《植物生理学》问答题

《植物生理学》问答题1、试述植物光呼吸和暗呼吸的区别。答：比较项目暗呼吸光呼吸底物葡萄糖乙醇酸代谢途径糖酵解、三羧酸循环等途径乙醇酸代谢途径发生部位胞质溶胶、线粒体叶绿体、过氧化物酶体、线粒体发生条件光、暗处都可以进行光照下进行对O2、CO2浓度的反应无反应高O2促进，高CO2抑制2、光呼吸有什么生理意义？答：（1）光呼吸使叶片在强光、CO2不足的条件下，维持叶片内部一定的CO2水平，避免光合机构在无CO2时被光氧化破坏。（2）光呼吸过程消耗大量O2，降低了叶绿体周围O2浓度和CO2浓度之间的比值，有利于提高RuBP氧化酶对CO2的亲和力，防止O2对光合碳同化的抑制作用。综上，可以认为光呼吸是伴随光合作用进行的保护性反应。3、试述植物细胞吸收溶质的方式和机制。答：（1）扩散：①简单扩散：简单扩散是指溶质从高浓度区域跨膜移向临近低浓度区域的过程。不需要细胞提供能量。②易化扩散：又名协助扩散，是指在转运蛋白的协助下溶质顺浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运过程。不需要细胞提供能量。（2）离子通道：离子通道是指在细胞膜上由通道蛋白构成的孔道，作用是控制离子通过细胞膜。（3）载体：载体是跨膜转运的内在蛋白，在夸膜区域不形成明显的孔道结构。①单向运输载体：单向运输载体能催化分子或离子顺电化学梯度单向跨膜转运。②反向运输器：反向运输器与膜外的H+结合时，又与膜内的分子或离子结合，两者朝相反的方向运输。③同向运输器：同向运输器与膜外的H+结合时，又与膜外的分子或离子结合，两两者朝相同的方向运输。（4）离子泵：离子泵是膜上的ATP酶，作用是通过活化ATP推动离子逆化学势梯度进行跨膜转运。（5）胞饮作用：胞饮作用是指细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。4、试述压力流动学说的基本内容。答：1930年明希提出了用于解释韧皮部光合同化物运输机制的“压力流动学说”，其基本观点是：（1）光合同化物在筛管内随液流流动，液流的流动是由输导系统两端的膨压差引起的。（2）膨压差的形成机制：①源端：光合同化物进入源端筛管分子→源端筛管内水势降低→源端筛管分子从临近的木质部吸收水分→源端筛管内膨压增加。②库端：库端筛管中的同化物不断卸出→库端筛管内水势提高→水分流向临近的木质部→库端筛管内膨压降低。③源端光合同化物装载和库端光合同化物卸出不断进行，使源库间维持一定的膨压差，在此膨压差下，光合同化物可经韧皮部不断地由源端向库端运输。5、试述同源异形的概念及ABC模型的主要内容。答：（1）同源异形：分生组织系列产物中一类成员转变为与该系列种在形态和性质上不同的另一类成员的现象称为同源异形现象。导致同源异型现象发生的基因称为同源异型基因。（2）“ABC”模型：A类基因在第一、二轮花器官中表达，B类基因在第二、三轮花器官中表达，C类基因在第三、四轮花器官中表达。其中AB、BC相互重叠，但AC相互拮抗，即A抑制C在第一、二轮花器官中表达，C抑制A在第三、四轮花器官中表达。A单独决定萼片的发育，AB共同决定花瓣的发育，BC共同决定雄蕊的发育，C单独决定心皮的发育。6、试述光合磷酸化的机理。答：（1）光合磷酸化的概念：光照条件下电子传递与磷酸化作用相偶联，进而生成ATP的过程称为光合磷酸化。（2）光合磷酸化的类型：①环式光合磷酸化：光照条件下环式电子传递与磷酸化作用相偶联，进而生成ATP的过程称为环式光合磷酸化。环式光合磷酸化是非光合放氧生物光能转换的唯一途径，主要在基质片层内进行。ADP+PiATP+H20②非环式光合磷酸化：光照条件下非环式电子传递与磷酸化作用相偶联，进而生成ATP的过程称为非环式光合磷酸化。非环式光合磷酸化为含有基粒片层的放氧生物所特有，在光合磷酸化中占主要地位。2ADP+2Pi+2NADP+2H2O2ATP+2NADPH+2H++2H2O+O2（2H2O在反应前表示水的光解，在反应后表示ADP与Pi结合时所脱下的水。）③假环式光合磷酸化：光照条件下假环式电子传递与磷酸化作用相偶联，进而生成ATP的过程称为假环式光合磷酸化。