《植物生理学》习题集答案

第一章植物的水分生理一、名词解释1.水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。2.水势：每偏摩尔体积水的化学势差，符号øw。3.渗透势：由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值，符号øð。用负值表示，又称溶质势（øs）。4.压力势：由于细胞壁压力的存在而增大的水势值，一般为正值，符号øｐ。5.衬质势：由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值，以负值表示，符号øm。6.内聚力学说：又称蒸腾流－内聚力－张力学说。即以水分的内聚力来解释水分沿导管上升的原因的学说。7.自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。8.束缚水：靠近胶粒而被束缚，不易自由流动的水分。9.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。10.吸胀作用：亲水胶体吸水膨胀的现象。11.代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程。12.渗透性吸水：（见渗透作用）13.吸涨性吸水：（见吸胀作用）14.水通道蛋白：存在于生物膜上的一类具有选择性、高效运转水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白。15.吐水：从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。16.伤流：从受伤或折断的植物器官、组织或伤口溢出液体的现象。17.根压：植物根部的生理活动使液流从根部上升的动力。18.蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。19.蒸腾作用：水分以气体状态通过植物体表面从体内散发到体外的现象。20.蒸腾速率：又称蒸腾强度。指植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水分量（g/dm2/h）。21.蒸腾效率：植物每消耗1kg水时所形成的干物质量（g）。22.蒸腾系数：植物制造1g干物质所需消耗的水分量（g），又称为需水量。23.小孔扩散律：气孔通过多孔表面的扩散速率不与其面积成正比，而与小孔的周长成正比的规律。24.水分临界期：植物对水分缺乏最敏感的时期，一班为花粉母细胞四分体形成期。25.共质体：植物体活细胞的原生质体通过胞间连丝形成的连续整体。26.质外体：质膜以外的胞间层、细胞壁及细胞间隙形成的连续整体。二、填空1.植物细胞内水分存在的状态有（自由水）和（束缚水）。2．植物细胞吸水方式有（渗透性吸水）、（吸涨性吸水）和（代谢性吸水）。3．植物散失水分的方式有（蒸腾作用）和（吐水）。4．植物调节蒸腾的方式有（气孔关闭）、（初干）和（暂时萎蔫）。5．水孔蛋白存在于细胞的（液泡膜）和（质膜）上。水孔蛋白活化依靠（磷酸化）作用调节。6．细胞质壁分离现象可以解决下列问题：（判断细胞是否存活）、（判断膜的半透性）和（测定细胞渗透势）。7．自由水/束缚水比值越大，则代谢（越旺盛）；其比值越小，则植物的抗逆性（越强）。8．一个典型细胞的水势等于（øð+øｐ+øｍ）；具有液泡的细胞的水势等于（øð+øｐ）；干种子细胞的水势等于（øｍ）。9．形成液泡后，细胞主要靠（渗透性）吸水。10．风干种子的萌发吸水主要靠（吸胀作用）。11．溶液的水势就是溶液的（渗透势）。12．溶液的渗透势决定于溶液中（溶质颗粒总数）。13．在细胞初始质壁分离时，细胞的水势等于（øð），压力势等于（零）。14．当细胞吸水达到饱和时，细胞的水势等于（零），渗透势与压力势绝对值（相等）。15．将一个ψp=-øs的细胞放入纯水中，则细胞的体积（不变）。16．相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的（水势差异）。17．植物可利用水的土壤水势范围是（-0.05Mpa~-0.30Mpa）。18．植物根系吸水方式有：（主动吸水）和（被动吸水）。