聚力 且水分子的内聚力远大于水柱张 力 同时水分子与导管壁间还有附着力 从而维持导管水柱的连续性 使得水分不断上 升 第三章第三章 植物的矿质与氮素营养植物的矿质与氮素营养 1 氮不存在于灰分中 也不是土壤的矿质成分 所以氮不是矿质元素氮不是矿质元素 2 必需元素必需元素是指对植物生长发育必不可少的元素 判断某种元素是否为植物必需元素有三条标准三条标准 不可缺少性 不可替代性 直接功能性 3 根据上述标准 现已确定植物的必需元素有 19 种种 碳 氢 氧 氮 磷 钾 钙 镁 硫 铁 铜 硼 锌 锰 钼 氯 硅 镍 钠 后后 15 种为矿质元素 种为矿质元素 依据这些元素在植物体内的含量 将其分为大量元素和微量元素两大类 大量元素大量元素 植物需要量大的必需元素称大量元素 包括 C H O N P K Ca Mg S Si 等 10 种 它们约占植物体干重的 10 2 10 4 微量元素微量元素 植物需要量甚微 稍多即产生危害的必需元素称微量元素 包括 Fe B Mn Zn Cu Mo Cl Ni Na 等 9 种 它们约占干重的 10 5 10 2 4 确定植物必需矿质元素的方法确定植物必需矿质元素的方法 1 溶液培养法 水培法 2 砂基培养法 砂培法 5 植物必需元素的一般作用 1 细胞构成物质的组分 2 生命活动的调节者 3 电 化学作用 4 作为信使物质 1 细胞结构物质的组成成分 N 是蛋白质 核酸 细胞质 细胞核 叶绿素 植物激素等的组成成分是生命元素 P 是核酸 磷脂 细胞核 生物膜成分 Ca 是细胞壁 CaM 第二信使 的成分 N Mg 是叶绿素组成成分 2 植物生命活动的调节者 Mo K Ca Mn Cl 是固氮酶和许多反应及酶的激活剂 P 参与物质代谢和能量转化及物资运输 Cl Mn 参与光合水光解 B 促进花粉粒的萌发及花粉管的伸长 Zn 是 Trp 合成酶的辅因子 所以能促进生长 作为细胞重要的信号转导信使 如Ca2 为信号转导中的重要第二信使 作为渗透调节物质调节细胞的膨压等 如 K CI 3 起电化学作用 1 通过离子浓度平衡进行渗透调节 2 K Ca 能调节原生质的溶胶 凝胶状态 3 促使胶体稳定 4 电荷中和作用可调节 PH 值 6 肥料三要素 N P K 氮的吸收方式 NH4 或NO3 尿素 氨基酸 生理作用 氮是构成蛋白质 核酸 磷脂的主要成分 叶绿素 某些植物激素 维 生素等也含有氮 又称为生命元素 7 载体蛋白 又称为载体 透过酶或转运酶 载体 透过酶或转运酶 是一类跨膜转运物质的内在蛋白 当转运物 质时 载体蛋白首先在膜一侧有选择地与离子 分子 结合形成载体 离子 分子 复合体 然后载体蛋白产生构象变化构象变化 将被转运离子 分子 暴露于膜的另一侧并 释放出去 8 离子泵离子泵 离子泵是指一些具有 ATP 水解功能 并能利用 ATP 的能量将离子逆电化学势 梯度进行跨膜转运的膜载体蛋白 9 植物细胞吸收矿质元素的方式 1 被动吸收 不需要代谢来直接提供能量的 顺电化学势梯度吸收矿质的过程 2 主动吸收 要利用呼吸释放的能量才能逆电化学势梯度吸收矿质的过程 10 根系对矿质与水分吸收的相互关系 1 相互关联相互关联 盐分一定要溶于水中 才能被根系吸收 并随水流进入根部的质外体 而 矿质的吸收 降低了细胞的渗透势 促进了植物的吸水 以水调肥 肥水互促 2 相互独立相互独立 两者的吸收不成比例 吸收机理不同吸收机理不同 水分吸收主要是以蒸腾作用引起的被动吸水为主 而矿质吸收则是 主动吸收为主 分配方向不同分配方向不同 水分主要分配到叶片 而矿质主要分配到生长中心 5 11 根系对离子吸收具有选择性选择性 离子的选择吸收是指植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和阴离子吸收的比 例不同的现象 1 生理碱性盐生理碱性盐 例如 NaNO 吸收 NO3 Na 土壤溶液 PH 2 生理酸性盐生理酸性盐 例如 NH SO4 吸收 NH4 SO4 土壤溶液 PH 3 生理中性盐生理中性盐 例如 NH4NO3 吸收 NH4 NO3 土壤溶液 PH 不变 11 植物培养在某一单盐溶液中 不久即呈现不正常状态 最后死亡 这种现象称单盐毒害单盐毒害 12 硝酸盐的还原 植物体内硝酸盐转化为氨的过程 在一般田间条件下 NO 3是植物吸收的主要形式 13 硝酸还原酶 NR 催化硝酸盐还原为亚硝酸盐的酶 是一种可溶性的钼黄素蛋白 一 种诱导酶 受底物的诱导而合成的酶 NR 的活性可作为植物利用氮素能力的指标 