植物生理练习题2

1、光合作用I:植物对光能的吸收与转换1. 叶绿素蛋白長如何进行分类的，它们各有何特点？如果按色素蛋白所含的叶绿素分类，则主要有两类叶绿素蛋白复合体：叶绿素a蛋白复 合体和叶绿素a/b蛋白复合体。这些蛋白复合体上还有胡萝卜素或叶黄素，主要起保护光合 系统的作用。1叶绿素a蛋白复合体叶绿素a蛋白复合体具有下列的一些共同性质： 结合叶绿素a,含有-胡萝卜素； 为高疏水性蛋白，与反应中心紧密连系； 它们的分子量一般高于叶绿素a/b复合体； 它们都是叶绿体基因编码的蛋白（而a/b复合体通常为核编码）。2叶绿素a/b蛋白复合体叶绿素a/b蛋白复合体又称聚光复合体或捕光色素蛋白复合体（Iight harves

2、ting COmPIeX,简称LHC）,它是类囊体膜上最丰富的蛋白复合体,LHC结合了叶绿素a总量的50% 和所有的叶绿素b, LHC不参与光化学反应，只起光能传递的作用。叶绿素a/b蛋白复合体也具有一些共同的性质： 结合叶绿素a和b； 分子量在2030kDa,并且由核基因编码； 光诱导合成，在黑暗中生长的植物缺失a/b复合体，在光下合成； 叶绿素a/b蛋白复合体具有某些共同的氨基酸序列，用免疫方法证明，一种a/b蛋白 复合体的抗体可以与其他Mb蛋白复合体有交叉反应，说明它们在结构上有共性，基 因序列分析的结果也表明它们具有某些同源的序列。2. 类囊体膜上的蛋白复合体的分布有何特点，这样的分布

3、特征与它们的功能有 什么联系？蛋白复合体在类羹体上的分布不仅是非均衡的，而且是动态的。蛋白复合体可以沿类羹 体膜侧向移动，待别是捕光色素蛋白复合体和细胞色素Cytbtlf复合物在基粒类羹体和基质 类囊体间的运动在光能的分配和电子的传递的调控中有非常重要的功能。3. 在类囊体反应中，涉及哪些蛋白复合体，它们的主要功能是什么？类曩体膜是光合作用中光庾应（电子传递和光合磷酸化）的结构基础，光能吸收的捕光 色素蛋白复合体、光系统I和光系统II,细胞色素方/复合体，ATP合成酶。光合电子传递链上的第一个蛋白复合体是光系统II。光系统II是多亚基的蛋白复合体, 它利用光能推动一系列的电子传递反应，导致水裂

4、解为氧和质子，释放出氧气，并将电子传 到质覘（PQ）O细胞色素bt,f复合体在PSlI和PSl光反应复合体间进行电子的传递，催化还原态的质 醒（PQHJ的氧化和质体蓝（PC）的还原；并与此偶联地把质子从类糞体的基质转移到类濮 体腔，建立起跨膜的PH梯度，形成合成ATP的动力；此外，它还有调节PSIl和PSl间能量 分配以及NADPH和ATP比例的功能。含铜的蛋白质。介于Cytb6f复合体和PSl之间的电子传递体。铜离子的氧化还原变 化传递电子。光系统I从质蓝素接受电子，利用光能推动电子传递，最终将电子传递到铁氧还蛋白。 铁氧化蛋白和铁筑化蛋白一NADP+还原酶，严格地说，铁氧还蛋白是光合电子传

5、递的最终 产物此外，铁氧还蛋白也参与循环电子传递。再者，铁氧还蛋白是C, N, S同化的中心，在碳同化中，铁氧还蛋白还与硫負还蛋白的还原有关4. 捕光色素蛋白LHClI的结构和功能是什么？LHCH的单体含有12个叶绿素分子（7个叶绿素a与5个叶绿素b）, 2个类胡萝卜索分 子。LHCIl的主要功能是进行光能的吸收和传递，提高捕光面积和捕光效率；此外，LHCll在 光能分配的调节以及光保护反应中也具有重要的作用。自然状态下有生理活性的LHCn是其三聚体。在三聚体形成过程中，首先形成单体，然 后形成三聚体。三聚体的形成与磷脂有关。叶绿素在LHCn中的排列保证了其间的适当距离 和角度，使能量可以在其

6、间高效地传递。5. 在光合生物中存在哪两类光反应中心，它们有何共同的特点，它们又有何各 自特点？高等植物的电子传递链的过程中有两个光反应系统，即PSll和PSh这两个光反应系 统具有一些共同的特点，例如它们核心都是由两条对称的多肽组成，它们都利用'特殊对” 的叶绿素分子作为中心色素分子或原初电子供体，它们的原初电子受体是一个叶绿素或去镁 叶绿素分子，等等，说明这两个光反应中心可能具有共同的进化来源。这两个光反应中心也有一些完全不同的特点，它们具有不同的最终电子受体，PSll的最 终电子受体是质醒，而PSl的最终电子受体是 OffO（Ferredoxin） O因此可以将它们分 为两类光反

7、应中心：typeT光反应中心和type-11光反应中心。6. 如何证明植物中存在两个串联的光反应系统？需氧光合生物具有两个光反应中心的发现最初来自观察到红降和双光增益的现象。 EnIerSon发现当用波长在68Onin以上的光照射时，虽然在叶绿素吸收的有效围，但光合作用 的量子产率却急剧下降，称为红降现象（图6.9）。如果在引起红降的光照（如70Onm）的同 时，在外加一个短波的光照（如68Onm）,则量子效率可以提高并且有增益，称之为双光增 益（图6. 10）o红降和双光增益的现象说明了在光合系统中存在两个相互串联的光反应中心7. 光系统II如何进行水的氧化，其中涉及哪些关键装置，氧气的释放

