《植物生理生化》课程大纲(72学时)2014海南大学生理生化室

1、植物生理生化课程教学大纲 （课程英文名称，Plant physiology and Biochemistry）适用专业：园艺学、设施农业科学与工程学、农学、草业科学、农业资源与环境学、植物保护学课程学时:72课程学分:4.5课程代码: PRN251先修课程：植物学,无机化学、有机化学、分析化学一、课程的性质与任务（一）课程基本信息与性质： 1、课程名称：植物生理生化 2、课程英文名称：Plant Physiology and Biochemistry 3、课程编号：PRN251 ？ 4、课程类别：专业基础课 5、课程性质：必修课 6、适用层次：大学本科 7、适用专业：园艺学、设施农业科学与工程

2、学、农学、草业科学、植物保护学、农业资源与环境学等 8、开课学期：大学本科第3学期 9、学时：72学时 10、学分：6学分 （二）课程教育目标与任务植物生理生化是运用物理学、化学、生物学等的基本原理和方法，研究植物生命活动基本规律及其分子机理的一门重要的专业基础科学。课程内容涵盖植物的细胞结构与生物大分子的物质代谢与能量转变，器官形态建成与水分矿质营养，遗传信息传递和信号传导，植物激素的调节机理与植物生长生殖发育的生理生化基础，植物与环境条件的相互关系等。通过这门课程的学习，使学生系统而全面了解植物体的基本化学组成，大分子物质的结构特点、性质和功能以及这些物质在体内的合成、降解和相互转化等的代

3、谢规律，深入了解这些代谢活动与各种重要生命现象之间的关系。掌握植物生命活动的内在规律及其与环境条件的关系，了解目前植物生命科学的研究热点，同时能使学生初步运用所学的基本理论知识分析、解释和解决生产实践中有关植物生理学的现象与问题，指导生产实践，并不断提出调控植物生长的新方法与手段。本课程教学要求在讲清基本概念与基本理论的基础上，重点突出，难点讲透，适当介绍有关理论的最新进展情况，结合课外拓展阅读与自学，注意理论联系实际，从理论回到实践，又能从实践上升到理论，以利学生独立思考能力和动手能力以及创造能力等方面综合素质的培养。三、教学内容与要求：（一）理论课教学内容与要求 绪论（2学时） 教学目的：

4、通过本章学习，使学生了植物生理化的概念、研究内容、应用与发展前景。教学内容：植物生理化的概念、研究内容、发展与应用前景及学习方法。 教学要求：通过绪论的讲授，应能做到抛砖引玉，引起学生学习的兴趣，使学生初步了解本门课程的内容梗概和来龙去脉，掌握学习本门课程的正确的学习方法，重视理论与实践相结合。教学重点：植物生理生化的概念及内容。 第一章 植物的大分子（共14学时）教学目的：通过本章学习，使学生了解构成生命的基本化学物质组成，掌握蛋白质、核酸的特征性元素组成、基本结构单位、空间结构特点、生物学功能及主要的理化性质；掌握生物催化剂酶的概念、活性中心结构与催化特点，酶促反应动力学特别是米氏方程。教

5、学内容：第一节 蛋白质（5学时）教学内容：蛋白质的元素组成；氨基酸和肽；蛋白质的分子结构；蛋白质结构与功能的关系；蛋白质的理化性质；蛋白质的分离纯化与鉴定。教学重点：蛋白质的生物学功能；氨基酸的分类；蛋白质的分子结构特别是二级结构层次，蛋白质与氨基酸的理化性质；蛋白质结构与功能的关系。教学难点：蛋白质与氨基酸的两性性质及等电点的概念与计算，蛋白质的空间构象。教学提示：1.氨基酸的化学组成、层次结构，重点讲授蛋白质的结构和功能、酶的催化特点及影响因素。2.在讲述蛋白质的分离纯化与鉴定内容时，应结合实验内容有选择讲，并指导学生自学有关蛋白质的一级结构测序方法及蛋白组学研究的前沿知识。第二节 核酸（

6、4学时）教学内容：核酸的种类、分布及化学组成；核酸的分子结构；核酸的理化性质。课外学习核酸提取和分析；核酸的分析技术；生物信息学与核酸化学。教学重点：核酸的分子结构，特别是DNA双螺旋结构，tRNA三叶草结构；核酸的理化性质。教学难点：DNA的双螺旋结构；核酸的序列分析。教学提示：指导学生课外自学核酸的提取和分析；核酸的分析技术；生物信息学与核酸化学内容。第三节 酶（5学时）教学内容：酶的概述；酶的结构与功能；酶促反应动力学；变构酶、同工酶和诱导酶；酶的分离纯化和活性测定。课外指导学生学习维生素与辅助因子。教学重点：酶的催化性质；酶反应的动力学和酶的作用机制。教学难点：酶的结构与功能的关系，酶