绿色组织中硝酸还原供氢体是 NADH 而在非绿色组织 如根组织 中的硝酸还原 酶可以 NADH 或 NADPH 为氢供体 14 亚硝酸还原酶 NiR 指催化亚硝酸盐还原为铵的酶 受光照和硝酸根的诱导而合成 15 无土栽培 无土栽培 是指用营养液 化学肥料溶液 代替土壤栽培植物的方法 第四章第四章 植物的光合作用植物的光合作用 1 光合作用的意义 1 把无机物变为有机物的重要途径 2 巨大的能量转换过程 能 量转换站 3 维持大气中 O2 和 CO2 的相对平衡 2 叶绿体是光合作用的场所光合作用的场所 叶绿体色素在光能的吸收 传递和转换光能的吸收 传递和转换中起着重要作用 3 蛋白复合体主要有四类 即光系统 PSI 光系统 PS Cytb f 复合体和 ATP 酶复合体 ATPase 4 类囊体膜参与了光能吸收 传递与转化 电子传递 H 输送以及 ATP 合成等反应 类 囊体膜也称光合膜光合膜 5 光合色素有 3 大类 叶绿素 a b 3 1 类胡萝卜素 胡萝卜素 叶黄素 1 2 藻胆素 三者共同特点 分子内具有许多共轭双键 能捕获光能 捕获光能能在分子间传 递 6 6 叶绿素是双羧酸的酯 高等植物光合色素光合色素按化学结构可分为两类四种 叶绿素 叶绿素 a 和叶绿素 b 类胡 萝卜素 胡萝卜素和叶黄素 7 天线色素天线色素或聚 集 光色素 light harvesting pigment 不能参与光化学反应 起吸收和传递 光能的作用 大多数的叶绿素 a 全部的叶绿素 b 类胡萝卜素 反应中心色素反应中心色素 参与光化学反应 它不仅能捕获光能 还能将光能转换成电能处于光系 统中反应中心 部分叶绿素 a 分子 如 P700 P680 无论是天线色素还是反应中心色素 它们只有与蛋白质结合组成色素蛋白复合体后才 能行使其功能 8 根据能量转化的性质 将光合作用分为三个阶段 1 光能的吸收 传递和转换成电能 主要由原初反应完成 2 电能转化为活跃化学能 由电子传递和光合磷酸化完成 3 活跃的化学能转化为稳定的化学能 由碳同化完成 9 原初反应原初反应 是指从光合色素分子受光激发 到引起第一个光化学反应为止的过程 它包 括 光物理反应 光能的吸收 传递 光化学反应 有电子得失 在类囊体膜上的光 系统中进行 10 光化学反应 激发态色素分子把激发的电子传递给受体分子 是由光引起的反应中心 色素分子与原初电子受体间的氧化还原反应 它将光能转化为电能 11 光合链光合链 指定位在光合膜上的 由多个电子传递体组成的电子传递的总轨道 12 Z 方案特点 一部分 水的氧化与 PS 电子传递有关 NADP 的还原与 PS 电子传递有关 电子最终供体为最终供体为 水水 水氧化时 向 PS 传交 4 个电子 使 2H2O 产生 1 个 O2 和 4 个 H 电子的最终电子的最终 受体为受体为 NADP PQ 是双电子双 H 传递体 它伴随电子传递 把 H 从类囊体膜外带至 膜内 连同水分解产生的 H 一起建立类囊体内外的 H 电化学势差 13 铁氧还蛋白 Fd 和 NADP 还原酶 FNR 符号缩写 14 Fd 也是电子传递的分叉点也是电子传递的分叉点 电子从 PS 传给 Fd 后有多种去向 传给 FNR 进行非环式非环式电子传递 传给 Cyt b f 或经 NADPH 再传给 PQ 进行环式环式电子传递 传给氧进行假环式假环式电子传递 交给硝酸硝酸参与硝酸还原 还原 传给硫氧还蛋白 Td 进行光合酶的活化调节 15 叶绿体在光下把无机磷和 ADP 转化为 ATP 的过程 叫做光合磷酸化 光合磷酸化与电子传递相偶联 光合磷酸化与电子传递相偶联 16 化学渗透学说化学渗透学说 1 该学说假设能量转换和偶联机构具有以下特点具有以下特点 由磷脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子的透过具有选择性 具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜 膜上有偶联电子传递的质子转移系统 膜上有转移质子的 ATP 酶 2 该学说强调强调 光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力 proton motive force pmf 并由质子动力推动 的合成 3 化学渗透学说由英国的米切尔 1961 提出认为 在光合链传递电子的过程中 形成 跨类囊体膜的质子动力势差 在 H 通过 ATP 酶返回膜外时 推动 ADP 和 Pi 