后者的动力是（蒸腾拉力）。19．证明根压存在的证据有（吐水）和（伤流）。20．对于大多数植物，当土壤含水量达到永久萎蔫系数时，其水势约为-1.5MPa，该水势称为（永久萎蔫点）。21．叶片的蒸腾作用有两种方式：（角质蒸腾）和（气孔蒸腾）22．某植物制造10克干物质需消耗5公斤水，其蒸腾系数（500）。23．水分在茎、叶细胞内的运输有两种途径1.（经死）细胞，2（经活）.细胞。24．小麦的第一个水分临界期是（孕穗期），第二个水分临界期是（灌浆始期~乳熟末期）。25．常用的蒸腾作用的指标有（蒸腾速率）、（蒸腾比率）和（蒸腾系数）。26．影响气孔开闭的因子主要有（光）、（温度）和（CO2浓度）。27．影响蒸腾作用的环境因子主要是（光）、（空气相对湿度）、（温度）和（CO2浓度）。28．C3植物的蒸腾系数比C4植物（大）。29．可以较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标有（叶片相对含水量）、（叶片渗透势）、（水势）和（气孔阻力或开度）。30．近年来出现的新型的灌溉方式有（精确灌溉）、（调亏灌溉）和（控制性分根区交替灌溉）。三、选择题1．植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分降低体温，是因为（B）A、水具有高比热B、水具有高气化热C、水具有表面张力D、水分子具有内聚力2．一般而言，进入冬季越冬作物组织内自由水/束缚水的比值（B）。A、升高B、降低C、不变D、无规律3．有一个充分为水饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低10倍的溶液中，则细胞体积：（B）A、变大B、变小C、不变D、可能变小，也可能不变4．已形成液泡的植物细胞吸水靠（B）。A、吸涨作用B、渗透作用C、代谢作用D、扩散作用5．已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原因是（C）。A、初质势很低B、衬质势不存在C、衬质势很高，绝对值很小D、衬质势很低，绝对值很小6．植物分生组织的细胞吸水靠（C）。A、渗透作用B、代谢作用C、吸涨作用D、扩散作用7．将一个细胞放入与其渗透势相等的外界溶液中，则细胞（D）A、吸水B、失水C、既不吸水也不失水D、既可能失水也可能保持平衡8.在土壤水分充足的条件下，一般植物的叶片的水势为(A)A.-0.2～-0.8MpaB.-2～-8MpaC.-0.02～-0.08MpaD.0.2-0.8MPa9．在气孔张开时，水蒸气分子通过气孔的扩散速度（B）。A、与气孔的面积成正比B、与气孔周长成正比C、与气孔周长成反比D、与气孔面积成反比10．蒸腾作用快慢，主要决定于（A）A、叶内外蒸汽压差大小B、气孔长度C、叶面积大小D、叶片形状11．保卫细胞的水势变化与下列哪些无机离子有关（BC）A、Ca2+B、K+C、Cl-D、Mg2+12.保卫细胞的水势变化与下列哪些有机物质有关（C）。A、丙酮酸B、脂肪酸C、苹果酸D、草酸乙酸13.调节植物叶片气孔运动的主要因素是(ABD)。A.光照B.温度C.氧气D.二氧化碳14．根部吸水主要在根尖进行，吸水能力最大的是（C）A、分生区B、伸长区C、根毛区D、根冠15．土壤通气不良使根系吸水量减少的原因是（AD）A、缺乏氧气B、水分不足C、水分太多D、CO2浓度过高16.植物体内水分长距离运输的途径是（B）。A.筛管和伴胞B.导管和管胞C.通道细胞D.胞间连丝17.植物体内水分向上运输的动力有(BD)。A.大气温度B.蒸腾拉力C.水柱张力D.根压18．土壤温度过高对根系吸水不利，因为高温会（AB）A、加强根的老化B、使酶钝化C、使生长素减少D、原生质粘度增加19．植物的水分临界期是指植物（A）。A、对水分缺乏最敏感的时期B、需水量最多的时期C、需水终止期D、生长最快的时期20.作为确定灌溉时期的灌溉生理指标有：(ABCD)A.叶片水势B.细胞汁液浓度C.渗透势D.气孔开度四、判断题1．影响植物正常生理活动的不仅是含水量的多少，而且还与水分存在的状态有密切关系。（√）2．在植物生理学中被普遍采用的水势定义是水的化学势差。（×）3．种子吸胀吸水和蒸腾作用都是需要呼吸作用直接供能的生理过程。（×）4．