8、步骤如 何？光系统II是多亚基的蛋白复合体（图6. 13）,它利用光能推动一系列的电子传递反应， 导致水裂解为氧和质子，释放出氧气，并将电子传到质 （PQ）O光系统II推动的反应可以 表示为：光+PSII2H20+2PQ 0,+2PQIL在水氧化的化学过程中，水被氧化、裂解，放出負气，需要2分子的水产生1分子的氧 气，其中有4个电子的传递，因此PSIl需要积累四个氧化等量物以便从两个水分子中提取 四个还原等量物（4e4H'）来产生一个氧气分子&细胞色素bsf复合体是如何使质子进行跨膜转移的？Q-循环模型认为：在细胞色素Hf上有两个覘的结合部位：一个是还原态（QH2）结合 和氧化

9、的部位，称为醒的氧化中心（Q“）；另一个是負化态的醒（Q）结合和还原的部位，称 为醒的还原中心（Q）。Q“位点在类曩体膜的囊腔一侧，而位点在类羹体膜的基质一侧。 此外，在细胞色素Zf复合体上的两个细胞色素b有所不同，一个称低电位的也，或血，与 Q。位点在同侧；另一个称高电位的bli,或5,与Q位点在同侧。当QH,在Q,位点被氧化时， 第一个电子经QHz-RFe-SfCytf-PC途径（亦称高电位电子传递途径）进行传递，而它的 第二个电子则经低电位电子传递途径传递，即QlL-Cyt b （b1.）-细胞色素b （5）。QH失 去两个电子的同时，将两个质子释放到类囊体腔中，被氧化成Q。被还原的5把

10、Qr位点的Q 还原为半醒阴离子Q ,在下一次QHz电子传递时从基质获取将Q还原为QH,这样，每2 个QH,在Q,位点氧化就会有4个电子进行传递，2个经高电位电子传递途径将PC还原，另两 个传递到Q位点产生1个QH2,同时，向类羹体腔中释放4个质子，从基质吸收2个质子。 这就是一个Q-循环，其总的效果是：氧化1分子QH，为Q,向前传递2个电子，跨膜运转4 个质子。9. ATP合成酶長如何进行ATP的合成的？化学渗透学说认为：电子传递钱的各组分在产生ATP的膜系统中的分布是不对称的，电子在 电子传递体的传递过程起着质子泵的作用，因而在膜的两侧形成了 PH梯度（ApH）及电位 梯度。在这个梯度的驱动

11、下，质子穿过膜上的ATP酶复合物流回到基质，其能量促使DP 和Pi合成ATP。变构学说认为：在ATP形成过程中，与ATP合成酶活性密切有关的F。的3个 亚基各 具一定的构象，分别称为紧（tight）、松弛（IOOSe）和开放（open）,各自对应于底物的结 合、产物形成和释放等三个过程。构象的相互依次转化是和质子的通过引起 亚基的旋转相 偶联的。当质子顺质子电化学梯度流过F。，使亚基转动，亚基的转动引起亚基的构象 依紧一松弛一开放的顺序发生改变，使ATP得以合成并从催化复合体上释放。具体说，ADP 与Pi与开放状态的亚基结合；在质子流的推动下亚基的转动使亚基转变为松弛状态 并在较少的能量变化情

12、况下，ADP与Pi自发地形成ATP,再进一步转变为紧状态；亚基继 续变构成松弛状态，使ATP被释放，并可以再一此结合ADP与Pi进行下一轮的ATP合成。 在ATP的整个合成过程中，主要耗能的步骤是ATP的释放，而非ATP的合成。10. 什么長光能分配的状态I和状态II,植物是如何实现光能在两个光系统间 的平衡分配的？完整叶绿体膜在光下与Mg2 ATP保温可诱导捕光色素蛋白LHCH磷酸化，同时使吸收的 激发能有利于向PSl分配，即诱导状态II；而在暗中这一过程可逆转，已磷酸化的LHCII发 生脱磷酸化，同时激发能有利于向PSll分配，即诱导状态I。天线移动假说认为：捕光的天线蛋白LHCIl礎酸化

13、后，会从PSIl分布的基粒类囊体的垛 叠区向PSI分布的基质类曩体移动，因此扩大了 PSl的捕光面积，使吸收的光能更多的向 PSl分配；反之，当LHCI【脱磷酸化后，则从基质类囊体向基粒类曩体垛叠区移动，其结果 是扩大了 PSll的捕光面积，使吸收的光能更多的向PSll分配11. 什么是光抑制，植物体进行光保护的机制有哪些？光抑制（PhOtOinhibitiOn）是指多余光能对光合作用产生抑制作用，使光合作用的呈 子效率下降的现象。在光合生物在进化的过程中，产生了多层次的光保护机制首先，植物通过各种方式减少光能的吸收，以达到降低光破坏的目的。叶片是光能吸收 的主要器官，减少叶面积，在叶表面形成

14、叶毛或表面物质，改变叶与光的角度等都可以降低 光能的吸收。例如在高光照的地区，植物叶片常较小；在干燥、高光照的沙漠地区，一些植 物的叶变态为刺（当然这和水分平衡也是有关的）。一些植物叶的表面形成叶毛结构，形成 角质或腊质层不仅可以减少水分的散失，而且也可以减少光的吸收。植物细胞中有过氧化氢酶、过氧化歧化酶、抗坏血酸还原酶、谷胱甘肽还原酶、抗坏血酸氧化酶等酶系统，可以使氧自由基、过氧化物等失活，防止对植物细胞的破坏。植物中的 酚类化合物、类胡萝卜素等可以直接淬灭单线态負。当叶绿素吸收光能较多时，非光化学淬灭就会增加而使多余的激发能通过其他途径被消 耗掉。光合作用（II）:光合碳同化1. 卡尔文循

15、环中的主要酶促反应及其生理意义是什么？1CH2OPQ32- *CO,4-0 _LH-3C-OHH-4C-OH5CH1OPO52"RUBP1CH2OPO32- 脱一/一枕.3C-OO不稳定的酶结合中间物1CH2OPO32- h-2C-*CO2 OH严H-4C-OHCH2Oro3-3磷酸甘油酸?上部?下部?图7-3核胡糖一1, 5二磷酸竣化酶催化的竣化反应2. 说明FUbiSCO的特点及其对光合作用的重要性。核酮糖-15-二磷酸殺化酶/加氧酶（RUbiSCO）具有双重功能：既能使RUBP与C02起竣化 反应，推动C3碳循环；又能使RUBP与02起加氧反应而引起C2氧化循环即光呼吸。3.