7、的作用机制，米氏方程，抑制作用的动力学方程。教学提示：可对比讲解竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用、反竞争性抑制作用；用联系实际例子讲解酶作用高效率的机制效果较好。以实例展示酶的提取分离流程图，便于学生理解；课外指导学生学习维生素与辅助因子。第四节 糖类（自学）自学内容：糖类的概念；糖类的生物功能；糖类的分类及其结构自学重点：常见单糖、双糖和多糖的结构、性质与功能自学难点：糖类构型、构象的概念与表示方法第五节 脂质（自学）自学内容：脂质的概念；脂质的分类包括单纯指质；复合脂质；其他脂质萜类、类固醇；脂蛋白与生物功能；自学重点：常见脂质脂肪酯、三酰甘油、磷酸甘油酯、萜类等自学难点：脂质的结构第二章

8、 植物的分解代谢（共13学时）教学目的：通过教学，使学生了解生物氧化、糖代谢、脂代谢和电子传递链等相关的概念与生理意义，理解糖、脂的分解途径及电子传递的途径、末端氧化酶的多样性。认识到糖的分解代谢是生物体所需能量的主要来源，熟悉糖的EMP途径TCA循环、PPP途径及脂质降解的氧化和乙醛酸循环降解途径及能量代谢，熟悉主要的电子传递的途径和氧化磷酸化机制。了解糖、脂的生物合成过程。掌握呼吸作用的概念与生理意义，熟悉影响呼吸作用的因素和呼吸作用与农业生产（特别是呼吸作用与种子萌发、种子贮藏、果蔬贮藏及抗病性）的关系。教学内容：第一节 糖代谢（5学时）教学内容：双糖和多糖的水解；糖酵解、三羧酸循环和磷

9、酸戊糖途径的概念、化学历程、特点、能量计算和生理意义；糖的异生作用；指导学生课外学习糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径的调控。教学重点：EMP途径、TCA循环基本反应阶段、关键酶、ATP的生成计算与生理意义；PPP途径的特点、生物意义及糖的异生作用和回补反应的概念与意义。教学难点：各途径的详细历程及其能量ATP的计算；糖的异生作用。教学提示：1.各途径的详细历程反应较多，如要板书详讲恐怕时间不够。建议采用动画和视频方式讲学。2.指导学生课外自学EMP、TCA、PPP途径的调控。第二节 脂代谢（3学时）教学内容：脂肪的水解；甘油的分解；脂肪酸的分解；乙醛酸循环；甘油的合成；脂肪酸的生物合成；脂肪的

10、生物合成。教学重点：甘油的合成和氧化分解历程，脂肪酸的氧化历程。甘油和脂肪酸分解的能量计算。乙醛酸循环的生物意义。教学难点：脂肪酸的生物合成；氧化及多不饱和脂肪酸的氧化历程教学提示：各途径的详细历程反应较多，建议采用动画和视频讲解。第三节 电子传递链与氧化磷酸化（4学时）教学内容：生物氧化的概念及特点，氧化还原电位与自由能、高能化合物的概念；电子传递链；氧化磷酸化；其他末端氧化酶系统。教学重点：NADH和FADH2电子传递链及氧化磷酸化；教学难点：电子传递链复合物载体的结构、电子传递链和氧化磷酸化的机制。教学提示：电子传递途径各复合物载体的结构较复杂，电子传递链涉及到氧化还原电位与自由能概念有

11、必要向学生简要地复习一下学过的相关知识，重在说明电子是如何传递到氧的和ATP生成的机制。第四节 呼吸作用与农业生产（1学时）教学内容：呼吸作用的生理指标及其意义；影响呼吸作用的外界因素；呼吸作用与作物栽培；呼吸作用与粮食生产；呼吸作用与果蔬贮藏教学重点：影响呼吸作用的外界因素；呼吸作用与作物栽培、粮食生产和果蔬贮藏关系。教学提示：从实际出发，多举实例说明。第三章 植物大分子的合成代谢及其调节 （共9学时）教学目的：通过教学，使学生熟悉遗传的中心法则，了解遗传信息物质的贮存、传递、表达过程；了解核酸和蛋白质的生物合成机理及其复杂性；了解植物大分子代谢之间的相互关系及其调节。 第一节 核酸的生物合

