植物生理学习题大全——第5章植物同化物的运输

第五章第五章 植物同化物的运输植物同化物的运输 一一 名词解释名词解释 P 蛋白蛋白 P protein 亦称韧皮蛋白 phloem protein 是在细胞质中存在的构成微管结构的蛋白质 可以利用ATP的能量 推动微管的收缩 从而推动物质的长距离运输 胞间连丝胞间连丝 plasmodesmata 连接两个相邻细胞的胞质通道 行使水分 营养物 质 小的信号分子 以及大分子的胞质运输能力 韧皮部装载韧皮部装载 phloem loading 指光合产物从韧皮部周围的叶肉细胞装到筛分子 伴胞复合体的整个过程 韧皮部卸出韧皮部卸出 phloem unloading 装载在韧皮部的同化物输出到库的接受细胞 输出输出 export 糖分和其他溶质从源运走的过程 运输速率运输速率 velocity 单位时间内物质运输的距离 用m h或m s表示 集流运输速率集流运输速率 mass transfer rate 单位截面积筛分子在单位时间内运输物质的量 常用g m2 h 或g mm2 s 表示 有机物质装载有机物质装载 organic matter loading 指同化物从筛管周围的叶肉细胞装载到筛管中的过程 有机物质卸出有机物质卸出 organic matter unloading 指同化物从筛管卸出到库细胞的过程 共质体共质体 symplast 无数细胞的细胞质 通过胞间连丝连成一体 构成共质体 质外体质外体 apoplast 质体是一个连续的自由空间 包括细胞壁 细胞间隙 导管 等 质外体途径质外体途径 apoplast pathway 糖从某些点进入质外体到达韧皮部的过程 共质体途径共质体途径 symplast pathway 糖从共质体经胞间连丝到达韧皮部的过程 运输糖运输糖 translocated sugar 由光合作用形成的磷酸丙糖进一步形成的糖 如蔗糖和水苏糖 代谢源代谢源 metabolic source 指产生和供应有机物质的部位与器官 代谢库代谢库 metabolic sink 指贮藏与消耗有机物质的部位与器官 配置配置 allocation 指源叶中新形成同化物转化为贮藏利用和运输用 2 分配分配 partitioning 是指形成的同化物在各种库之间的分布 生长中心生长中心 growth center 指生长旺盛 代谢强的部位 如茎生长点 压力流动学说压力流动学说 pressure flow theory 其基本论点是有机物在筛管中随着液流的流动而移动 其动力是由于 输导系统两端的压力势差引起的 细胞质泵动学说细胞质泵动学说 cytoplasmic pumping theory 该学说认为 筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝 形成胞纵连束 纵 贯筛管分子 在束内呈环状的蛋白质反复地 有节奏地收缩与舒张 把细胞质 长距离泵走 糖分随之流动 收缩蛋白学说收缩蛋白学说 contractile protein theory 该学说认为 筛管分子的内腔有一种由微纤丝相连接的网状结构 微 纤丝由收缩蛋白的收缩丝组成 收缩蛋白分解ATP 将化学能转化为机械能 通过收缩与舒张进行同化物的长距离运输 协同转移协同转移 symport 指质子促进糖穿过膜进入韧皮细胞的过程 即在同化物的 装载过程中 质子与糖一同进入韧皮部细胞 转移细胞转移细胞 transfer cells 在共质体与质外体的交替运输过程中 起吸收和转运 物质的某些特化薄壁细胞 这种细胞的细胞壁与质膜向内延伸 形成许多皱褶 扩大了物质转移的表面 有利于物质在细胞间的转移 库库 源单位源单位 source sink unit 源的同化产物主要供给相应的库 相应的源与库以及二者之间的输导系 统 共同构成一个源 库单位 供应能力供应能力 supply ability 指源内有机物质能否输出以及输出多少的能力 竞争能力竞争能力 compete ability 指库中能否输入同化物以及输入多少的能力 运输能力运输能力 transport ability 指有机物质输出和输入部分之间的网络分布 畅通程度及距离远近 溢泌现象溢泌现象 overflow phenomenon 韧皮部筛管被刺穿后 从伤口处有汁液流出 库容量库容量 sink volume 是指库的总质量 一般是干重 库活力库活力 sink