形成 ATP 7 4 在类囊体膜上的电子传递体中 PQ 可传递电子和质子 在光下 在光下 PQ 在将电子向下在将电子向下 传递的同时 又把膜外基质中的质子转运至类囊体膜内 传递的同时 又把膜外基质中的质子转运至类囊体膜内 PQ 在类囊体膜上的这种氧化在类囊体膜上的这种氧化 还原往复变化称为还原往复变化称为 PQ 穿梭穿梭 此外 水在膜内侧光解也释放出 H 于是膜内外产生电 位差和质子浓度差 两者合称质子动力势 是光合磷酸化的动力 H 沿着浓度梯度返 回膜外时 在 ATP 酶催化下 合成 ATP 17 电子传递与光合磷酸化的结果 ATP 和 NADPH 是光合作用中电子传递与光合磷酸化的结果 一方面两者都能暂时将能 量 活跃的化学能 贮存 并向下传递 另一方面 NADPH 的 H 又能进一步还原 CO2 这样 就把光反应和暗反应联系起来了 由于 ATP 和 NADPH 在碳素同化中用于 CO2 的同化 故合称为同化力 18 碳同化途径分为三类 碳同化途径分为三类 C3 途径 C4 途径和 CAM 景天科酸代谢 途径 19 C3 途径的各反应均在叶绿体基质叶绿体基质中进行 过程可分为 羧化 还原 再生羧化 还原 再生三个阶段 20 光呼吸光呼吸 植物的绿色细胞绿色细胞在光照下有吸收氧气 释放 CO2 的反应 从碳素角度来看 光呼吸是一种浪费 O2对光合作用有抑制作用 这种现象被称为瓦伯格效应瓦伯格效应 21 光呼吸的生化途径是乙醇酸的代谢 以下是反应场所 叶绿体叶绿体 RuBP 吸收O2 在 Rubisco RUBP 羧化加氧酶 的催化下产物为乙醇酸 过氧化体 过氧化体 吸收O2 线粒体 线粒体 放出CO2 22 光呼吸生理意义 光呼吸生理意义 1 回收碳素乙醇酸中 3 4 的碳 2 维持 C3 光合碳还原循环的运转 3 防止强光对光合机构的破坏作用 4 消除乙醇酸的毒害 光呼吸代谢中涉及多种氨基酸的转变 这可能对绿色细胞的氮代谢有利可能对绿色细胞的氮代谢有利 C3 植物中有光呼吸缺陷的突变体在正常空气中是不能存活的 只有在高 CO2 浓度下 抑制光呼吸 才能存活 这也说明在正常空气中光呼吸是一个必需的生理过程在正常空气中光呼吸是一个必需的生理过程 23 C4 植物含有两类光合细胞 叶肉细胞 MC 和维管束鞘细胞 BSC 均含叶绿体 C4 植物叶片具 花环花环 结构 24 C4 途径中的反应虽因植物种类不同而有差异 但基本上可分为羧化 还原或转氨 脱羧化 还原或转氨 脱 羧和底物再生羧和底物再生四个阶段 1 羧化反应 在叶肉细胞中 2 还原或转氨作用 在 叶肉细胞中 3 脱羧反应 在 BSC 中 4 底物再生 在 BSC 中 25 光强 光合曲线个阶段的限制因素 比例阶段 光强限制 饱和阶段 CO2限制 26 通常把植物光合作用所积累的有机物中所含的化学能占光能投入量的百分比作为光能光能 利用率 利用率 第五章第五章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 1 呼吸作用的生理意义 1 为植物生命活动提供能量 2 为合成植物体内重要有机物质提供原料 另外呼吸作用还为植物体内有机物质的生 物合成提供还原力 如 NADH NADPH 8 3 提高植物抗病性和免疫力 2 糖酵解糖酵解 三羧酸循环和电子传递 氧化磷酸化是需氧生物呼吸代谢最主要的三个阶段 分别发生在细胞质细胞质 线粒体基质和线粒体内膜上 把握糖酵解即可 3 戊糖磷酸途径 PPP 葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧 并以戊糖磷酸为重要中间 产物的有氧呼吸途径 己糖磷酸途径 HMP 戊糖磷酸途径的总反应式可写成 6G6P 12NADP 7H2O 6CO2 12NADPH 12H 5G6P Pi 4 汤佩松首先提出呼吸代谢途径多样性观点 1 呼吸底物氧化途径的多样性呼吸底物氧化途径的多样性 糖酵解 EMP 途径 三羧酸循环 TCA 途径 磷酸戊糖途径 PPP 途径 乙 醛酸循环 乙醇酸氧化途径 2 呼吸链的电子传递系统的多样性呼吸链的电子传递系统的多样性 细胞色素系统呼吸链 电子传递主路 交替氧化途径 抗氰呼吸 对鱼藤酮不 敏感的 4 条旁路 多条支路 3 末端氧化系统的多样性 末端氧化系统的多样性 多种呼吸氧化酶 细胞色素氧化酶 抗氰氧化酶 酚氧化酶 抗坏血酸氧化酶 乙醇酸氧化酶等 呼吸作用有多条途径 这是植物在长期进化过程中 对多变环 境条件适应的一种体现 5 呼吸电子传递链呼吸电子传递链简称呼吸链 