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问答题1、将植物细胞分别放入纯水和1mol/L蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？正常情况下植物细胞水势为负值，将植物细胞放在纯水中，纯水的水势为0，故植物细胞会吸水，渗透势、压力势及水势均上升，细胞体积变大；当吸水达到饱和时，细胞体积达最大，水势最终变为0，渗透势和压力势绝对值相等、符号相反，各组分不再变化。当植物细胞放于1mol/L蔗糖溶液中时，由于细胞的水势大于蔗糖溶液的水势，因此细胞放入溶液后会失水，渗透势、压力势及水势均减小，体积也缩小，严重时还会发生质壁分离现象。如果细胞处于初始质壁分离状态，其压力势为0，水势等于渗透势。2、从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理？答：水，孕育了生命。陆生植物是由水生植物进化而来的，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。可以说，没有水就没有生命。在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4个方面：水分是细胞质的主要成分。细胞质的含水量一般在70~90%，使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。水分是代谢作用过程的反应物质。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。水分能保持植物的固有姿态。由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。同时，也使花朵张开，有利于传粉3、在栽培作物时，如何才能做到合理灌溉？要做到合理灌溉，就需要掌握作物的需水规律。反映作物需水规律的指标有需水量和水分临界期。作物需水量和水分临界期又因作物种类、生长发育时期不同而有差异。合理灌溉则要以作物需水量和水分临界期为依据，综合考虑土壤含水量、作物形态指标（叶、茎颜色、长势、长相）和生理指标（叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势、气孔开度等）制定灌溉方案，采用先进的灌溉方法（如喷灌、滴灌）及时地进行灌溉。同时还要注意灌溉的水温、水质及灌溉量。4、设计一个证明植物具有蒸腾作用的实验装置？取一个广口瓶，瓶中装一定量的清水。取与瓶相配的橡皮塞，橡皮塞上打一孔，孔径与待测枝条相同。选取生长健壮的枝条，在水中将枝条基部剪去一段（以防空气进入导管），迅速插入橡皮塞的孔中，在孔的周围涂上凡士林，以防漏气，盖紧橡皮塞。将枝条用干燥的不透水的透明尼龙薄膜袋套住并扎紧，放在阳光充足的地方，一段时间后观察袋内是否有水珠出现及瓶内水量是否减少。5、无土栽培技术在农业生产上有哪些应用？无土栽培可以替代天然土壤的功能，能为植物提供更好的水肥气等根际环境。无土栽培技术目前主要应用于蔬菜、食用菌、花卉和药用植物等的栽培以及牧草、果树和树苗的生产。A反季节蔬菜、优质蔬菜和食用菌的栽培。如高产、早熟、优质的番茄、黄瓜等蔬菜的栽培。B花卉栽培。多用于草本或木本花卉的栽培，其特点是花朵较大、鲜艳、品质优且花期较长。C药用植物的栽培。主要是名贵草本药物的栽培。D在家庭庭院中应用。在庭院、阳台或楼房顶层上利用无土栽培技术养花、栽培蔬菜等。E在戈壁滩、盐碱地、沙漠等土壤严重退化或受到严重污染不适宜生产蔬菜和花卉的地区，无土栽培则是最有效的栽培技术。6、植物对水分和矿质元素的吸收有什么关系？是否完全一致？植物根系吸收水分和吸收矿物质是相互依赖又相对独立的过程，两者有一定的联系，但不存在直接的依赖关系。