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张继树《植物生理学》各章问题与解答第二章植物的水分代谢（一）名词解释自由水:细胞组分之间吸附力较弱，可以自由移动的水。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。水势:水势是每偏摩尔体积水的化学势（差）即水溶液的化学势（μw）与同温同压同一体系中纯水的化学势（μw0）之差除以水的偏摩尔体积所得的商。蒸腾拉力：蒸腾拉力是指由于地上枝叶的蒸腾作用所产生的力量传到根而引起植物吸水，这种吸水的动力称为蒸腾拉力，或蒸腾牵引力。根压：由于根系的生命活动使植物产生吸水并使水分沿导管上升的力量。永久萎蔫系数：植物刚好发生永久萎蔫时,土壤当中存留的水分含量,以土壤干重的百分率表示。此时的土壤水分是植物不可利用的水，称无效水。蒸腾系数（需水量）:蒸腾系数（需水量）：transpirationcoefficient植物每制造1克干物质所消耗的水量，是蒸腾效率的倒数。植物的蒸腾系数一般在125~1000之间蒸腾效率：植物每消耗1千克水所生产干物质的克数，或植物在一定时间之内干物质累积量与同期所消耗的水量之比。水分临界期：植物对水分不足最敏感、最容易受到伤害、对产量影响最大的时期。（三）问答题1．如何理解“有收无收在于水力这句话？高等绿色植物一切的有机物都来自于光合作用，农业生产的产品都直接或间接地产物，如果没有水，植物体就不能进行光合作用，因而，就提不到作物的收成。1，植物组织水分接近饱和时，光和最强，水分降低时，光合作用最低；严重缺水时，植物体叶子萎缩，光合作用的面积减少，此时及时灌溉，叶子会恢复原来水平，但光合速率却难以恢复；缺水时气孔保卫细胞渗透式降低，气孔开度减少，阻碍CO2的吸收；缺水时，淀粉酶的水解能力加强，光合产物输出较慢，对光合作用启反馈抑制作用，有促进呼吸作用；严重缺水时，光合膜受损，RUBISCO活性下降，羧化效率下降；PS2受损，电子传递和光和磷酸化活力降低。2．典型细胞水势由哪些部分组成？种子水势主要由什么组成？见P354．一个细胞放在纯水中其体积和水势及其各组分如何变化？见p365．把一株大树的枝叶剪去一半，对树木蒸腾有何影响？由于枝叶减少，蒸腾面积减少，但是通风条件改善，根系吸收面积没有发生变化。1蒸腾速率增大2，蒸腾总量取决于枝叶减少造成的蒸腾量的减少与蒸腾速率的比值。6．试述气孔运动的机制及影响因素。气孔运动的机制：1淀粉糖转化学说，气孔保卫细胞内有叶绿体，在光下进行光合作用，消耗CO2，导致细胞内PH增加，此时，淀粉磷酸化酶向正向反应，淀粉水解为多个葡萄糖分子，保卫细胞溶质增加，水势降低，保卫细胞吸水，气孔开放，黑暗中，光合作用停止，细胞内PH降低，葡萄糖合成淀粉，水势升高，细胞失水，气孔开放2，K离子积累学说，保卫细胞同光光合作用，形成ATP，活化质膜ATP-K离子泵，是钾离子主动吸收到保卫细胞内，K离子进入的同时，CL离子也进入，保持细胞内的电中性，因此细胞内水势降低，细胞吸水，气孔开放，黑暗中，K离子从保卫细胞内扩散出去，细胞水势升高，失去水分，气孔关闭3，苹果酸代谢学说，保卫细胞内的钾离子有三分之二是被苹果酸中和的，保卫细胞利用CO2的同时，PH升高，活化PEP羧化酶，催化PEP与CO2形成草酰乙酸，并进一步被NADPH还原成苹果酸，苹果酸解离成氢离子和苹果酸根，在H\K离子泵作用下，氢离子和钾离子交换，保卫细胞内钾离子浓度增加，水势降低，气孔开放影响气孔运动的因素：1，光，气孔一般是在光下开放，黑暗中关闭，光对气孔的调节主要与光下保卫细胞进行光合作用有关，降低CO2的浓度和光和磷酸化促进细胞吸收离子2，2，温度，其控制柚子一定温度下才会开放，且在此温度下气孔的开放程度与温度成正比3，3，CO2的浓度，其浓度高时，气孔关闭，浓度降低时，气孔开放4，4，水分，水势降低，气孔开放5，风，风过大，植物体蒸腾作用过强，细胞失水较多，气孔关闭10．如何区别主动吸水与被动吸水、永久萎蔫与暂时萎蔫？