16、叶绿体类囊体膜PH值和Mg姑浓度在光暗条件下如何变化？对光合碳循环的 意义？RUbiSCo被C02与Mgr舌化，叶绿体间质中和Mg"浓度有光暗的变化，光驱动Ir从 间质到类曩体的羹腔，间质中PH从7变化到8左右，这是rubisc。催化反应的最适pH。伴 随Ir进入曩的是MQ从羹腔到间质中，RUbiSCO与结合而活化。光下，rubisco活化酹经硫氧还蛋白活化后水解ATP,使rubisco构象变化、释放RUBP 后才能通过结合COz与而活化（图7-4）o CO?结合到rubisc。大亚基活性位点的赖氨酸 的氨基上，形成氨基甲酸LyS-NH- CO2,这样再迅速结合到上面去，此时酶构象发

17、生 变化而具催化功能（图7-5）o然后rubisco才能依次结合RUBP和C（E催化竣化反应。4. 比较光合作用碳代的G途径和Q途径。G途径途径场所叶绿体基质竣化叶肉细胞细胞质 固定维管束鞘细COz受体RUB PPEP关键酶RUbiSCOPEPC和RUbiSCO最初产物PGOA5. 说明光对光合酶的调节及其意义。虽然co,同化不直接需要光，但由于需要的同化力来自光反应，而且重要的酶都是光活 化的，所以在暗中，由于缺乏同化力ATP与NADPH,催化固定COd的酶不活跃，加之气孔关 闭，CO,减少，因而光合作用、包括CO?同化的卡尔文循环不能继续进行。6. 光呼吸有什么特点？说明C2循环和G循环的

18、关系。在光呼吸碳氧化循环中，乙醇酸、乙醛酸、甘氨酸等均为C2化合物，因此，光呼吸碳 負化循环又称为C?循环。rubisco具拨化和加氧双重催化活性，RUBP的竣化或加氧间的竞 争使光合碳固定效率降低，所以在叶片中的光合碳代实际上是卡尔文循环与光呼吸碳負化循 环整合平衡的结果，卡尔文循环能独立运转，而光呼吸碳氧化循环却依赖于卡尔文循环中 RUBP的再生。两个环间的平衡主要决定于三个因子：rubisc。的动力学特性、底物COz与的浓度和 温度。rubisco的底物CO?与6竞争同一活性位点，互为抑制剂，酶催化反应的方向决定于 CO2 比值。在提供相同CO,与02浓度条件下rubisco与Cai的亲

19、和性比与Oi的亲和性高几 十倍，但是在自然环境空气中，竣化反应仅为加氧反应的3倍，显然，提高CO?浓度可明显 抑制光呼吸。当温度升高时，提高了 rubisc0与O2的亲和力，的吸收增加，表现光呼吸增 加7.从植物结构与功能的统一来比较Cs. C4. CAM植物的光合作用特性。特性G植物G植物CAM植物代表植物典型旳温带植物， 小麦，菠菜，大豆， 烟草典型旳热带，亚热带植 物，玉米，高粱，甘蔗， 菟属典型的早地殖物，仙人 掌，兰花，龙舍兰，肉 质叶片解剖结构维TM#R细胞彳、友 达,左片绿体，彳又 叶肉细胞中一种类 型叶绿体。型的叶绿体。维管束鞘细胞不发达， 叶肉细胞中有大液泡。叶绿素a/b约3

20、:1约4： 1小于3： 1碳同化途径一条G途径在不同细胞中存在G和 C,二条途径在不同时间的二条途径最初COz受体RUBP细胞M CF PEP；维管束鞘细胞中RUBPO暗中PEP；光下RuBP催化C02竣化反应 的酶活性高rubisco酶活性在叶肉细胞中有荷 PEPC酶活性；在维管束 鞘细胞中有髙rubisco 活性。暗中有高PEPC酶活性； 免下看高rubisco酶活 性。光合初产物PGA草酰乙酸苹果酸暗中苹果酸；光下PGA光呼吸高光呼吸低光呼吸低光呼吸光合最适温（°C）较低，约1530较高，约304735光饱和点1/41/2日照锂厦下饱和強光卜小易达到光饱杠 状态同心植物Ca补偿

21、点（1 L1）高C（补偿点（4070）低CO2补偿点（510）5,晚上对C（有高度 亲和程光合速率(iC0j mol m ' S )10 2525 5013煞腾系数及耐旱性大（450950） 耐旱性弱小(250350)S旱光照卜:150600； 暗中：80100,极耐旱光合产物运输速率相对慢相对快不一定光合津冋化年（ m - d l）2030 40变化较大8. 在植物细胞中，蔗糖和淀粉是怎样合成的?光合作用中，在叶绿体间质中形成的礎酸丙糖经叶绿体被膜上的隣酸转运器与无机磷交 换进入细胞质(见图7-7),磷酸二務丙耶!与磷酸甘油醛在醛缩酶催化下形成果糖一1,6二 W (F-1.6-P),

22、再由果糖一 1,6二礎酸酯酶催化水解形成.-6- (F-6-P),再在 磷酸葡萄糖异构酶与变位酶催化形成葡萄糖一6 磷酸与葡萄糖一1 一磷酸(G-I-P)O在UDPG 焦磷酸化酶(UDP glucose PyrOPhOSPhOrylaSe)催化下，形成LlDPG和焦磷酸。UDPG是葡 萄糖的转移体，可将葡萄糖转移到F-6-P上，形成蔗糖。9. 给出一般植物光合作用光强曲线图并加以说明。图中曲线表示，植物在暗中不进行光合作用，可以测得呼吸释放的CO?量，随光强增 加，光合速率迅速上升，当达到某一光强，叶片光合速率等于呼吸速率时，即吸收的COd与 释敖的C02相等，此时测定表观光合速率为零，这时的