是指呼吸代谢中产生的电子和质子 在线粒体内膜上沿着 一系列呼吸传递体传递到分子氧的 轨道 6 现在公认的 3 条电子传递途径 细胞色素系统呼吸链 电子传递主路 交替氧化途径 抗氰呼吸 对鱼藤酮不敏感的 4 条旁路 其中细胞色素途径和交替途径是主要的两 条途径 7 Q 循环是指在电子传递体中伴随醌类的氧化还原所进行的传递电子和跨膜转移质子的一 种机制 而发生在线粒体内膜上 Q 循环中的醌是泛醌 参与电子传递的复合体为复合体 8 底物水平磷酸化底物水平磷酸化是指底物在氧化过程中生成某些高能中间代谢物 X P 由中间代谢 物上的磷酸基团转移到 ADP 分子上生成 ATP 的过程 氧化磷酸化氧化磷酸化是指电子从 NADH 或 FADH2 经呼吸链传递给分子氧生成水 并偶联 ADP 和 Pi 生成 ATP 的过程 它是需氧生物合成 ATP 的主要途径 9 化学渗透学说化学渗透学说 注意与第四章的化学渗透学说对比一下 原理 呼吸链的电子传递所产生的跨膜质子动力是推动 ATP 合成的原动力 要点如下 1 呼吸传递体不对称地分布在线粒体内膜上 不对称分布 定向传递电子 2 呼吸链的递氢体有质子泵的作用 把 H 释放到膜间隙 线粒体内膜对质子是 不通透的 使得膜外侧的质子浓度高于膜内侧而形成跨膜的跨膜的 pH 梯度梯度 pH 和膜电膜电 位梯度位梯度 E 二者构成跨膜的质子电化学势梯度 质子动力 3 由质子动力推动 ATP 的合成 10 参与生物氧化反应的有多种氧化酶 其中处于一系列反应的最末端 能活化分子氧的 酶称为末端氧化酶 末端氧化酶 种类 1 线粒体内的末端氧化酶 细胞色素氧化酶 抗氰氧化酶 2 线粒体外的末端氧化 酶酚氧化酶 抗坏血酸氧化酶 乙醇酸氧化酶等 11 抗坏血酸氧化酶是一种含铜的氧化酶 9 12 乙醇酸氧化酶是一种黄素蛋白 催化乙醇酸氧化为乙醛酸并产生 H2O2 在光呼吸中 乙醇酸氧化酶与氨基转移酶 甘氨酸脱羧酶等组成一个氧化还原体系 13 呼吸跃变现象呼吸跃变现象 当果实成熟到一定时期 其呼吸速率突然增高 然后又迅速下降的 现象称之为呼吸跃变现象 按成熟过程中是否出现呼吸跃变将果实分两类 一类是呼吸跃变型 如苹果 梨 香 蕉 番茄 桃 杏 柿 无花果等 另一类非呼吸跃变型 如柑橘 葡萄 菠萝 樱 桃 草莓 绿色蔬菜等 14 果蔬贮藏 1 尽量避免机械损伤 2 控制温度 多数 4 5 喜温果蔬 12 左右 但绿熟果 为 10 13 低于 8 即遭冷害 3 控制湿度 最佳相对湿度是 85 90 4 调节气体成分 气调贮藏 适当增加 C02 浓度 降低氧浓度 排除乙烯 充以氮气 通常果蔬适宜贮藏于 2 3 氧气和 3 一 5 C02 的条件下 高浓度的 CO2 会抑 制乙烯对果实成熟的促进效应 除去乙烯可使用乙烯吸附剂与乙烯脱除机 乙烯吸附剂一般由沸石 铝 过氧化钙 高锰酸钾等 番茄装箱以塑料布密封 抽去空气 充以氮气 把氧浓度降至 3 6 可贮藏 1 3 个月以上 隔夜愁变成百日鲜 15 呼吸作用 植物体内代谢的中心 第六章第六章 同化物的运输和分配同化物的运输和分配 1 植物体内物质的运输系统有短距离运输和长距离运输 2 源 即代谢源 指产生或提供同化物的器官或组织 如功能叶 萌发种子的子叶或胚乳 库 即代谢库 指消耗或积累同化物的器官或组织 如根 茎 果实 种子等 源库的概念是相对的 可变的 3 胞间运输有 质外体 共质体以及质外体与共质体间三种运输类型 4 膜动转运包括内吞作用 外排作用 出胞现象 5 共质体 质外体交替运输 物质在共质体与质外体之间交替进行的运输 6 在共质体 质外体交替运输过程中起转运过渡作用的一种特化细胞被称为转移细胞转移细胞 7 伴胞伴胞通常具有浓的细胞质和大量的线粒体 SE CC 是指筛管与伴胞配对组成的筛管分子 伴胞复合体 SE CC 在筛管吸收与分泌同化物以及推动筛管物质运输等方面起着重要作用 8 在成熟叶片的小叶脉中存在三种不同的伴胞类型 普通伴胞 转移细胞 中间细胞 9 为什么蔗糖及其同系的非还原性糖适合作为韧皮部长距离运输的物质形式 可能原因 1 蔗糖的溶解度高 并随升温迅速增加 2 蔗糖的化学性质稳定 3 蔗糖水解时能产生 相对高的自由能 4 蔗糖是光合作用主要产物 它在细胞质中合成 易随胞液快速转运 10 10 1930 年明希 E M nch 提出的解释韧皮部同化物运输的压力流动学说 压力流动学说 该学说的基本论点是 同化物在筛管内是随液流流动的 而液流的流动是由输导系统 两端的膨压差维持的 集流是由源库两侧 SE CC 