植物根系吸水快慢和有无，决定于导管汁液与外界溶液之间的水势差异的大小有无。（√）5．植物细胞吸水方式有主动吸收和被动吸水。（×）6．植物的临界水势越高，则耐旱性越强。(×)7．在细胞初始质壁分离时，细胞水势等于压力势。（×）8．在细胞为水充分饱和时，细胞的渗透势为零。（×）9．把一个细胞放入某溶液中体积不变，说明该细胞液的浓度与此溶液的浓度相等（×）。10．蒸腾效率高的植物，一定是蒸腾量小的植物。（×）11．蒸腾作用与物理学上的蒸发不同，因为蒸腾过程还受植物结构和气孔行为的调节。（√）12．空气相对湿度增大，空气蒸汽压增大，蒸腾加强。（√）13．低浓度CO2促进气孔关闭，高浓度CO2促进气孔迅速张开。（×）14．糖、苹果酸和K+、Cl-进入液泡，使保卫细胞压力势下降，吸水膨胀，气孔张开。（×）15．就利用同单位的水分所产生的干物质而言，C3植物比C4植物要多1-2倍。（×）16．干旱时细胞内磷酸酯酶活性减弱；硝酸还原酶活性增强。（×）17.植物轻度缺水时，光合作用尚未受影响，但生长已受抑制。(√)18.灌溉的形态指标易于观察，它比生理指标更及时和灵敏。(×)19.植物体内的水分平衡是有条件的、短暂的。(√)20.作物一定时期缺水并不一定会降低产量，还可能对作物增产更为有利。(√)五、简答题1、植物水分代谢包括哪些过程？答：植物从环境中不断吸收水分，并通过茎导管运到叶片及其他器官，以满足正常的生命活动的需要。但是，植物又不可避免地要丢失大量水分到环境中去。具体而言，植物水分代谢可包括三个过程：（1）水分的吸收；（2）水分在植物体内的运输；（3）水分的排出。2、植物体内水分的存在状态与代谢关系如何？答：植物体中水分的存在状态与代谢关系极为密切，并且与抗性有关。一般来说，束缚水不参与植物的代谢反应，在植物某些细胞和器官主要含束缚水时，则其代谢活动非常微弱，如越冬植物的休眠芽和干燥种子，仅以极弱的代谢维持生命活动，但其抗性却明显增强，能渡过不良的逆境条件。而自由水主要参与植物体内的各种代谢反应，含量多少还影响代谢强度，含量越高，代谢越旺盛。因此常以自由水/束缚水比值作为衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。3、植物细胞吸水有哪几种方式？答：有三种方式：（1）未形成液泡的细胞，靠吸胀作用去吸水；（2）液泡形成之后，细胞主要靠渗透性吸水；（3）与渗透作用无关，而与代谢过程密切相关的代谢性吸水。4、利用细胞质壁分离现象可以解决哪几个问题？答：（1）说明原生质层是半透膜。（2）判断细胞死活。只有活细胞的原生质层才是半透膜，有质壁分离现象；死亡的细胞不能产生质壁分离现象。（3）测定细胞的渗透势。5、水分是如何通过膜系统进出细胞的呢？答：有两种途径：一是单个水分子通过膜脂间隙扩散进出细胞；二是以水集流方式通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进出细胞。6、简述蒸腾作用的部位及生理意义？答：（1）是植物对水分吸收和运输的主要动力。（2）促进植物对矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的运输。（3）能够降低叶片的温度，以免灼伤。7、水分从被植物吸收至蒸腾到体外，需要经过哪些途径？动力如何？答：水分自根毛→根的皮层→根中柱→根的导管→茎的导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙与气孔下腔→气孔→大气。在导管中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主要地位，在活细胞间的水分运输主要为渗透作用。8、简述根系吸收水分的方式与动力。答：根系吸收水分的方式有2种：主动吸水与被动吸水。主动吸水的动力为根压，消耗生物能；而被动吸水的动力为蒸腾拉力，不消耗生物能。9、为什么通过气孔蒸腾的水量为同等面积自由水面蒸发量的几十至一百倍？答：因为气体分子通过气孔扩散时，孔中央水蒸汽分子彼此碰撞，扩散速率很慢；在孔边缘，水分子相互碰撞机会少，扩散速率快。而对于大孔，其边缘周长所占的比例小，故水分子扩散速率与大孔的面积成正比。气孔很小，数目很多，边缘效应显著，故蒸腾速率很高。