植物生理学

《植物生理学》第七版课后习题答案

第一章 植物的水分生理

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。

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：光合作用同化每摩尔CO2所需蒸腾散失的水的摩尔数。

水分利用率：指光合作用同化CO2的速率与同时蒸腾丢失水分的速率的比值。

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。

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。 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.水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的？答：通过膜脂双分子层的间隙进入细胞。膜上的水孔蛋白形成水通道，造成植物细胞的水分集流。植物的水孔蛋白有三种类型：质膜上的质膜内在蛋白、液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白，其中液泡膜的水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。

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：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。跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。共质体途径：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。

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？

答：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？

答：细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%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。

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。 转运蛋白：包括两种通道蛋白和载体蛋白。

通道蛋白：横跨两侧的内在蛋白，分子中的多肽链折叠成通道，内带电荷并充满水。

载体蛋白：跨膜的内在蛋白，形成不明显的通道，通过自身构象的改变转运物质。

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。

同向运输器：指运输器与质膜外的H结合的同时，又与另一分子或离子结合，同一方向运输。

反向运输器：指运输器与质膜外侧的H结合的同时，又与质膜内侧的分子或离子结合，两者朝相反的方向运输。

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。