内渗透作用所形成的压力梯度所驱动 的 11 新压力流学说 新压力流学说 新学说认为 同化物在筛管内运输是由源库两侧 SE CC 复合体内渗透作用所形成的压 力梯度所驱动的 而压力梯度的形成则是由于源端光合同化物装载 库端同化物卸出 以及韧皮部和木质部之间水分的不断再循环所致 12 同化物的分配是指同化物向库的输配 13 通常把在同化物供求上有对应关系的源与库合称为源 库单位 源库概念是相对的 其组成不是固定不变的 它会随生长条件而变化 并可人为改变 实例 果穗摘除 番茄摘叶或去果 源库单位的可变性是整枝 摘心 疏果等栽培技术的生理基础 14 探讨源库关系的方法 改变源强 改变库强 源源 库关系库关系 源是库的供应者 而库对源具有调节作用 库源两者相互依赖 又相互制 约 源强会为库提供更多的光合产物 并控制输出的蔗糖浓度 时间以及装载蔗糖进 入韧皮部的数量 而库强则能调节源中蔗糖的输出速率和输出方向 一般说来 源强 有利于库强潜势的发挥 库强则有利于源强的维持 P267 15 同化物的分配规律 同化物的分配规律 1 总规律是由源到库 由某一源制造的同化物主要流向主要流向与其组成源 库单位中的库 2 优先供应生长中心 3 就近供应 4 同侧运输 5 运输路径的更改 击伤 或剪除等伤害可改变源库间维管联系 的分配模式 第七章第七章信号转导信号转导 1 信号 是指生物在生长发育过程中细胞所受到的各种刺激 信号的主要作用是承载信息 information 使信息在细胞间和细胞内传递 并在细胞和 生物体内引发特异的生理反应 1 按信号分子的性质可将信号分为 物理信号 化学信号 生物信号 2 按信号的来源又可将信号分为 胞外 间 信号 胞内信号 2 胞外胞外 间间 信号信号又称第一信使或初级信使包括胞外环境信号和胞间信号 胞间信号 细胞间通讯分子 包括胞间化学信号 胞间物理信号 3 胞内信号胞内信号又称第二信使 second messenger 通常是指由细胞感受胞外信号后产生的对细 胞代谢起调控作用的胞内信号分子 目前已清楚的胞内化学信号分子有钙离子 Ca2 肌醇 1 4 5 三磷酸 IP3 二酯酰甘油 DAG 环腺苷酸 cAMP 环鸟苷酸 cGMP 环腺苷磷酸核糖 cADPR NO 等 膜电势也可看作为胞内的物理信号膜电势也可看作为胞内的物理信号 4 从细胞受体感受胞外 间 信号 到引起特定生理反应的一系列信号转换过程和反应机 制称为信号转导信号转导 P280 5 植物细胞信号转导过程 1 信号感知和跨膜转换 2 胞内信号转导 3 细胞的生理生化反应 6 植物体内至少存在三类光受体 它们是 1 对红光和远红光敏感的光敏素 2 对蓝光和 紫外光 A 敏感的隐花色素 3 对紫外光 B 敏感的紫外光受体 7 激素受体 激素受体 指能与激素结合并能与该种激素发生特异性反应的植物激素 但能与激素结 11 合的蛋白不一定都是激素受体 8 由胞外刺激信号激活或抑制的 具有生理调节活性的细胞内因子称为细胞信号传导过程 中的次级信号或第二信使 次级信号或第二信使 植物中的的第二信使 主要是 Ca2 cAMP cGMP DAG IP3 等 细胞内的第二信使系统 主要是钙信使系统 环腺苷酸信使系统和磷酸肌醇信使系统 第八章第八章 植物生长物质植物生长物质 1 植物生长物质是一些能调节植物生长发育的微量有机物质 可分为两类 植物激素 植 物生长调节剂 2 植物激素植物激素是指在植物体内合成的 通常从合成部位运往作用部位 对植物的生长发育产 生显著调节作用的微量有机物 特征 特征 内生 移动 高效 含量甚微 非营养物质 有六大类 有六大类 生长素 IAA 赤霉素 GA 细胞分裂素 CTK 脱落酸 ABA 乙烯 ETH 油菜素内酯 BRs 3 植物生长调节剂植物生长调节剂人工合成的或从微生物中提取的 施用于植物后对其生长发育具有调控 作用的有机物 包括植物生长促进剂 植物生长抑制剂 植物生长延缓剂 4 生长素生物合成的前体物质 色氨酸 tryptophan 和吲哚 3 甘油磷酸 1 生长素的形成与锌有关 锌是色氨酸合成酶的组分 2 合成部位 植物的茎端分生组织 禾本科植物的芽鞘尖端 胚 是果实生长所需 IAA 的主要来源处 和正在扩展的叶等是 IAA 的主要合成部位 3 植物体中存在 IAA 生物合成的非色氨酸途径 进一步的研究表明 IAA 生物合成的 前体为吲哚 3 甘油磷酸 留意课件图 7 5 由色氨酸生物合成吲哚乙酸的途径 5 对于多余的生长素 IAA 植物一般是通过结合 钝化 和降解进行自动调控的 1 生长素的合成 