23、光强称为光补僅点(Iight CO叩ensation POint)O生长在不同环境中的植物光补偿点不同，一般来说，阳生植物光补 偿点较高，约为10'20 Inolm' s *；阴生植物的呼吸速率较低，其光补偿点也低，约为 广5 mol m2s所以在光强有限条件下，植物生存适应的一种反应是低光补偿点，即 能更充分地利用低强度光。10. 从光合作用机理上来讨论影响光合作用的各种环境因子。在农业生产中，当选用一定品种后，光合速率主要受光照、Co2、温度、水分、矿质营 养等环境因子的影响。光对光合作用的影响：阳生植物的叶片厚，栅栏组织细胞长而且层数多，而阴生植物叶 片较大且薄。阴生植物

24、叶片叶绿体具有较大的基粒与更多的片层结构；每个反应中心含更多 的叶绿素分子，有较高的叶绿素b/a比值；其PSll反应中心与PSI反应中心量为3:1,而 阳生植物为2:1。阳生植物叶片叶绿体中含更多的可溶性蛋白，尤其是rubisc。和叶黄素循 环成份，因而能更充分利用同化化力、有更高的碳同化能力。光合作用也与光质有关，在可见光谱围，不同波长的光的光合量子效率不同。由于叶 绿体色素的吸收高峰在红光和兰紫光部分，所以在能量相等时，红光、兰光效率高于黄绿光。11. 按功能列出与光合作用有关的矿质元素。氮素营养状况不同的叶片的光合速率与其RUbiSCO的活性密切相关；K+不足时会使RUbiSC。竣化活性

25、降低。Ca2+直接与光合放02有关，并且影响气孔的运动。12. 在生产实践中如何应用光补偿点、光饱和点、CO?补偿点、CO?饱和点的知识？植物的光补偿点和光饱和点随其它环境条件变化而变化。当COz浓度增高时，光补偿点 降低而光饱和点升高；温度升高时，光补偿点升高。植物的光补偿点和光饱和点显示了植物 叶片对强光和弱光的利用能力，代表了植物的需光特性和需光呈，即可利用光的上下限。在 选用某地区栽培作物品种及正确选择间种、套作的作物以及林带树种搭配方面，在决定作物 的密植程度方面有重要的参考价值。要想提高产量，从光量方面可考虑如何降低作物的光补 偿点，而提高作物的光饱和点，以最大限度地利用日光能。不

26、同植物的C02饱和点与补偿点不同，特别是G植物和G植物有较大的区别。一般G 植物的CO?饱和点比G植物低。G植物的CO2补偿点也比G植物低(图7-23)。如G植物小 麦的CO?补偿点约为50 1L'左右；而。植物玉米的C0?补偿点约0-5 1I?。因此，在 低C0,浓度时，G植物的光合效率高于G植物。为什么G植物与G植物的C0,补偿点会有如 此大的区别？主要在于他们固定C0,的竣化酶不同，G植物的PEPC与叶肉细胞胞质中的HCO$ 的亲和力较高，而且经苹果酸形成而浓缩CO?,降低了维管束鞘细胞中的光呼吸，因而能更 充分地利用低浓度CO?进行光合作用，所以Co,补偿点明显低于G植物。C0

27、2补偿点也受其它环境因素的影响，在温度升高、光照较弱、水分亏缺等条件下，C02 补偿点上升，光合作用下降。在温室栽培中，加强通风、增施CO?可防止植物出现CO?'饥 饿”；在大田生产中，增加有机肥，经土壤微生物分解释放CO2,能有效地提高作物的光合效 率。13. 冬季在温室中栽培蔬菜，采取哪些农业措施来提高植物的光合速率？延长照光时间，适当增加光强。14. 作物光能利用率不高的原因有哪些？怎样提高作物群体光能利率？第八章植物的呼吸代及能量转换1、什么長呼吸作用？测量植物呼吸作用的指标有哪些？呼吸作用又称为呼吸代。植物的呼吸代是指植物以碳水化合物为底物，经过呼吸代途径 降解，产生各种中间

28、产物和能量，供给其他生命活动过程之需要。呼吸作用的生理指标呼吸商：呼吸底物在呼吸过程中所释放的co?的量和吸收的的量间的比值称为翹亶 (respiratory quotient,简称 RQ):放出的CO,摩尔数呼吸商(R.Q ) = 8.2吸收的6摩尔数呼吸强度又称呼吸速率(respiratory rate),是指单位重量的呼吸材料，在单位时间 进行呼吸所消耗的任或释放的C0,数量。2、植物如何进行淀粉和蔗糖的降解？淀粉水解为葡萄糖过程涉及多种酶的催化，其中最主要有三种酶，即-淀粉酶、- 淀粉酶和淀粉礎酸解酶。只有-淀粉酶可以作用于完整的淀粉粒。-淀粉酶随机地作用于 直链淀粉和枝链淀粉的1,4

29、-键使淀粉粒分解。对于直链淀粉-淀粉酶可以将其最终水解为 含有两个葡萄縫的麦芽糖。-淀粉酶作用于淀粉的非还原端将淀粉水解为-麦芽糖。淀粉磷酸解酶从淀粉的非还原端开始分解淀粉，产生葡萄糖-1 -磷酸。枝链淀粉的分枝是由各种去分枝酶(debranching enzyme)进行水解的。主要有三类： 枝链淀粉酶(PUllUIanase),异构淀酶(isoamylase)和限制性糊精酶(1 imit dextrinase) 经这些酶作用脱去分支的淀粉可以进一步被淀粉酶或淀粉磷酸解酶分解。淀粉水解产生的麦 芽糖经麦芽糖酶催化水解产生2分子的葡萄糖。植物中淀粉分解为六碳糖的过程发生在叶绿体和淀粉体中。在植物