见P38；暂时萎蔫：对植物生命活动的危害不大，经过夜晚或遮阴灌溉以后可以恢复常态的情况永久萎蔫：缺水严重，引起根毛死亡，即使补充水分，植物仍不能恢复正常。第三章植物的矿质营养与氮素营养（一）名词解释水培法：又称溶液培养法，在已知成分的营养液中栽培植物的方法。砂培法：用洗净的石英砂、珍珠岩或蛭石作为支持物，加入营养液来培养植物的方法。离子的主动运输（吸收）原初主动运输：指直接利用ATP水解能量或利用吸收的光能才推动的运输次级共转运:以质子驱动力作为驱动力的分子或离子运转。单盐毒害：任何植物，若在单一盐溶液中培养，即使该盐的阴阳离子都是植物的必需元素，最终会导致植物受害死亡，这种单一盐溶液对植物的毒害现象称为单盐毒害离子拮抗：在单盐溶液中加入少量其它离子，就会减弱或消除毒害，离子间这种相互消除毒害的现象称为离子拮抗生理酸性盐见P88生理碱性盐见P88重复利用：已参加到生命活动中去的矿质元素，经过一个时期后也可分解并转运到其他部位，再次加以利用。（二）问答题1．植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？用什么方法根据什么标准来确定？见P63；P64；P622．试述N、P、K、Ca和Fe、B、Zn的生理作用及其缺乏病症。N：1，是蛋白质，核酸，磷脂的主要成分，2，许多酶的辅基或辅酶的成分，如FAD,NADP,NAD,3，是某些植物激素和维生素的成分4，叶绿素的成分缺乏叶绿素，植物生长迟缓，矮小，枝叶变黄，甚至干枯P：1,和2,同氮素，3，是ATP,ADP的成分4，参与糖的代谢，如在光合作用中，糖的合成，转化，大多是在磷酸化下进行的5，对氮素的代谢，脂肪转化，6，对分根，分蘖有作用，由于有合成糖和转化糖的作用，对块根，块茎有作用分蘖减少，花过脱落，成熟延迟，叶片不正常的暗绿色或紫红色K:1，作为多种酶的活化剂2，促进糖类的合成，促进将糖类运输到贮藏器官3，是构成细胞渗透式的主要成分4，对气孔开放有直接作用，茎秆柔弱，易倒伏，抗旱，抗寒性降低，叶片变黄，叶缘干枯，生长缓慢，叶片呈杯状弯曲CA:1，钙是植物细胞壁胞间层果胶酸钙的成分，缺钙时，细胞不能分裂，2，钙离子作为磷脂膜中磷脂和蛋白质连接的桥梁，具有稳定膜结构的作用3，抗病4，与草酸形成草酸钙，消除过量草酸对植物的伤害5，是一些酶的活化剂缺钙时，顶芽，幼叶初期成淡绿色，后来叶子尖端成钩状，随后坏死，FE：1，是许多酶的辅基，如细胞色素氧化酶等2，叶绿素合成3，豆科植物根瘤菌中血红蛋白幼芽缺绿为黄白色，下部叶片仍是绿色B：1，花粉形成，花粉管萌发，受精有关2，糖类的代谢和转运3，促进根系发育小麦华而不实，棉花蕾尔不花，根尖，茎尖停止生长，侧根，侧芽大量繁殖，ZN:小叶病3．下列化合物中含有哪些必需的矿质元素。叶绿素碳酸酐酶细胞色素蛋氨酸硝酸还原酶多酚氧化酶ATP辅酶ANADNADPIAA4．植物缺素病症有的出现在顶端幼嫩枝叶上，有的出现在下部老叶上，为什么？举例加以说明。见P755．植物根系吸收矿质有哪些特点？见P879．试分析植物失绿（发黄）的可能原因。植物呈现绿色是因其细胞内含有叶绿体，而叶绿体中含有绿色的叶绿素的缘故。因而凡是影响叶绿素代谢的因素都会引起植物失绿。其可能原因有：（1）营养元素：氮和镁都是叶绿素的组成部分，铁、锰、铜、锌等则在叶绿体的生物合成过程中有催化功能或其他间接作用。因此，缺少这些元素时都会引起缺绿症，其中尤以氮的影响最大，因此叶色的深浅可以作为衡量植株体内氮素水平高低的标志。（2）光：光是影响叶绿体形成的主要条件。从原叶绿素酸酯转变为叶绿素酸酯需要光，而光过强，叶绿素反而会受光氧化而被破坏。（3）温度：叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响很大。叶绿素形成的最低温度约是2C，最适温度约为30C，最高温度约40C。高温和低温都会使叶片失绿。高温下叶绿素分解加快，褪色更快。（4）氧：缺氧能引起Mg-原卜啉或Mg-原卜啉甲酯的积累，影响叶绿素的合成。（5）水：缺水不但影响叶绿素的生物合成，而且还促使原有叶绿素加快分解。