游离型 IAA 束缚型 IAA 有活性 无活性 运输也无极性 束缚型 IAA 作用 贮藏形式 运输形式 解毒 防止氧化 调节游离 IAA 含量 2 生长素的降解 酶氧化降解 IAA 氧化酶 光氧化降解 蓝光作用最强 6 生长素的生理效应生长素的生理效应 一一 促进伸长生长促进伸长生长 作用有三个特点 1 双重作用 低浓度下促进生长 高浓度下抑制生长 2 不同器官对 IAA 敏感性不同 根 芽 茎 3 对离体器官促进效应明显 对整株效果不明显 P314 315 12 0 0 促促促促 进进进进 抑抑抑抑 制制制制 根根 芽芽 茎茎 生长素浓度 生长素浓度 mol Lmol L 不同器官对生长素的敏感性 二二 促进细胞的分裂与分化促进细胞的分裂与分化 促进插条不定根的形成 P315 三 调运养分 三 调运养分 生长素具有很强的吸引与调运养分的效应 利用这一特性 用 IAA 处理 可促使子房及其周围组织膨大而获得无籽果实 7 生长素的作用机理生长素的作用机理 酸生长理论酸生长理论 去年考试题目 其要点 1 原生质膜上存在着非活化的质子泵 H ATP 酶 生长素作为泵的变构效应剂 与泵 蛋白结合后使其活化 2 活化了的质子泵消耗能量 ATP 将细胞内的 H 泵到细胞壁中 导致细胞壁基质溶液的 pH 下降 3 在酸性条件下 H 一方面使细胞壁中对酸不稳定的键 如氢键 断裂 另一方面 也是主 要的方面 使细胞壁中的某些多糖水解酶 如纤维素酶 活化或增加 从而使连接木葡聚糖 与纤维素微纤丝之间的键断裂 细胞壁松驰 4 细胞壁松驰后 细胞的压力势下降 导致细胞的水势下降 细胞吸水 体积增大而发 生不可逆增长 P316 8 激素受体 是指能与激素特异结合的 并能引发特殊生理生化反应的蛋白质 1 然而 能与激素结合的蛋白质却并非都是激素受体 只可称其为某激素的结合蛋白 激素受体的一个重要特性是激素分子和受体结合后能激活一系列的胞内信号转导 从而 使细胞作出反应 2 生长素受体在细胞中的存在位置有多种说法 但主要有两种 1010 11 11 1010 9 9 1010 7 7 1010 5 5 1010 3 3 1010 1 1 13 一种存在于质膜质膜上 它能促进细胞壁松驰 是酸生长理论的基础 另一种存在于细胞质细胞质 或细胞核或细胞核 中 它能促进核酸和蛋白质的合成 是基因活化学说的基础 9 GA 在植物体内的运输没有极性 可以双向运输 叶原基 韧皮部 根尖 叶原基 木质部 根尖 GA 的结合态 束缚型 游离型 GA 束缚型 GA GA 葡萄糖酯和 GA 葡萄糖苷 10 赤霉素的生理效应 一 促进茎的伸长生长 促进整株植物生长 但 GA 对离体茎切段的伸长没有明显的促进作用 而 IAA 对整株 植物的生长影响较小 却对离体茎切段的伸长有明显的促进作用 二 诱导开花 代替低温 长日照 1 某些高等植物花芽的分化是受日照长度 即光周期 和温度影响的 2 若对这些未经春化的植物施用 GA 则不经低温过程也能诱导开花 此外 也能代 替长日照诱导某些长日植物开花 但 GA 对短日植物的花芽分化无促进作用 11 细胞分裂素的生理效应 一 促进细胞分裂 一 促进细胞分裂 1 生长素只促进核的分裂 因促进了 DNA 的合成 而与细胞质的分裂无关 而细胞 分裂素主要是对细胞质的分裂起作用 所以 细胞分裂素促进细胞分裂的效应只有 在生长素存在的前提下才能表现出来 2 而赤霉素促进细胞分裂主要是缩短了细胞周期中的 G1 期 DNA 合成准备期 和 S 期 DNA 合成期 的时间 从而加速了细胞的分裂 二二 促进芽的分化促进芽的分化 当培养基中 CTK IAA 的比值高时 愈伤组织形成芽 当 CTK IAA 的比值低时 愈伤组织形成根 如二者的浓度相等 则愈伤组织保持生长而不分化 所以 通过调整二者的比值 可诱导愈伤组织形成完整的植株 三 促进侧芽发育 消除顶端优势 三 促进侧芽发育 消除顶端优势 四四 延迟叶片衰老延迟叶片衰老 12 脱落酸的生理效应 一 促进休眠 与 一 促进休眠 与 GA 拮抗 拮抗 二 促进气孔关闭 二 促进气孔关闭 1 ABA 可引起气孔关闭 降低蒸腾 水分胁迫下叶片保卫细胞中的 ABA 含量是正 常水分条件下含量的 18 倍 2 ABA 促使气孔关闭的原因是它使保卫细胞中的 K 外渗 造成保卫细胞水势高于 周围细胞水势而使保卫细胞失水所引起的 三 三 抑制生长 与抑制生长 与 IAA 拮抗 拮抗 1 ABA 能抑制整株植物或离体器官的生长 也能抑制种子的萌发 2 但 ABA 在低浓度下可促进生长 