30、中蔗糖可以经两条途径分解。细胞质中的蔗糖被蔗糖合成酶(SUCrOSe SynthaSe)分解。蔗糖合成酶利用UTP将蔗糖 分解为果糖、UDP-葡萄糖和无机磷酸。蔗糖水解的另一途径是利用蔗糖酶(invertase)将 蔗糖水解为果糖和葡萄糖。3、比较植物和动物的糖酵解和三浚酸循环，说明其不同之处。4、丙酮酸是如何进入线粒体并进行氧化反应的？丙爾酸是通过丙酮酸转运器(PyrUVate trans locator)输入线粒体基质的。丙酮酸进 入线粒体基质后，经丙酮酸脱氢酶系催化，氧化脱竣产生NADH、CO2和乙酸；乙酸通过硫酯 键与辅酶A (CoA)结合，形成乙酰辅酶A。5、什么長氯化磷酸牝？氧化磷

31、酸化的基本过程長如何进行的？6、什么長交替途径，它是如何进行的？除了 NADH和FADFL的电子传递途径之外，大多数植物具有交替途径(alternative pathway),进行氧的还原。这一途径对氤化物、迭氮化物和一氧化碳等抑制NADH和FADFL 的电子传递途径的抑制剂不敏感。因此也称抗氤呼吸或氤不敏感呼吸、抗霉素A不敏感呼吸、 負肪酸敏感呼吸等等。一般认为，交替途径与NADH和FADH2的电子传递途径的分支点在泛醒。由于正常的NADH 和FADH的电子传递途径从泛醒往下主要是一些细胞色素电子载体，因此也可将之称为细胞 色素途径(CytOChrOmePathway)。而在交替途径中，电子

32、可能从泛醒传递给一种黄素蛋白， 然后通过交替氧化酶再传递到氧7、植物体中有哪些非线粒体的末端氣化体系？多酚氧化酶，抗坏血酸氧化酶，过氧化物酶和过氣化氢酹，乙醇酸負化酶体系。8、什么是化学渗透学说？化学渗透学说认为：电子载体在线粒体膜的几何分布使得当电子进行传递时，质子会跨 膜进行转移，从线粒体基质转移到膜间隙。由于线粒依膜对质子是不通透的，因此可以建立 起跨膜的质子电化学势梯度(ProtOneleCtrOChenliCal gradient)或者也可以称为质子动 (PrOtOn motive force)：P=E-ZpH 8.5其中AE为跨线粒体膜的电位差，膜外为正而膜为负；Z=2. 303R

33、T/F (在25cC时约为 59)； ZkpH为跨膜的质子浓度差(PH差)。9、ATP是如何合成的？结合转化机制认为：在ATP的合成过程中，主要耗能的步骤是ATP的释放，而非ATP 高能键的形成；亚基上有核昔酸的结合位点并具有开放(open).松弛(IOOSe)和紧(tight) 三种构象，Fl的3个 亚基分别处于不同的构象并分别对应于底物(ADP和PJ的结合. 产物形成和释放等过程；当质子顺质子电化学梯度通过时，会引起 亚基的旋转，结果引起 3个 亚基构象的依次转化，完成ADP和Pi的结合，ADP和Pi的高能磷酸键的合成，并使ATP 得以从催化复合体上释放。10. 植物的呼吸代途径有哪些调控

34、位点?第十章韧皮部运输与同化物分配1、如何证明植物体中的同化物运输長通过韧皮部运输的？早期植物学家所做的树皮环割的观察。由于树木的韧皮部在树的树皮部分而木质部在树 的树干部分，如果将树木或枝条茎部的一圈树皮用手术完全除去，这样韧皮部就会被完全截 断而木质部依然畅通。被环割的树或枝条通常可以在相当长时间正常生活，环割以上的叶的 煞腾照常进行，但是环割以下部位的树皮逐渐枯竭死去，而环割以上部位的树皮则仍然健康, 在环割部位上方的树皮会逐渐膨大起来，这是由于在树叶中生产的同化物的运输被阻断并在 环割处积累所致。据此可以推测光合作用生产的同化物主要是在韧皮部中进行运辙的。利用放射性同位素示踪的方法可以

35、更加精确地证明同化物是在韧皮部进行运辙的。带放 射性同位素的物质可以通过多种途径引入植物体，例如可以在叶面或切除叶片的叶柄直接饲 喂带有放射性同位素的蔗糖，也可以用含有放射性碳同位素的CO,饲喂待定叶片，利用植物 光合作用固定C02将放射性同位素引入植物体。比较常用的方法是饲喂同位素Cai的方法。 经植物叶光合作用固定co?的作用，放射性同位素被转化到光合同化物中，因此光合同 化物的运输可以通过对其放射性的监测进行研究。对于同位素的监测有放射性测定仪和放射 性自显影等方法。利用放射性同位素的方法已经证明同化物的运输是在植物韧皮部进行的。2、筛管和伴胞各有哪些类型，它们各有哪些形态解剖上的特征？

36、被子植物的筛管分子是高度分化的细胞。成熟的筛管分子是细长的筒状细胞，直径约 2040m,长度为IOO500m。成熟筛管分子中缺少许多正常细胞具有的细胞黠，例如细胞 核、高尔基器、液泡、核糖体以及微管和微丝等，但是筛管分子仍然有一些线粒体和滑面质 网。筛管分子首尾相接串联在一起形成一个''管道”，称为筛管(SieVe tube)。筛管中筛管 分子的端壁上形成多孔的特化筛域叫筛板(SieVe Plate) 0筛板是在筛管分子分化过程中逐 步形成的。在筛管分子的分化过程中，相邻筛管分子间胞间连丝扩大，胞间连丝扩大的部位 会发生脐肮质的沉积并逐步突破细胞壁的中胶层形成穿孔，即筛孔。筛孔