相关性表现在：A矿物质要溶于水后才能被植物吸收和运输，根系吸水时，溶于水中的矿质元素的一部分会进入植物体内，并随蒸腾流运输到植株各部分，但矿物质不是由水分顺便“带进”植物体内的；B根系对矿质的吸收能引起根部的水势降低，有利于水分进入根部；C水分的蒸腾产生蒸腾拉力，有利于溶于水中的矿质元素的吸收和运输。相互独立性表现在：A根系吸收水分与吸收矿质的机制不同，吸收水分一般是以被动吸收为主，而矿质吸收则以主动吸收为主，有选择性和饱和效应；B植物吸收矿质元素的量与吸收水分的量不成比例关系；C两者的运输方向不同，水分主要被运输到叶片用于蒸腾消耗，而矿质元素一般运输到生长中心供生长。7、细胞吸收水分和吸收矿质元素有什么关系？有什么异同？答：关系：水分在通过集流作用吸收时，会同时运输少量的离子和小溶质调节渗透势。相同点：①都可以通过扩散的方式来吸收。②都可以经过通道来吸收。不同点：①水分可以通过集流的方式来吸收。②水分经过的是水通道，矿质元素经过的是离子通道。③矿质元素还可以通过载体、离子泵和胞饮的形式来运输。8、试比较PSⅠ和PSⅡ的结构及功能特点？PSⅡ的颗粒大，直径约17.5nm，主要分布在类囊体膜的叠合部分。受敌草隆（DCMU，一种除草剂）的抑制。其光化学反应是短波光反应（P680，chla/chlb的比值小，即chlb的含量较高，主要吸收短波光），主要特征是水的光解和放氧。PSⅠ的颗粒较小，直径约11nm，主要分布在类囊体膜的非叠合部分。不受敌草隆的抑制。其光化学反应是长波光反应（P700，chla/chlb的比值大，即chla的含量较高，主要吸收长波光），主要特征是NADP+的还原。PSⅠ的生理功能是吸收光能，进行光化学反应，产生强还原剂，用于还原NADP+,实现质体蓝素到NADP+的电子传递。PSⅡ生理功能是吸收光能，进行光化学反应，产生强氧化剂，使水裂解释放O2，并把水中的电子传至醌。9、光合作用的碳同化有哪些途径？试述水稻、玉米、菠萝的光合碳同化途径有什么不同？光合碳同化的类型：C3途径；C4途径；CAM(景天科酸代谢)途径:水稻为C3途径：C3途径是碳同化的基本途径，可分为羧化、还原和再生三个阶段。每同化1个CO2要消耗3个ATP与2个NADPH。初产物为磷酸丙糖，它可运出叶绿体，在细胞质中合成蔗糖，也可留在叶绿体中合成淀粉而被临时贮藏。C3途径中固定CO2的酶为Rubisco，它的活化需要CO2与Mg2+的参与。Rubisco具有羧化与加氧双重功能，O2和CO2互为羧化反应和加氧反应的抑制剂。玉米为C4途径：固定CO2的最初产物是苹果酸或天冬氨酸等四碳二羧酸，C4途径需经过两种光合细胞，即在叶肉细胞的细胞质中，由PEPC催化羧化反应，形成C4二羧酸，C4二羧酸运至维管束鞘细胞脱羧，释放的CO2再由C3途径同化。根据形成C4二羧酸的种类以及参与脱羧反应的酶类，可将C4途径分为NADP-ME、NAD-ME和PCK三种亚类型。菠萝味CAM途径：其光合最初产物是四碳化合物(草酰乙酸），CAM途径的特点是：晚上气孔开启，在叶肉细胞质中由PEPC固定CO2，形成苹果酸；白天气孔关闭，苹果酸脱羧，释放的CO2由Rubisco羧化。10、从光合呼吸的代谢途径来看，光呼吸有什么意义？光呼吸在生理上的意义主要有：1.回收碳素，维持C3光合碳还原循环的运转。2.防止O2对碳同化的抑制，减轻Warburg效应。3.防止强光对光合机构的破坏作用。4.消除乙醇酸对细胞的毒害作用。5.氮代谢的补充11.通过学习植物水分代谢、矿质元素和光合作用知识之后，你认为怎样才能提高农作物的产量。答：合理灌溉。合理灌溉可以改善作物各种生理作用，还能改变栽培环境，间接地对作用发生影响。合理追肥。根据植物的形态指标和生理指标确定追肥的种类和量。同时，为了提高肥效，需要适当的灌溉、适当的深耕和改善施肥的方式。光的强度尽量的接近于植物的光饱和点，使植物的光合速率最大，最大可能的积累有机物，但是同时注意光强不能太强，会产生光抑制的现象。栽培的密度适度的大点，肥水充足，植株繁茂，能吸收更多的CO2，但同时要注意光线的强弱，因为随着光强的增加CO2的利用率增加，光合速率加快。