促发根 四 促进衰老 脱落 与 四 促进衰老 脱落 与 CTK 拮抗 拮抗 ABA 促进器官脱落主要是促进了离层的形成 将 ABA 溶液涂抹于去除叶片的棉花外 植体叶柄切口上 几天后叶柄就开始脱落 此效应十分明显 已作为脱落酸的生物鉴定法 五五 增加抗逆性 如渗透胁迫增加抗逆性 如渗透胁迫 干旱 寒冷 高温 盐渍和水涝等逆境都能使植物体内 ABA 迅速增加 同时抗逆性 14 增强 因此 ABA 被称为应激激素或胁迫激素 stress hormone 外源 ABA 处理 也可提高抗逆性 13 赤霉素与脱落酸都来自甲瓦龙酸 且通过同样的代谢途径形成法呢基焦磷酸 在光敏 色素作用下 长日照条件形成赤霉素 短日照条件形成脱落酸 IAA 与 GA 不定根形成 雌雄花分化 IAA 与 CTK 顶端优势 ETH 诱导衰老的效应可以被 PA 所抵消 14 由于每种器官都存在着数种激素 因而 决定生理效应的往往不是某种激素的绝对量 而是各激素间的相对含量 激素间的比值对生理效应的影响 激素间的比值对生理效应的影响 CTK IAA 高 愈伤组织分化芽 低 愈伤组织分化根 中间水平 愈伤组织只生长不分化 GA IAA 高 有利于韧皮部分化 GA IAA 低 有利于木质部分化 ABA GA 高 有利于雌性花的分化 ABA GA 低 有利于雄性花的分化 15 植物生长调节剂的类型植物生长调节剂的类型 1 生长促进剂生长促进剂 2 生长抑制剂生长抑制剂 抑制植物茎顶端分生组织生长的生长调节剂 常见的生长抑制剂有三碘苯甲酸 青鲜素 青鲜素 水杨酸 整形素等 3 生长延缓剂生长延缓剂 1 抑制植物亚顶端分生组织生长的生长调节剂称为植物生长延缓剂 2 亚顶端分生组织中的细胞主要是伸长 由于赤霉素在这里起主要作用 所以外施 赤霉素往往可以逆转这种效应 3 这类物质包括矮壮素 多效唑 比久 B9 等 它们不影响顶端分生组织的生长 而叶和花是由顶端分生组织分化而成的 因此生长延缓剂不影响叶片的发育和数目 一般也不影响花的发育 16 应用生长调节剂的注意事项 1 明确生长调节剂的性质 2 要根据不同对象 植物或器官 和不同的目的选择合适的药剂 此外 生长调节剂施 用的时期也很重要 应注意把握 3 正确掌握药剂的浓度和剂量 生长调节剂的使用浓度范围极大 这就要视药剂种类和使用目的而异 剂量是指 单株或单位面积上的施药量 先确定剂量 再定浓度 药剂的剂型 有水剂 粉剂 油剂等 施用方法有喷洒 点滴 浸泡 涂抹 灌注等 4 先试验 再推广 15 第九章第九章 植物的生长生理及光形态建成和运动植物的生长生理及光形态建成和运动 1 生命周期中呈现的个体及其器官的形态结构的形成过程 称作形态发生形态发生或形态建成形态建成 P405 2 在生命周期中 生物的细胞 组织和器官的数目 体积或干重的不可逆增加过程称为生生 长长 3 从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程称为 分化分化 4 在生命周期中 生物的组织 器官或整体在形态结构和功能上的有序变化过程称为发育发育 1 广义上的发育概念 泛指生物的发生与发展 2 狭义上的发育概念 仅指生物从营养生长向生殖生长的有序变化过程 5 1 生长 分化和发育之间区别 生长 分化和发育之间区别 生长生长 是量变 是基础 分化分化 是质变 变异生长 发育发育 是器官或整体有序的量变与质变 2 生长 分化和发育的相互关系 生长 分化和发育的相互关系 发育包含了生长和分化 发育必须在生长和分化的基础上才能进行 生长为发育奠 定基础 发育是生长的必然结果 生长和分化又受发育的制约 6 极性极性是指细胞 也可指器官和植株 内的两端在形态结构和生理生化上的差异 7 CTK IAA 比值高 促进芽的分化 CTK IAA 比值低 促进根的分化 CTK IAA 相等 只生长不分化 IAA GA 比值高 分化木质部 IAA GA 比值低 分化韧皮部 IAA GA 比值相等 既有木质部又有韧皮部 营养物质的控制作用 蔗糖浓度高 分化韧皮部 蔗糖浓度低 分化木质部 蔗糖浓度中等 既有韧皮部 又有木质部 中间有形成层 8 程序性细胞死亡程序性细胞死亡 PCD 是指植物体在发育过程中通过自身的内部机制启动并调节的细 胞生理性自然死亡过程 P419 9 植物组织培养植物组织培养 plant tissure culture 是指植物的离体器官 组织或细胞在人工控制的环 境下培养发育再生成完整植株的技术 组织培养的理论基础是建立在植物细胞的全能性 脱分化 