37、的孔径可达O. 5m 或更宽，筛孔面积约占筛板总面积的50%。裸子植物中的筛分子是筛胞。筛胞的特化程度不如被子植物的筛管分子。筛胞也是细长 的简形细胞，长度可达Imn1,筛胞的两端成斜面，不具备筛板，筛孔区通常在两侧。筛胞中 没有P-蛋白存在。由于筛胞间没有直接的通道相连，因此同化物在裸子植物筛胞的运输机 制可能与被子植物筛管分子的运输机制完全不同。在成熟叶片的小叶脉伴胞至少具有三种类型，普通伴胞(Ordinary COmPaniOn cell)、 转移细胞(transfer CeII)和中间细胞(intermediary Cell)普通伴胞 普通伴胞具有叶绿体，叶绿体中有发育完好的类曩体。普

38、通伴胞除了与筛 管分子之间有大量胞间连丝之外，在其他部位很少有胞间连丝。这些细胞中的物质必须通过 质外体途径进入伴胞，再进一步进入筛管。转移细胞 转移细胞与普通伴胞类似，也仅与筛管分子间具有大量胞间连丝，但是转 移细胞具有另一个显著的待征，即转移细胞的细胞壁向形成许多指状突，特别是那些不与筛 管分子相邻的壁。细胞壁的这种突使转移细胞与质外体空间的接触面积极为扩大，增加了细 胞跨膜运输的能力。中间细胞 中间细胞的叶绿体不含淀粉，类曩体常发育不完全，细胞中有大量的小液 泡。中间细胞最重要的待征是与周围细胞，特别是和鞘细胞间有大量的胞间连丝相联系。因 此中间细胞的功能是通过共质体途径吸收溶质。3、P

39、蛋白是指哪一类蛋白，它们的可能功能是什么？P-蛋白在筛管分子中可以有多种存在形式，例如管状、丝状、颗粒状、结晶状等等，这 些存在形式往往与植物种类和筛管分子的成熟程度相关。在幼嫩的筛管分子中，P-蛋白在细 胞质中形成扭曲盘绕的球形或纺锤形蛋白结构，称为P-蛋白体(P-PrOtein body) o细胞成 熟后，P-蛋白形成管状或丝状的结构。P-蛋白的功能可能是防止筛管中汁液的流失。在筛管常需要维持较大的压力用于筛管的 集流运输。当筛管发生破裂或折断时，筛管的压力会将筛管汁液挤出筛管因而造成营养物质 的流失，如果不把受伤的筛管堵住，植物就可能会因"血流不止”而死亡，因此，筛管的及 时堵

40、漏是很重要的。在筛管发生断裂时，P-蛋白会随汁液流动并在筛板处堵塞通道从而防止 汁液的进一步流失。4、什么是同化物运输的源和库，源库间的同化物运输存在哪些规律？遞(SoUrCe)是指生产同化物以及向其他器官提供营养的器官，例如绿色植物的成熟叶 片、种子萌发时的子叶或胚乳组织；而库(Sink)是指消耗或积累同化物的接纳器官，例如幼 叶、根、花、果实、种子等。'源”和“库”是相对的概念。源库运输的规律1)就近运输；2)向生长中心运输；3)优先在有维管束相连接的源库间运输；4)维管束的 并接(anastomosis)。5、什么是压力流动学说？有哪些研究证据支持该学说？压力流动学说认为筛管的液

41、流是靠源端和库端渗透势所引起的膨压差所建立的压力梯度 来推动的。在源端韧皮部进行溶质的装载，溶质进入筛管分子后细胞渗透势下降同时水势也 下降，于是木质部的水沿水势梯度进入筛管分子，筛管分子的膨压上升；另一方面，在运输 系统的库端，由于韧皮部的卸出，库筛管分子的溶质减少，细胞渗透势提高，同时细胞水势 也提高，这时韧皮部的水势高于木质部，因此水沿水势梯度从筛管分子回到木质部，引起筛 管分子膨压的降低。这样就在源端和库端形成膨压差。由于源一库端的膨压差，筛管中的汁 液沿压力梯度从源向库运动。筛管中汁液的运动本身并不需要能量，但是在源库端进行的装 载和卸出则是消耗能量的。能量主要用于建立和维持源库两端

42、的压力差。韧皮部的运输机制如果符合压力流动学说，就必须具备以下条件：1筛管间的筛孔必须是开放的利用快速冷冻和固定技术得到的电镜结果表明筛管分子中P-蛋白常位于筛管分子的外 周或者分布在整个管腔，位于筛孔的P-蛋白沿孔道或以疏松的网状分布。在葫芦科、甜菜、 豆类等许多植物中都观察到这样的筛孔的开放状态。这些观察结果是符合压力流动学说的。 最近利用共聚焦显微镜技术对蚕豆WCia冷尿)中筛管分子在活体状态下荧光分子的运输 过程进行了观察，结果表明筛管孔道在活体中是开放的。2在同一筛管中没有双向运输的发生对于筛管分子中运输方向的观察一般是通过在筛管中装入示踪物如荧光染料，然后报据 示踪物的运动方向来确

43、定筛管集流的方向。常常可以观察到示琮物在茎的不同维管束中沿不 同方向的运动。因此目前对筛管分子中物质运输方向的观察结果是支持压力流动学说的。3. 筛管运输本身并不需要能量一些可以耐受短期低温的植物比如甜菜，使其叶柄的一段处于1°C的低温，这时组织的 呼吸被抑制了 90%,而韧皮部的运输在受到暂短的抑制后可以逐步恢复到正常水平。把南 瓜(Cucurbita PePo)叶柄置于100%的氮气和黑暗条件下，运输部位的有氧呼吸被完全抑制 但是运输过程依然进行。因此造成运输抑制的原因可能是筛孔的堵塞而非不能满足运输的能 量需求。4. 在源端和库端存在膨压差对源端和库端筛管分子的膨压可以进行直接