activity 是指单位时间单位干重吸收同化物的速率 库强度库强度 sink strength 库容量和库活力的乘积 二二 简答题简答题 3 1 同化物运输溶质的种类 同化物运输溶质的种类 研究方法 蚜虫吻刺法 蚜虫以其吻刺插入叶或茎的筛管细胞吸取汁液 当蚜虫吸取汁液时 用二氧化碳麻醉蚜虫后 以激光将蚜虫吻刺于下唇处切断 切口不断流出筛管汁液 可收集汁液供分析 溶质种类 还原糖 葡糖糖 果糖 甘露糖 非还原糖 蔗糖 棉子糖 水苏糖 氮化物 硝酸盐 含氮有机物如天冬氨酸和谷氨酰胺 可溶性蛋 白 蛋白激酶 矿质元素 K Mg2 Cl 激素 除乙烯外的四大激素 2 韧皮部装载步骤 韧皮部装载步骤 白天 叶肉细胞光合作用形成的磷酸丙糖 从叶绿体运到细胞质基质接 着转变为蔗糖 晚上 叶绿体内的淀粉可能以葡萄糖状态离开叶绿体 后来转 变为蔗糖 叶肉细胞的蔗糖运到叶片细脉的筛分子附近 这种运输常常只有两三个 细胞的距离 糖分运输到筛分子和伴胞 即筛分子装载 3 叶片制造的有机物是如何装载到韧皮部筛管分子的 并说明其过程为主动运输叶片制造的有机物是如何装载到韧皮部筛管分子的 并说明其过程为主动运输 过程 过程 有机物韧皮部装载存在两条途径 质外体途径和共质体途径 质外体途径 叶片制造的光合产物蔗糖释放到质外体 然后蔗糖分子进入 筛分子 伴胞复合体 质外体的蔗糖进入筛分子 伴胞复合体是通过蔗糖 质子同向运输的 即在筛分子 伴胞复合体膜中的ATP酶 不断地将H 泵到质外体 因此 质外体的H浓度比 共质体高 形成质子梯度 作为推动力 蔗糖和质子沿着质子梯度经过蔗糖 质子同向运输器一起进入筛分子 伴胞复合体 所以 该途径也是主动运输途径 而且该途径只能运输蔗糖 共质体途径 共质体通过胞间连丝把细胞 包括筛分子 伴胞复合体 联系起来形成一个连续的整体 叶片制造的有机物通过这个连续 的整体到达韧皮部筛管分子 该途径不仅能运输蔗糖 还可以运输棉子糖和水 苏糖 4 4 多聚体多聚体 陷阱模型解释糖分运输有选择性和逆浓度梯度积累的现象 陷阱模型解释糖分运输有选择性和逆浓度梯度积累的现象 叶肉细胞合成的蔗糖运到维管束鞘细胞 经过众多的胞间连丝 进入居间 细胞 居间细胞内的运输蔗糖分别与1或2分子半乳糖结合成棉子糖或水苏糖 这两者糖分子大 不能扩散回维管束鞘细胞 只能运输到筛分子 5 同化物的韧皮部卸出途径 同化物的韧皮部卸出途径 共质体途径卸出 同化物通过胞间连丝沿浓度梯度从筛分子 伴胞复合体释放到库细胞 主要是通过扩散和集流的方式进行 质外体途径卸出 筛分子 伴胞复合体与库细胞之间的某些位置不存在胞间连丝 同化物从筛分子 伴胞复合体通过扩散被动的或在运输载体主动的运输至质外体 再由质外体进 入库细胞 6 何为压力流学说 实验依据是什么 不足之处 何为压力流学说 实验依据是什么 不足之处 压力流动学说又叫集流学说 其要点是同化物在筛分子 伴胞 SE CC 复合体内随着液流的流动而移动 而液流的流动是由于在源库两端之间SE CC复合体内渗透作用所产生的压力势差引起的 在源端 叶片 光合产物被不 断地装载到SE CC复合体中 浓度增加 水势降低 从邻近的木质部吸水膨胀 压力势升高 推动物质向库端流动 在库端 同化物不断地从SE CC复合体卸出到库中去 浓度降低 水势升高 水分则流向邻近的木质部 从 而引起库端压力势下降 于是在源库两端便产生了压力势差 推动物质由源到库源源不断地流动 其实验依据是 溢泌现象表明 筛管内有正压力的存在 在接近源 库的两端存在着糖的浓度梯度 这种梯度的大小与运输相一致 生长素实验 表明生长素的运输能够随着筛管内集流流动 其不足之处是 无法解释筛管中有机物质的双向运输问题 物质在筛 管进行集流运动 其运动速度很快 需要的压力差并非筛管两端的蔗糖浓度差 所能给出的 7 述说收缩蛋白学说与细胞质泵动学说的主要内容 述说收缩蛋白学说与细胞质泵动学说的主要内容 收缩蛋白学说认为 筛管分子的内腔有一种由微纤丝相连接的网状结构 5 微纤丝由收缩蛋白的收缩丝组成 收缩蛋白分解ATP 将化学能转化为机械 能 通过收缩与舒张进行同化物的长距离运输 细胞质泵动学说认为 筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝 形成胞纵连 束 纵贯筛管分子 在束内呈环状的蛋白质丝反复地 有节奏地收缩与舒张 把细胞质长距离泵走 糖分随之流动 