ADP+Pi+H2OATP+O2-+4H+NADP+（3）光合磷酸化的机理—化学渗透学说：该学说假设能量转换和偶联机构具有以下特点：①由磷脂和蛋白质构成的膜对离子和质子具有选择性。②具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜内。③膜上有偶联电子传递的质子转移系统。④膜上有转移质子的ATP酶。在解释光合磷酸化机理时，该学说强调：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，并由质子动力推动ATP的合成。7、试述气孔运动的淀粉-糖转化学说和无机离子吸收学说。答：（1）淀粉-糖转化学说：①光照时，保卫细胞进行光合作用，消耗CO2，使细胞内PH值升高，促使淀粉在淀粉磷酸化酶的催化作用下转变为可溶性糖。从而使保卫细胞水势下降，保卫细胞吸水，气孔张开。光，光合膜光，光合膜光，光合膜②在黑暗中，保卫细胞进行呼吸作用，产生CO2，使细胞内PH值下降，促使可溶性糖在淀粉磷酸化酶的催化作用下转变为淀粉。从而使保卫细胞水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭。（2）无机离子吸收学说：光照时，保卫细胞进行光合作用，产生ATP，ATP活化存在于细胞质膜上的K－H离子泵，保卫细胞吸收K+，水势降低，气孔张开。8、试述脱落酸诱导气孔关闭的信号转导途径。答：ABA与质膜上的受体结合→保卫细胞质膜上的Ca2+通道打开→保卫细胞内Ca2+浓度和PH值上升→抑制K+内流，激发K+、Cl-外流→保卫细胞内水势上升，水分外流→气孔关闭。9、植物呼吸作用的多样性表现在哪些方面？从其中一个方面叙述之。答：（1）植物呼吸作用的多样性表现在三个方面：呼吸代谢途径的多样性、电子传递链的多样性、末端氧化酶的多样性。（2）各种末端氧化酶主要特性的比较：酶金属辅基需要辅酶定位与O2的亲和力与ATP的偶联CN的抑制CO的抑制酚氧化酶CuNADP细胞质中-++抗坏血酸氧化酶CuNADP细胞质低-+-乙醇酸氧化酶黄素蛋白NAD过氧化物酶体极低---细胞色素氧化酶FeNAD线粒体极高+++++交替氧化酶Fe（非血红素）NAD线粒体高+--10、植物呼吸代谢途径的多样性对植物生存有何适应意义？答：植物呼吸代谢途径的多样性使其能够适应时常变化的环境条件。例如植物遭受病菌浸染时，戊糖磷酸途径增强，形成植保素、木质素以提高其抗病能力。又如水稻根系在淹水缺氧时，乙醇酸途径增强以保持根系的正常生理功能。11、植物光合作用与呼吸作用有何区别与联系？答：光合作用呼吸作用区别部位含有叶绿体或光合片层的细胞所有活细胞条件光照有无光照均可原料CO2、H2O有机物、O2产物有机物、O2CO2、H2O能量转变制造有机物，储存能量分解有机物，释放能量联系①ADP和NADP+这两种物质在光合作用和呼吸作用中共用。②光合作用的碳循环与呼吸作用的戊糖磷酸途径基本上是正反反应的关系。③光合作用释放的O2可被呼吸作用利用，呼吸作用释放的CO2可被光合作用利用。12、为什么C4植物光合效率高于C3植物。答：（1）PEPcase（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）比Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）对CO2的亲和力大，导致a.C4植物的CO2补偿点低于C3植物。b.逆境下气孔关闭对C4植物光合作用的影响程度更小。（2）C4途径的存在使C4植物的光呼吸低于C3植物。（3）C4植物光呼吸产生的CO2经叶肉细胞时可被再利用，C3植物不能再利用光呼吸产生的CO2。13、C4植物与CAM植物在碳代谢上有哪些异同？答：（1）相同点：①固定与还原CO2的途径基本相同，二者都是由C4途径固定CO2，由C3途径还原CO2。②二者都是由PEPcase（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）固定空气中的CO2，由Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）羧化C4二羧酸脱羧释放的CO2。