同时，可通过人工的增加CO2含量，提高光合速率。使作物在适宜的温度范围内栽植，使作物体内的酶的活性在较强的水平，加速光合作用的碳反应过程，积累更多的有机物。12、试比较1mol蔗糖在有氧和无氧条件下生成的ATP数目有什么不同？蔗糖在消化系统的作用下分解为葡萄糖和果糖。在有氧的条件下，可以产生30*2=60个ATP,在无氧的条件下，产生2*2=4个ATP.13、植物的光合作用与呼吸作用有什么关系？区别：1、光合作用以CO2、H2O为原料，而呼吸作用的反应物为淀粉、己糖等有机物以及O2；2、光合作用的产物是己糖、蔗糖、淀粉等有机物和O2，而呼吸作用的产物是CO2和H2O；3、光合作用把光能依次转化为电能、活跃化学能和稳定化学能，是贮藏能量的过程，而呼吸作用是把稳定化学能转化为活跃化学能，是释放能量的过程；4,、在光合过程中进行光合磷酸化反应，在呼吸过程中进行氧化磷酸化反应；5、光合作用发生的部位是在绿色细胞的叶绿体中，只在光下才发生，而呼吸作用发生在所有生活细胞的线粒体、细胞质中，光处、暗处都能进行；6、光合作用H2O中的氢主要转移到NADP+形成NADPH，呼吸作用有机物的氢主要转移到NAD+形成NADH；7、光合作用产生的ATP和NADPH主要用于糖的合成过程，呼吸作用产生的ATP和NADH用于细胞的各种需能代谢过程。联系：1、两个代谢过程互为原料与产物，如光合作用释放的O2可供呼吸作用利用，而呼吸作用释放的CO2也可以被光合作用所同化；2、光合作用的卡尔文循环与呼吸作用的戊糖磷酸途径基本上是正反对应的关系，它们有多种相同的中间产物，催化糖之间相互转换的酶也是类似的；3、在能量代谢方面，光合作用中供光合磷酸化产生ATP所需的ADP和供产生的NADPH所需的NADP+，与呼吸作用所需的ADP和NADP+是相同的，它们可通用。14、光合磷酸化和氧化磷酸化有什么异同？特征相同点不同点光合磷酸化氧化磷酸化进行部位均在膜上进行类囊体膜上线粒体内膜上形成ATP部位均有ATP复合酶，能形成ATP在膜外侧形成在膜内侧形成电子传递体位置均有一系列电子递体在光合链上在呼吸链上能量状况均有能量转换来自光能激发，贮藏能量来自底物分解，释放能量与H2O的关系均与H2O有关是H20的光解是H2O的生成质子泵均有质子泵PQ穿梭，将H+泵到膜内UQ穿梭，将H+泵到膜外15、分析下列措施并说明它们有什么作用？（1）将果蔬贮存在低温下。作用：降低呼吸效率，因为呼吸速率高会大量消耗有机物，呼吸作用放出水分会使果蔬的贮藏环境湿度增大，发生“出汗”，呼吸放出的热量还会反过来促使呼吸增强，同时高温、高湿的环境使微生物迅速繁殖，最后果蔬变质。（2）小麦、水稻、玉米、高粱等粮食贮藏之前要晒干。作用：是为了降低种子的含水量以达到安全含水量，降低呼吸速率，减少消耗，保持品质。（3）给作物中耕松土。作用：增加土壤中的O2含量，使植物根系进行正常呼吸作用。（4）早春寒冷季节，水稻浸种催芽时，常用温水淋种和不时翻种。作用：常用温水淋种是为了增加温度，满足种子发芽时呼吸作用所需温度条件，时常翻种的目的是保持种子发芽条件的一致和通气，增加氧气供应，使呼吸作用顺利进行，便于种子发芽。16、请设计一个证明植物具有呼吸作用的试验？将植物放置于密闭的玻璃罩内，用放射性同位素标记玻璃罩内的氧分子，遮光处理一天，避免光合左右影响，一天后会发现罩内空气中的二氧化碳分子中的氧原子上发现放射性同位素标记，即可证明。17、如何理解植物体内有机物分配的“库”与“源”之间的关系？源是制造同化物的器官，而库是接收同化物的器官，源与库共存于同一植物体，相互促进，相互依赖，相互制约。库与源在植物生理代谢和产量形成中是不可分割的统一整体，作物要高产，需要库源的相互适应，协调一致，相互促进，库大会促源，源大会促库；库小会抑制源，源小库就不会大，高产就困难。作物产量形成的源库关系有三种类型，即源限制型、库限制型和库源互补型。增源于增库均能达到增产目的。库是植物产量物质基础，是决定植物产量的关键。