44、测定，根据目前所得到的源库端膨压的测定 值，我们可以发现源端总是具有比库端更高的膨压值。源端和库端筛管分子的膨压值也可以通过从渗透势和水势计算得到源库两端所需的膨 压差值是0. 12到0. 46MPaO因此源库端存在的膨压差是足以推动筛管集流的运行的。6、什么長韧皮部的装载？韧皮部的装载包括哪些途径和类型？韧皮部装载途径及类型和参 与装载的细胞的结构和所运输的糖的种类有何关联？韧皮部装载(Phloenl Ioading)包括光合产物从成熟叶片中叶肉细胞的叶绿体运送到筛 管分子-伴胞复合体的整个过程，其中包括三个步骤：第一个步骤是光合作用产物从叶绿体 外运到细胞质。在白天，光合作用生产的磷酸丙糖

45、从叶绿体外运到细胞质，然后转化为蔗糖; 在夜里，叶绿体中的淀粉水解为葡萄糖，之后被运送到细胞质并转化为蔗糖；第二个步骤是 蔗糖从叶肉细胞运输到叶片小叶脉的筛管分子-伴胞复合体附近。这个过程往往只涉及几个 细胞的距稱，因此也称为短距离运l (ShOrt-di stance transport)；第三个步骤是筛管分子 装载(SieVe element IOading),即蔗糖进入筛管分子-伴胞复合体的过程。韧皮部装载可以通过质外体途径也可以通过共质体途径。韧皮部装载类型是和小叶脉伴胞类型、筛管分子一伴胞复合体与周围细胞间胞间连丝的 密度以及糖的运输形式等因素相关的。首先取决于伴胞类型和筛管分子-伴

46、胞复合体与周围细胞胞间连丝的密度。普通伴胞和 转移细胞除了与筛管分子间有大量胞间连丝外，与周围的其他细胞缺少胞间连丝的连络，因 此光合产物进入筛管必须经过质外体的途径。而中间细胞与周围细胞间有大量的胞间连丝存 在，因此光合产物可以经过共质体的途径进入筛管。筛管分子-伴胞复合体与周围细胞胞间连丝的密度在不同植物种属中有相当大的差异。 一般可以根据其密度的大小分为类型1、类型2a和类型2b,即有大量胞间连丝存在，有中 等密度的胞间连丝存在和几乎无胞间连丝存在三种类类。不同类型间胞间连丝的密度差异约 有10倍，从类型1到类型2b的差异可达1000倍。韧皮部装载的途径还与所运输糖的形式有关。以蔗糖为同

47、化物运输形式的植物种属大多 数都利用质外体韧皮部装载途径，这些植物在小叶脉的伴胞类型通常为普通伴胞或转移细 胞，在筛管分子-伴胞复合体与周围细胞间很少有胞间连丝，为类型2b。例如甜菜，许多豆 科植物等。而具有共质体韧皮部装载途径的植物种属除蔗糖外还运输棉子糖、水糖等多聚糖, 这类植物的小叶脉通常具有中间细胞类型的伴胞，在筛管分子-伴胞复合体与周围细胞之间 有大量的胞间连丝，为类型1.例如锦紫Coleus bIumei).西葫芦(CUCUrbita PePO)和甜 瓜(CUCUrniS IneId)等。在同一植物中可以有混合的装载途径，例如寡糖通过共质体装载而蔗糖通过质外依装 载，不同的糖通过不

48、同途径平行地进入不同的筛管分子-伴胞复合体。不同的韧皮部装载途 径还可以发生在不同等级的叶脉中，质外体途径的韧皮部装载发生在较高等级的叶脉中，共 质体途径的韧皮部装载发生在较低等级的叶脈。因此，韧皮部的装载可能还有其他的类型和 装载机制有待我们去揭示。7、在不同的装载途径中，糖是如何被运出和运入细胞或在细胞间进行运输的？质外体途径中质子泵将质子泵出细胞，在质外体中形成较高的质子浓度，建立起细胞外 的质子梯度。质外体中的质子趋向于向细胞扩散，在细胞膜上的特殊载体可以利用质子的顺 电化学梯度的扩散将细胞外的溶质蔗糖与质子共同转运至细胞，这种运输方式称为蔗糖一质 子同向运输(SUCrOSe-PrOt

49、On SymPOrt)或共运输(COtranSPOrt)。聚合物陷阱模型认为：共质体途径中叶肉细胞光合作用中产生的蔗糖和肌醇半乳糖昔通 过胞间连丝从维管束鞘细胞扩散进入中间细胞后，在中间细胞中蔗糖被用于合成棉子糖和水 糖因而被消耗掉，这样就维持了蔗糖从维管束鞘细胞到中间细胞的顺浓度梯度的运输，同时 由于合成的棉子糖和水精具有较大的分子量而无法通过扩散经胞间连丝回到维管束鞘细胞， 而中间细胞和筛管分子间的胞间连丝的较大通透性可以允许中间细胞中合成的棉子糖和水 糖扩散进入筛管分子，这样被运输的糖(棉子糖和水糖)在中间细胞和筛管分子中就会提高。8、什么是韧皮部的卸出？植物体如何进行同牝物卸出？9、什

50、么長光合作用产生的同化物的配置，同化物的配置受哪些因素的调控？ 植物将光合固定的碳转移到不同代途径的调节作用称为配置(allocation) o10、什么是同化物的分配？源和库之间的关系如何影响同化物的分配？植物体中有规律的光合同化物向各库器官输送的模式称为分配(PartitiOning)。源叶的代受库需求的调节：虽然库器官对同化物的需求最终要依赖于源叶的光合作用， 但是库的需求对源叶的代有非常重要的调节作用。光合叶中同化物(淀粉、蔗糖和己縛)是否发生积累可能是联系库需求和光合作用的重要 因素。其可能的作用机制有以下几方面：(1) 磷酸的可利用性当库需求降低时，光合作用可能会由于叶绿体中磷酸浓