12、成（4学时） 教学内容：遗传的中心法则；DNA的生物合成；逆转录； RNA的生物合成；指导学生自学DNA的突变与损伤修复；教学重点：中心法则；DNA的半保留复制；转录及真核RNA前体的加工； 教学难点：DNA的半保留复制；转录，逆转录；DNA的损伤修复；教学提示：结合视频讲解DNA和RNA合成及逆转录的过程，会让教学更加轻松愉快。第二节 蛋白质的生物合成（3学时）教学内容：蛋白质生物合成体系的各种组分；蛋白质生物合成过程；蛋白质合成后的加工修饰。教学重点：蛋白质合成体系及合成过程。教学难点：蛋白质生物合成的分子机制。教学提示：通过教学，使学生了解蛋白质生物合成过程及其复杂性。 第三节 物质代谢

13、的联系及其调控（2学时）教学内容：物质代谢的相互联系；酶活性的调控；酶基因的表达与调控；酶蛋白的降解；细胞区域化调控。教学重点：物质代谢的相互联系；酶活性水平和酶基因的调控教学难点：酶水平的调控；酶基因的表达与调控教学提示：前面的三大物质代谢是各说各的，而这一章则是将前面的内容全面论述，揭开它们之间相互联系的规律，及调控它们代谢强弱的关键。第四章 植物的基础代谢 （共16学时）教学目的：通过教学，使学生认识到水分与植物生命活动息息相关；矿质元素是植物无机营养的主要来源，光合作用则是植物有机营养的根本保证。这三大代谢是植物的基础而又关键的代谢。 第一节 水分代谢（4学时）教学内容：水分的理化性质

14、与植物生命活动的关系；植物细胞对水分的吸收；植物根系对水分的吸收和水分向上运输；植物的蒸腾作用；合理灌溉的生理基础。教学重点：水分对植物生命活动的作用；植物对水分吸收、运输、丢失的生理生化基础。作物的需水规律，水分临界期概念。教学难点：水势的概念；细胞水势的组成及变化；气孔蒸腾原理。教学提示：通过教学，使学生了解水分在植物生命活动中的作用，理解水势等概念，从生理角度看待植物对水分散失的生理生化意义。第二节 植物的矿质与氮素营养（3学时） 教学内容：植物必需元素的概念、确定方法及标准、种类；必需矿质元素主要的生理功能及其缺素症；植物缺素症诊断的基本步骤；植物细胞对矿质元素的吸收方式及跨膜运转；植

15、物根系对矿质元素的吸收；根外（叶）营养；植物对氮、磷、硫的同化；合理施肥增产的生理基础。教学重点：植物必需元素种类及其作用；缺素症及其诊断方法；合理施肥的生理基础。教学难点：植物细胞对矿质元素的吸收方式及跨膜运转教学提示：本章教学需要高清晰的投影配合，否则难以表达植物缺素症诊断的教学，教学前请了解好投影设备情况。第三节 植物的光合作用（7学时） 教学内容：光合作用的概念及意义、指标；叶绿体和光合色素；原初反应；电子传递和光合磷酸化；碳同化；光呼吸；影响光合作用的因素；植物光能利用率及与作物生产的关系。指导学生课外学习双糖和多糖的生物合成与调控。教学重点：光合作用的几个基本概念和光合作用的基本过

16、程。C3、C4及CAM植物光合生理特；影响光合作用的内、外部因素；植物对光能的利用与生物产量的关系。教学难点：原初反应；光合电子传递体结构及功能；碳同化的生化历程。教性学提示：本章是植物生理学内容的重点。光合作用机理的讲授要理清思路，突出重点，简明扼要。二氧化碳的同化以C3途径为重点，对比讲解C4、CAM途径；机理的讲解采用动画视频或图片教学为好。 第四节 植物同化物的运输与分配（2学时）教学内容：同化物运输的途径；同化物运输的机理；同化物运输分配的规律及影响因素。教学重点：压力流动学说内容；有机物的分配规律和特点；源-库理论及其对农业生产的指导意义。教学难点：韧皮部的装载和卸出、韧皮部运输的