此外，叶绿素的形成还受遗传因素控制，如水稻、玉米的白化苗以及花卉中的斑叶不能合成叶绿素。第四章植物的光合作用（一）名词解释量子效率：每吸收一个光量子所能放出氧分子数或固定CO2的分子数红降现象与爱默生效应：用小球藻为材料研究不同波长光的光合效率时，发现当光的波长大于685nm（远红光）光合效率显著降低，这种在远红光下光合作用的量子产额急剧降低的现象称为红降现象。用大于685nm的远红光照射小球藻的同时，若补加一个短波红光（650nm），则光合作用的量子产额急剧增大，而且其量子产额大于两种波长的光单独照射的量子产额总和。这种效应称为双光增益效应或爱默生效应。荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈翠绿色，在反射光下呈红色（叶绿素a为血红色，叶绿素b为棕红色）的现象。光补偿点：指当光合速率与呼吸速率相等时，外界的光强度。光饱和点：在光照强度较低时，植物的光合效率随光强的增加而增加，但当光强达到一定值时，光合速率不再增加，这种现象称为光饱和现象，此时的光强度即是光饱和点。CO2补偿点：是光合作用所吸收的CO2量与呼吸释放的CO2量达到动态平衡时，外界环境中的CO2浓度。CO2饱和点：当空气中的CO2浓度增加,光合速率会提高，但当CO2浓度增加到一定值时，光合速率不再升高，这时外界CO2浓度称为CO2饱和点。光抑制：当光合机构接受的光能超过它所能利用的量时，光会引起光合活性的降低。这个现象就是光合作用的光抑制。光能利用率：是指单位土地面积上植物通过光合作用形成的有机物中所含化学能占照射到该地面上日光能的百分数。（三）问答题4．光合作用可分为哪三大过程？各个过程中的能量是如何转化的？见P1127．为什么一般认为C4植物是高光效植物？C4植物光合作用既有C4循环，也有C3循环，在两个细胞中进行。实质上C4循环将CO2以C4二羧酸形式转移至维管束鞘细胞中，这样维管束鞘细胞中CO2浓度较高，促进了C3循环。所以，C4植物的光合效率高。C4循环起了一个CO2泵的作用，在低的CO2浓度时，形成一个高于大气环境CO2浓度的微环境。8．光呼吸与暗呼吸本质上有何区别？为什么光呼吸总是与光合作用伴随发生？光呼吸有何生理意义？区别：（1）细胞定位：暗呼吸在一切活细胞的细胞质和线粒体中进行，光呼吸在叶肉细胞的叶绿体、过氧化体和线粒体中进行。（2）底物：暗呼吸为己糖，光呼吸为乙醇酸。（3）能量：暗呼吸伴有底物水平磷酸化和氧化磷酸化而产生ATP，光呼吸则无ATP产生，反而消耗ATP。（4）中间产物：暗呼吸尤其PPP中间产物丰富，光呼吸中间产物种类很少。（5）代谢途径：暗呼吸有多条途径（如EMP、TCAC、PPP），而光呼吸只有乙醇酸循环一条途径。（6）光：暗呼吸在有光、无光的条件下均可进行，而光呼吸只能在光下进行。（7）生理意义：暗呼吸是植物生命活动过程中物质代谢与能量代谢的中心，而光呼吸是植物对高光强和低二氧化碳浓度条件的一种适应，耗散掉细胞中过多的ATP，以防止光氧化对光合器官的破坏。意义:P1289．试述光、温、水、气及矿质元素对光合作用的影响。见P13310．造成作物光合作用“午休”现象有哪些可能原因？见P14012．作物栽培中合理密植注意通风透光的生理依据是什么？单位面积内光照强度越强则光合作用越大，干物质积累越多，反之在光照强度一定的情况下，吸收光的面积越大则光合作用越大，而在植物进行光合作用的时候是需要大量空气（主要是其中的二氧化碳）的，这样只有合理密植才能充分利用光照和二氧化碳来达到增产的目的。第五章植物的呼吸作用（一）名词解释呼吸链：呼吸链是指呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的（按照氧化还原电位高低排列）氢和电子传递体组成的电子传递途径，传到分子氧的总轨道，又称为电子传递链。末端氧化酶：能将底物的电子直接传递到分子氧的氧化酶类。在它的催化下激活分子O2，并与H+形成H2O。抗氰呼吸：将电子不经过细胞色素氧化酶，而通过对氰化物不敏感的交替氧化酶（AO）直接传递给分子O2的呼吸称为抗氰呼吸，其电子传递途径称为抗氰途径或交替途径（AP）。