51、度的降低而 受到限制。当库需求低时，蔗糖的合成会降低，可用于通过磷酸转运器与叶绿体中磷酸丙糖 交换的磷酸就会减少。(2) 糖的调节作用高水平的糖会使许多光合作用的酶的转录速度和基因表达降低。如 前所述，较长期源库比例的改变会引起源细胞代的变化，这个变化的时间进程是和基因表达 的变化相一致的。植物的生长、分化和发育1. 植物与动物生长发育特点的主要区别是什么？植物发育是从胚胎发生开始的，胚胎构成了植物体的基本轮廓，建立了植物生长发育的基 本模式；同时还形成了植物持续生长所需要的分生组织，使成年植物可以继续繁衍新的器官 和组织。与动物发育不同的是，植物发育是一个持续进行的过程。本章将讨论植物根和茎

52、中分生 组织的分裂特性，以及控制这些分生细胞的分裂方向的各种因素。2. 简述植物生长、分化和发育的概念植物的生长(growth),是指植物在体积、重量、数目等形态指标方面的増加，是一种 量的变化。植物分化(CIifferentiatiOn)是指植物细胞在结构、功能和生理生化性质方面 发生的变化，是二？反映细胞之间区别的质的变化。而所谓O (development),则是植物 生长和分化的总和，3. 何谓植物细胞分裂周期？周期素(CyCIin)和周期素依赖蛋白激酶(CDK)是如何控制 细胞周期的？4.植物细胞分化的四步模式長什么？举例说明。一般地，植物细胞的分化应该有下述四个事件的顺序发生：1、

53、诱导细胞分化信号的产 生和感受；2、分生细胞特征基因的关闭以及分化细胞特征基因的表达；3、形成分化细胞结 构和功能的基因表达；4,前述基因表达导致的细胞结构和功能上的分化成熟。植物维管细 胞的分化过程，较好地反映了上述细胞分化的四步模式。在拟南芥中，皮层薄壁细胞接受生长素信号后，诱导同型异源框基因(homeobox gene) AMB-8的叢达。已知同型异源框基因是与器官分化密切相关的基因，是分化细胞的特征基 因。该类基因编码转录因子蛋白，调节细胞分化所需的下游基因的表达。在植物导管分子细 胞分化过程中，已经得到鉴定的这类下游基因有编码蛋白酶的基因和编码核酸酶的基因，这 两类基因的产物参与导管

54、分子最后成熟时的细胞自溶过程。可以看出，在导管分子的分化过程中，表现出典型的四步模式，依次是诱导信号生长素的 产生和感受、分化细胞特征基因ATHB-8的产生、分化所需的功能基因如蛋白酶基因和核酸 基因的产生，最终导致细胞自溶形成成熟的导管分子。5.什么是极性？为什么说极性是植物细胞分化的基础？举两例加以说明。所谓(polarity),是指植物器官、组织或细胞在形态结构、生化组成以及生理功能 上的不对称性。植物细胞的极性是基因表达控制的，同时也与该细胞在组织的位置有关。另外，各种环 境条件，如光照梯度、温度梯度甚至电势梯度的影响，也会改变细胞极性，彫响其分裂方向 和分化方向。例如墨角藻(FIJC

55、US)的大小砲.子在海水中结合生成的合子(ZygOte)最初缺 乏细胞壁，完全是一个无极性的球形细胞，但是在由上而下的单向光线的照射下，合子形成 后的几个小时之便形成了以细胞单向钙离子流为特征的极性(图11-4),此时改变光线照射 方向可以改变细胞极性的方向，但是1014小时后，细胞壁形成，细胞细胞骨架的固定作 用将细胞分为两极：叶极(thallus POIe)和根极(rhizoid POIe)O随后发生的第一次分 裂也是不均等分裂，形成原叶细胞(thallus Cel 1)和根细胞(rhizoid CelI)O 6.什么是位置效应？试举例说明。7. 植物胚胎发育的三个阶段是什么？胚胎发生的第

56、一阶段为球形胚(globular stage embryo)阶段(图11-7D),受精卵进 行精确的同步分裂形成一个对称的多细胞球；第二阶段为心形胚(heart Stage embryo)阶 段(图11-7E and F),在球形胚一端的两侧发生快速的细胞分裂，形成两个对称的子叶原 基，构成一个两侧对称的心形胚；第三阶段为鱼雷形胚(torpedo Stage embryo)阶段(图 11-7G),胚轴开始伸长，子叶原基进一步发育，形成鱼雷形胚。8. 植物胚胎发育过程中建立的三个植物生长发育的基本模式是什么？植物胚胎发生过程中奠定的植物生长发育的基本模式，首先是植物器官的径向构造模式 (radi

57、al StrUCtUre pattern)；其次是植物的轴向发育模式(axial developmental Pattern): 最后是将来分化发育各种植物器官的初生分生组织(Primary meristems)。植物生长物质与植物发育1. 植物激素、植物生长物质、植物生长调节剂的定义是什么？植物生长物质(Plant growth SUbStanCeS)是指一些小分子化合物，它们在极低的浓 度下頑奇応書兀影响植物的生长发育等生理功能，包括天然存在的植物源激素和人工合成 的植物生长调节剂。植物生长调节剂(Plant growth regulator),即那些在农业和园艺生产中使用的一些 化合物，这些化合物在微量使用的情况下,对植物生理过程具有显著的调节作用。植物激素是植物源产生的有机化合物，在极低浓度的条件下，对植物的生理过程发生显 著的影响。2. 活性生长素的结构特征是什么？从化学结构上看，具有生长素生物活性的化合物的分子结构特征有如下三点：1、具有 一个芳香环，2、具有一个竣基侧链，3、芳香环和浚基侧链之间有一个芳香环或氧原子间隔。3. 生长素生物合成有几种类型？色氨酸依赖途径和非色氨酸依赖型合成途径。4. 什么是生长素的极性运输？生长素极性运输的机理如何？试设计