与再分化 用于离体培 养的各种植物材料称为外植体外植体 组织培养分类 根据外植体的类型 又可将组织培养分为 器官培养 花粉与花药培养 组织培养 胚 胎培养 细胞培养以及原生质体培养等 根据使用培养基的种类 可将组织培养方法分为固体培养法和液体培养法 10 组织培养的原理 植物细胞全能性植物细胞全能性 指有核的植物细胞都具有母体的全部基因 在适宜的条件下可以 发育成完整植株的潜能性 16 脱分化脱分化 指已分化的器官 组织或细胞在人工诱导条件下又恢复细胞分裂的能力回 复到分生组织状态的过程 再分化再分化 指脱分化后具有分生能力的细胞 组织再度分化形成另一种或几种类型的 细胞 组织 器官 以及最终形成完整植株的过程 P422 423 11 根冠比 根冠比 R T 指植物地下部分与地上部分重或鲜重的比值 P447 12 以光作为环境信号调节细胞生理反应 控制植物发育的过程叫光形态建成光形态建成 也称为光 控发育作用或光范型作用 13 光敏受体作用方式 光信号 信号转导 光受体 信号级联 第二信使 光形态建成反应 14 光敏色素是一种具有红光和远红光逆转效应 参与光形态建成等生理过程的色素蛋白 该受体为具有两个光转换形式的单一色素 其交替接受红光和远红光照射时可发生存在 形式的可逆转换 并通过这种转换来控制光形态建成 1 光敏色素是一种易溶于水的浅兰色的色素蛋白复合物 2 光敏色素 生色团 发色团 色素基团 蛋白质 3 光敏色素的两种存在形式 生理激活型和生理失活型 Pfr 远红光吸收型 Pr 红光吸收型 Pfr 为生理激活型 不稳定 Pr 为生理失活型 稳定 15 将光形态建成中蓝光和紫外光 A 的受体称为隐花色素隐花色素 1 隐花色素又称蓝光受体 它是吸收蓝光 400 500nm 和近紫外光 320 400nm 而引 起光形态建成反应的一类光敏受体 2 由于隐花色素作用光谱的最高峰处在蓝光区 所以常把隐花色素引起的反应简称为 蓝光效应 3 蓝光抑制茎的伸长生长 与蓝紫光抑制生长与提高 IAA 氧化酶的活性 降低 IAA 水平有关 紫外光对生长有抑制作用紫外光对生长有抑制作用 4 生产上利用浅蓝色塑料薄膜育秧 16 由于外界环境条件的影响使植物的器官在空间产生位置的改变称植物的运动植物的运动 向性运动向性运动是由单方向外界刺激引起的定向生长运动 17 感性运动则是指无一定方向的外界因素均匀作用于植株或某些器官所引起的运动 包 括 感夜运动 感夜性运动主要是由昼夜光暗变化引起的运动 感温运动 这是由温度变化引起器官背腹两侧不均匀生长引起的运动 感震运动 由于机械刺激而引起的植物运动 18 植物的某些生理活动以某种节奏自由进行而不受环境条件的干扰 该节奏近似昼夜周 期 22 28 小时 被称为生理钟或生物钟生理钟或生物钟 第十章第十章 植物的成花生理植物的成花生理 1 花熟状态 感受态 花熟状态 感受态 植物具备感受环境信号刺激能力而诱导开花的生理状态 P460 2 成花决定态 成花决定态 感受态的植株接受外界信号后 产生的成花刺激物启动成花基因表达 使 茎尖分生组织发生质的变化 P460 3 植物从感受态 开花主要经历 3 个过程 P460 461 1 成花诱导 指感受态进入决定态的过程 2 成花启动 指由决定态进入表达态的过程 亦称花的发端 17 3 花发育 指表达态到开花的过程 4 低温诱导促使植物开花的作用称春化作用称春化作用 5 植物通过春化的条件 一 冰点以上低温 二 水分 氧气和营养物质等条件 6 感受低温的部位 种子春化的植物 萌动的种子胚 绿苗春化的植物 茎尖生长点 7 长日植物 长日植物 LDP 指在 24h 昼夜周期中 日照长度长于一定时数 临界日长 才能成花 的植物 短日植物 短日植物 SDP 指在 24h 昼夜周期中 日照长度短于一定时数 临界日长 才能成花 的植物 日中性植物 日中性植物 DNP 这类植物的成花对日照长度不敏感 只要其他条件满足 在任何 长度的日照下均能开花 8 感受光周期的部位 植物感受光周期的部位是叶片 或叶片一部分 花芽分化在生长 点 开花刺激物通过韧皮部传导 长日植物和短日植物的成花刺激物质 可能具有相同的性 质 9 临界暗期临界暗期是指在光暗周期中 短日植物能开花的最短暗期长度或长日植物能开花的最长 暗期长度 许多试验表明 暗期有更重要的作用 决定作用 长日植物又叫短夜植物 短日植物又叫长夜植物 10 用不同波长的光来进行暗期间断试验 结果表明 无论是抑制短日植物开花或诱导长 日植物开花都是红光最有效是红光最有效 11 引种和育种引种和育种