植物生理学(整理)

植物生理学

第一章 植物的水分生理

束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分 自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分 水势：水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得商。

渗透势：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水水势的水势下降值。

压力势：指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果，与引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。

质外体途径：指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。 共质体途径：指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。

渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。

根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。

证明根压的两个现象 伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象 吐水：从未受过伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象 蒸腾作用：指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶子），从体内散失到体外的现象。 蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。

蒸腾比率（TR）：植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO2的物质的量比值 水分利用效率(WUE)：WUE是TR的倒数。 内聚力学说：以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。 水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。 蒸腾作用的生理意义

蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力

矿物盐类要溶于水中才能被植物吸收和在体内运转

蒸腾作用能够降低叶片的温度

水分生理包括水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出三个过程

自由水占总水量的比例越大，植物代谢越旺盛。束缚水占总水量的比例越大，植物抗性越大。

水分散失的两种方式：

1.以液体状态散失：2.以气体状态散失：影响气孔运动的因素：光照、水分、温度、CO2、脱落酸

1.将植物细胞分别放在纯水和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？

答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，各项指标都降低。

2.从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理

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。

4.水分是如何进入根部导管的？水分又是如何运输到叶片的？

答：进入根部导管有三种途径：质外体途径:\跨膜途径:\共质体途径:\

这三条途径共同作用，使根部吸收水分。 根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。 运输到叶片的方式：蒸腾拉力是水分上升的主要动力，使水分在茎内上升到达叶片，导管的水分必须形成连续的水柱。造成的原因是：水分子的内聚力很大，足以抵

抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分不断上升。

5.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？

保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。 保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。 保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。

6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？

细胞壁的厚度细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。

不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。

7.气孔运动的机理（K+、苹果酸、蔗糖）

影响气孔运动的渗透物质代谢有三条途径：

①伴随着K+的进入，苹果酸和Cl-也不断进入，以维持电中性；②淀粉水解或通过卡尔文循环形成的中间产物转变为蔗糖（同时也形成苹果酸）；③叶肉细胞产生的蔗糖，从质外体进入保卫细胞；

第二章 植物的矿质营养

矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化。

大量元素：植物需要量较大的元素。

微量元素：植物需要量极微，稍多即发生毒害的元素。

溶液培养：是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。

透性：细胞膜质具有的让物质通过的性质。

选择透性：细胞膜质对不同物质的透性不同。

胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。

被动运输：转运过程顺电化学梯度进行，不需要代谢供给能量。

主动运输：转运过程逆电化学梯度进行，需要代谢供给能量。

单向运输载体：能催化分子或离子单方向地顺着电化学势梯度跨质膜运输。

生物固氮：某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。

诱导酶：是指植物本来不含某种酶，但在特定外来物质的诱导下生成的酶。

单盐毒害：溶液中只有一种金属离子时，对植物有毒作用的现象称为单盐毒害 离子拮抗：若在单盐溶液中加入少量其它盐类（不同族金属盐类），单盐毒害现象就会消除，这种离子间能够互相消除毒害的现象，称离子拮抗。

总之，离子或分子的跨膜运输有5种方式，即简单扩散、通道运输、载体运输、离子泵运输和胞饮作用。

影响根部吸收矿物元素的条件：温度、通气状况、溶液浓度、氢离子浓度

1.植物必需元素的三条标准

1.完成植物整个生长周期不可缺少的

2.在植物体内的功能是不能被其他元素代替的，植物缺乏该元素时会表现专一的症状，并且只有补充这种元素才会消失

3.这种元素对植物体内所起的作用是直接的，而不是通过改变土壤理化性质、微生物生长条件等原因所产生的间接作用。

2.必需矿质元素在植物体内的生理作用的四个方面：

1.细胞结构物质的组成成分。

2.植物生命活动的调节者，参与酶的活动。

3.起电化学作用，即离子浓度的平衡、氧化还原、电子传递和电荷中和。

4.作为细胞信号转导的第二信使

3.植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？如何用实验方法证明植物生长需这些元素？

答：分为大量元素和微量元素两种：

大量元素：C H O N P S K Ca Mg Si 微量元素：Fe Mn Zn Cu Na Mo P Cl Ni 实验的方法：使用溶液培养法或砂基培养法证明。通过加入部分营养元素的溶液，观察植物是否能够正常的生长。如果能正常生长，则证明缺少的元素不是植物生长必须的元素；如果不能正常生长，则证明缺少的元素是植物生长所必须的元素。

4.植物细胞通过哪些方式来吸收溶质以满足正常生命活动的需要？

(一) 扩散

1.简单扩散：溶质从高浓度的区域跨膜移向浓度较低的邻近区域的物理过程。

2.易化扩散：又称协助扩散，指膜转运蛋白易让溶质顺浓度梯度或电化学梯度跨膜转运，不需要细胞提供能量。

(二) 离子通道：细胞膜中，由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。

(三) 载体：跨膜运输的内在蛋白，在跨膜区域不形成明显的孔道结构。

(四) 离子泵：膜内在蛋白，是质膜上的ATP 酶，通过活化ATP 释放能量推动离子逆化学 势梯度进行跨膜转运。

(五) 胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。

第三章 植物的光合作用

光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2 和水，制造有机物质并释放氧气的过程。 荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色。

光反应：必须在光下才能进行的，由光引起的光化学反应。

碳反应：在暗处或光处都能进行的，由若干酶所催化的化学反应。

光和单位：由聚光色素系统和反应中心组成。

聚光色素：没有光化学活性，只有收集光能的作用，将光能聚集起来传给反应中心色素。包括绝大多数的色素。

原初反应：指光和作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程。

红降：当光波波长大于685nm（远红光）时，虽然光量子仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降，这种现象被称为红降。 增补效应：在红远光的条件下，如补充红光，则产额大增，比这两种波长的光单独照射的总和还多，因这两波长的协同作用而增加的光合效率的现象 光和磷酸化：是指在光合作用中由光驱动并贮存在跨类囊体膜的质子梯度的能量把ADP 和磷酸合成为ATP 的过程。

光和速率：单位时间、单位叶面积吸收CO2 的量或放出O2 的量，或者积累干物质的量。

卡尔文循环：CO2 的受体是一种戊糖，CO2 的固定的出产物是一种三碳化合物。 C4 途径：CO2 固定最初的稳定产物是四碳化合物。

景天酸代谢途径：植物在夜间气孔开放，利用C4 途径固定CO2，形成苹果酸，贮存在液泡中，白天气孔关闭，将夜间固定的CO2 释放出来，再经C3 途径固