17、机理。教学提示：通过教学，使学生了解同化物质在维管束中运输的一般规律和同化物分配的基本规律及源库理论在农业生产上的应用。第五章 植物生长物质及信号转导（共6学时）教学目的：通过教学使学生认识到植物的一生所有代谢都是受到各种因素如环境信号和植物内源激素信号等综合调节的，这些信号经转导后在植物内部发生代谢途径的改变和基因水平的变化。第一节：细胞信号转导（2学时）教学内容：信号转导概述；细胞信号与受体；信号传导途径；植物体内信号转导形成网络。教学重点：信号转导概述；双信使与钙信使作用。教学难点：信号传导途径机理。教学提示：可将下节课激素部分内容的作用机理整合到这一节来讲。第二节：植物生长物质（4学时

18、）教学内容：植物生长物质概述；生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、其他植物生长物质的发现、化学结构、分布、运输及代谢、五大激素的生理作用及其相互关系；植物生长物质在农业上的应用。课外指导学生自学各种激素的生物合成；作用机理（即信号传导过程）。教学重点：五大类植物激素的生理作用、相互关系及在农业上的应用。教学难点：植物生长物质的作用机理及相互关系。教学提示：除5大类激素精讲外，其他植物生长物质内容可指导学生课外自学。第六章 植物的生长与发育生理（共8学时） 教学目的：通过教学使学生了解植物生长的细胞学基础；生长的相关性；光敏素的性质生理作用及作用机理、植物的光形态建成；春化作用和光周期理论

19、的应用；种子的萌发与休眠，种子和果实成熟的生理生化变化。第一节 植物的生长生理（3学时）教学内容：生长、发育、分化的概念；种子萌发的内外条件、种子萌发的生理生化变化；生长的细胞学基础；植物生长的基本规律、影响生长的环境条件、光敏色素与光形态建成、课外自学植物运动。教学重点：生长的细胞学基础、生长的相关性、光敏素与光形态建成的关系。教学难点：影响分化的因素、光敏素的作用机理教学提示：营养器官的生长是十分重要的过程，需要掌握植物的生长生理知识。本节内容需要从整体性上理顺后再讲。第二节 植物的成花生理（3学时）教学内容：植物从营养生长转向生殖生长的内外条件 ；春化作用；光周期现象；植物的光周期反应类

20、型；春化作用及光周期理论在农业生产上的应用；光敏色素与成花诱导的关系；植物的花原基与花器官原基的形成；指导学生课外自学植物受精生理。教学重点：春化作用和光周期诱导的机理及应用；种子和果实成熟的生理生化变化教学难点：春化作用的机理、光周期诱导的机理、光敏色素在成花诱导中的作用教学提示：本节主要给学生阐明植物从营养生长转变为生殖生长的内部条件和环境条件，春化作用与光周期现象及其应用。第三节 植物的成熟与衰老生理（2学时）教学内容：种子的成熟生理；果实的成熟生理；植物的休眠；植物的衰老；细胞程序性死亡，植物器官的脱落。教学重点：种子与果实的形成与成熟；引起种子休眠原因及打破方法；细胞程序性死亡。 教

21、学难点：细胞程序性性死亡，植物衰老的生理机理与调控；植物激素与脱落的关系。 教学提示：本节的教学主要说明种子与果实的发育和成熟及衰老与脱落死亡过程的生理生化变化。第七章 植物的逆境生理（共4学时）教学目的：通过教学使学生掌握逆境生理中的一些基本概念、了解逆境的种类及各种逆境条件下植物的理生化变化及提高植物抗逆性的途径。理解低温、干旱、涝害和盐碱、高温、病源微生物等对植物的伤害以及植物抗逆的机理，掌握提高植物抗逆性的具体途径。指导学生自学植物抗病性与抗虫性教学内容：第一节 环境污染与植物抗性生理通论（1.5学时）教学内容：环境污染与植物生长；逆境对植物的伤害；植物对逆境的适应性（渗透胁迫与渗透调

22、节、ABA、活性氧、逆境蛋白、植物的交叉适应）教学重点：植物对逆境的适应性及植物交叉适应的基础。植物在各种逆境下的形态结构变化与生理生化的变化；教学难点：植物在逆境下形态结构和生理生化的变化；渗透调节和自由基的平衡与抗逆性的关系。教学提示：本节是本章重点，要讲清楚植物对逆境的适应性，特别是渗透调节和活性氧学说第二节 植物的抗寒性和抗热性（1学时）教学内容：寒害、热害的概念;抗冷性；抗冻性；冷害、冻害机理，影响抗寒性的内外因素；热害；高温对植物的危害；植物耐热性的机理。教学重点：冷害和植物抗冷性机理；植物在冷害下形态结构和生理生化的变化教学难点：逆境对植物造成伤害的机制；植物在逆境下形态结构和生理生化的变化第三节 植物的抗旱性和抗涝