这两个学说共同的特点是 认为有机物质的运输需要能量供应 同时解 决了筛管中有机物质的双向运输问题 8 植物激素如何调节有机物的运输与分配 植物激素如何调节有机物的运输与分配 植物激素对有机物质的运输分配有着重要的影响 除ETH以外 其他几种 激素都有促进有机物质运输的作用 IAA有吸引有机物质向它所在的器官积累 的功能 关于植物激素促进有机物运输的机理有以下几个方面的解释 激素与质膜上的受体结合 产生去极化作用 降低膜势 植物激素改变膜的物理 化学性质 提高膜透性 植物激素促进RNA与蛋白质的合成 合成某些与同化物运输有关的酶 9 何谓源何谓源 库单位库单位 为什么在有机物质的分配问题上会出现源为什么在有机物质的分配问题上会出现源 库单位的现象库单位的现象 源的同化产物主要供给相应的库 相应的源与库以及二者之间的输导系统 共同构成一个源 库单位 源 库单位的形成首先符合器官的同伸规律 相应部位的根 茎 叶 蘖在生长时间 上的同步性 其次还与维管束的走向 距离远近有关 它决定了有机物质分配 的特点 10 有机物质的分配与产量的关系如何有机物质的分配与产量的关系如何 作物的经济产量 生物产量 经济系数 而经济系数与同化物的分配有关 在一定的营养生长的基础上 应该促使光合产物尽可能地分配到产品器官上 提高经济系数 否则 生物产量高 经济产量并不一定高 11 为什么为什么 树怕剥皮树怕剥皮 因为根系需要地上部供应有机营养 而叶片制造的有机物质正是通过韧皮 部向下运输的 树剥皮后 韧皮部被破坏 影响了有机物质的运输 时间一长 就会影响根系的生长 进而影响地上部的生长 12 试述环境因素对有机物质运输的影响试述环境因素对有机物质运输的影响 6 温度 糖的运输速率以20 30 最快 高于或低于这个温度范围 运输 速率下降 光照 光照可以通过光合作用 影响同化物的运输与分配 功能叶白天 的输出率高于夜间 水分 水分亏缺胁迫使水势降低 光合作用降低 叶片中可运态蔗糖的 浓度降低 影响输出速率 矿物质 如氮 磷 钾 硼等都会对有机物质的运输产生影响 氮多 营养生长过旺 不利于物质向产品器官输出 氮少则会引起叶片的早衰 C N值适中对运输有利 磷可以促进光合 促进可运态蔗糖浓度的提高 促进AT P的合成 所以可以促进物质的运输 钾能促进库内蔗糖向淀粉的转化 维持库 源两端的压力差 有利于物质的运输 硼与糖结合成复合物 有利于透过质膜 从而有利于物质的运输 13 试述作物产量形成的库试述作物产量形成的库 源关系 源关系 作物产量形成的库 源关系有三种类型 源限制型 库限制型 源库协调型 源与库共同存 在于一个统一体中 两者相互依赖 相互制约 要高产不仅需要有大的源与大 的库 还要源与库的协调统一 同时 库大会促进源 源大会促进库 库小会 抑制源 源小会抑制库 两者相互依赖 相互制约 适当地增源或增库以及协 调二者之间的关系 都会达到增产的效果 14 植物体内有机物质运输分配的规律如何植物体内有机物质运输分配的规律如何 有机物质的分配受供应能力 竞争能力及运输能力的影响 供应能力 供应能力是指源的同化物能否输出以及输出的多少 当源的 同化物产生较少 本身生长又需要时 基本不输出 只有同化物形成超过自身 需要时 才能输出 且生产越多 外运潜力越大 源似乎有一种 推力 把叶 片制造 的光合产物的多余部分向外 推出 竞争能力 竞争能力是指库对同化物的吸引和 争调 的能力 生长速度 快 代谢旺盛的部位 对养分竞争的能力强 得到的同化物多 运输能力 源与库之间的输导系统的联系 畅通程度和距离远近有关 源 库之间联系直接 畅通 且距离又近 则库得到的同化物就多 在这三个因素中 竞争能力起着重要作用 15 植物体内有机物质运输和分配的特点植物体内有机物质运输和分配的特点 7 优先供应生长中心 就近供应 同向运输 功能叶之间无同化物供应关系 同化物与营养元素的再分配与再利用 16 糖浓度和能量供应状况如何调节有机物质的运输 糖浓度和能量供应状况如何调节有机物质的运输 叶片中蔗糖的浓度对输出速率有明显的调节作用 叶片内蔗糖浓度高 在 短期内可促进同化物从功能叶输出的速率 但从长远看 叶片内高浓度的蔗糖 则会抑制光合作用 同化物的主动运输需要消耗能量 ATP的作用可能有两个方面 一是作为 直接动力 二是通过提高膜的透性而起作用 在ATP合成受抑制的情况下 会 对同化物运输产生抑制作用 17 叶片同化物的配