（2）不同点：C4植物是在同一时间（白天）、不同空间（叶肉细胞和维管束鞘细胞）中完成CO2的固定和还原。CAM植物是在不同时间（黑夜和白天）、同一空间（叶肉细胞）中完成CO2的固定和还原。14、C3途径（卡尔文循环）可分为哪几个阶段？各阶段的作用是什么？答：C3途径可分为以下三个阶段：（1）羧化阶段：该阶段进行CO2的固定。RuBP（核酮糖-1，5-二磷酸）在Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）的催化作用下与CO2反应生成3-PGA（3-磷酸甘油酸）。（2）还原阶段：利用同化力（NADPH、ATP）将3-PGA还原成3-GAP（3-磷酸甘油醛），即光合作用中第一个三碳糖。（3）更新阶段：光合碳循环中生成的3-GAP，经一系列转变，重新生成RuBP。在卡尔文循环中3分子CO2转变为1分子3-GAP的总反应式为：3CO2+9ATP+6NADPH+6H++6H2O→3-GAP+9ADP+9Pi+6NADP+15、试述光对C3途径（卡尔文循环）的调节。答：光对卡尔文循环的调节是通过调节酶活性实现的。在卡尔文循环中，有5种酶属于光调节酶，即Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）、FBPase（果糖-1，6二磷酸磷酸酶）、GAPDH（甘油醛-3-磷酸脱氢酶）、Ru5PK（核酮糖-5-磷酸激酶）、SBPase（景天庚酮糖-1，7-二磷酸酶）。光对酶活性的调节分为三种情况：（1）微环境调节：光驱动电子传递促使H+从叶绿体基质向类囊体腔转移，Mg2+则从类囊体腔向叶绿体基质转移。于是，叶绿体基质的PH值从7上升到8，Mg2+浓度增加。在较高的PH值和Mg2+浓度下，上述5种光调节酶活化。（2）效应物调节：FBPase、GAPDH、Ru5PK和SBPase四种酶通过Fd-Td系统（铁氧还蛋白-硫氧还蛋白系统）受光调节。（3）光对Rubisco的调节表现在以下几个方面：①光对Rubisco大小亚基的基因转录有影响。②光调节Rubisco的活性表现出昼夜节律变化。③光促进ATP的形成，Rubisco活化酶与ATP水解酶偶联而活化Rubisco。④光照有利于Rubisco活化酶的解离作用。16、试述生长素（IAA）促进细胞伸长的作用机理。答：（1）酸生长学说：IAA激活细胞质膜上的质子泵→活化的质子泵将细胞内的H+泵到细胞壁中→酸性条件下，细胞壁中某些多糖水解酶活化→细胞壁中多糖分子交织点断裂→细胞壁松弛→细胞水势下降，细胞吸水→细胞伸长。（2）基因活化学说：IAA与细胞质膜上的或细胞质中的受体结合→生长素-受体复合物诱发IP3产生，IP3打开细胞器的Ca2+通道，细胞质中的Ca2+水平增加→Ca2+进入液泡，置换出H+，H+活化细胞质膜上的ATP酶→蛋白质磷酸化→活化的蛋白质与生长素形成蛋白质-生长素复合物→蛋白质-生长素复合物诱导细胞核转录合成mRNA→合成构成细胞质和细胞壁的蛋白质→细胞伸长。17、试述生长素（IAA）极性运输的机理。答：化学渗透极性扩散假说：IAA在植物体内有两种存在形式，即阴离子型IAA-和非解离型IAAH。植物形态学上端细胞的基部有IAA-输出载体，细胞中的IAA-由输出载体运载到细胞壁，IAA-与细胞壁中的H+结合形成IAAH，IAAH再从下一个细胞的顶部扩散进入该细胞，或由IAA-H+共向转运体运入该细胞，细胞质PH值高，IAAH脱质子化，重新变成IAA-。如此重复下去，即形成极性运输。18、如何用实验证明生长素（IAA）具有极性运输的特点。答：（1）极性运输的概念：极性运输是指物质只能从植物形态学上端向植物形态学下端进行运输的运输过程。极性运输属于主动运输，需要载体和能量。（2）实验过程：①取2个胚芽鞘。②A胚芽鞘上端放置含有生长素的琼脂块，下端放置不含有生长素的琼脂块。③B胚芽鞘倒置，B胚芽鞘上端放置含有生长素的琼脂块，下端放置不含有生长素的琼脂块。④一段时间后，A胚芽鞘下端的琼脂块中出现生长素，B胚芽鞘下端的琼脂块中任然不含有生长素。上述实验即可证明生长素具有极性运输的特点。19、设计实验证明植物成花接受低温影响的部位和春化素的存在。答：（1）①植物成花接受低温影响的部位：茎尖生长点