10、内聚力学说的主要内容是什么？答：它是解释水分在导管内连续不断上运的学说。其内容主要是水分子间有很大的内聚力，可达30MPa，它远远大于水柱的张力（约0.5～3.0Mpa）。同时水分子与导管纤维素分子间还有很强的附着力，故导管或管胞中的水流可成为连续的水柱。11、土壤温度过低为什么对根系吸水不利？答：（1）原生质粘度增大，水不易透过生活组织，植物吸水减弱。（2）水分运动减慢，渗透作用降低。（3）根系生长受抑，吸收面积减少。（4）根系呼吸速率降低，主动吸水减弱。12、与表皮细胞相比，保卫细胞有什么特点？答：（1）细胞体积很小，并有特殊结构，有利于膨压迅速而显著的改变。而表皮细胞大，又无特别形状；（2）胞壁中有径向排列的辐射状微纤束与内壁相连，便于对内壁施加作用；（3）细胞质中有一整套细胞器，且数目多；（4）叶绿体有明显的基粒构造，而表皮细胞无叶绿体。13、根据性质和作用方式，抗蒸腾剂可分为哪三类？举例说明。答：（1）代谢型抗蒸腾剂：如阿特拉津，可使气孔开度减小，苯汞乙酸可改变膜透性，使水分不易向外界扩散。（2）薄膜型抗蒸腾剂：如硅酮，可在叶面形成单分子薄层，阻碍水分散失。（3）反射型抗蒸腾剂：如高岭土，可反射光，降低叶温，从而减少蒸腾量。14、若施肥不当，会产生“烧苗”现象，原因是什么？答：一般土壤溶液的水势都高于根细胞水势，根系顺利吸水。若施肥太多或过于集中，会造成土壤溶液水势低于根细胞水势，根系不但不能吸水还会丧失水分，故引起“烧苗”现象。15、用小液流法测得某细胞在0.3mol/L蔗糖溶液中体积不变。已知细胞的渗透势为－0.93MPa，求该细胞的水势及压力势（t=27℃）。答：根据公式：ψw=CRTi溶液水势：ψw=-0.3×0.008314×300≈-0.75(MPa)因为细胞水势与溶液水势等，所以：细胞水势为-0.75MPa,细胞压力势0.18MPa。六、论述题1、水分子的理化性质与植物生理活动有何关系？答：水分子是一个极性分子，可与纤维素、蛋白质分子相结合。水分子具有高比热，可在环境温度变化较大的条件下，植物体温仍相当稳定。水分子还有较高的气化热，使植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分就可降低体温，不易受高温危害。水分子是植物体内很好的溶剂，可与含有亲水基团的物质结合形成亲水胶体，水还具有很大的表面张力，使水与细胞胶体物质产生吸附作用，并借毛细管力进行运动。2、试述水分的生理生态作用。答：（1）水是细胞原生质的主要组成成分；（2）水分是重要代谢过程的反应物质和产物；（3）细胞分裂及伸长都需要水分；（4）水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的一种良好溶剂；（5）水分能使植物保持固有的姿态，有利于光合和传粉;（6）可以通过水的理化特性以调节植物周围的大气湿度、温度等。对维持植物体温稳定也有重要作用。3、气孔开关机理假说有哪些？并加以说明。答：（1）淀粉－糖变化学说：在光照下保卫细胞进行光合作用合成可溶性糖。另外，由于光合作用消耗CO2使保卫细胞pH值升高，淀粉磷酸化酶水解细胞中淀粉形成可溶性糖，细胞水势下降。当保卫细胞水势低于周围的细胞水势时，便吸水迫使气孔张开，在暗中光合作用停止，情况与上述相反，气孔关闭。（2）K+积累学说：在光照下，保卫细胞质膜上具有光活化H+泵ATP酶，分解光合磷酸化产生的ATP并将H+分泌到细胞壁，同时将外面的K+通过膜上的内流钾通道吸收到细胞中来，Cl-也伴随着K+进入，Cl-与苹果酸负离子平衡K+电性。保卫细胞中积累较多的K+、Cl-和苹果酸，降低水势而吸水，气孔就张开，反之，则气孔关闭。（3）苹果酸代谢学说：在光下保卫细胞内的CO2被利用，pH值就上升（8.0～8.5），从而活化PEPC，剩余的CO2就转变成重碳酸盐（HCO3-），PEP与HCO3-作用形成草酰乙酸，然后还原成苹果酸，苹果酸解离为2H+和苹果酸根，在H+／K+泵驱使下，K+与H+交换，K+进入保卫细胞，Cl－也伴随进入与苹果酸负离子一起平衡K+电性。同时苹果酸也可作为渗透调节物与K+、Cl－共同降低保卫细胞的水势。保卫细胞吸水，气孔打开。反之，气孔关闭。4、试述外部因子对气孔运动的影响。答：许多因子都能调节气孔运动，可归纳为以下几方面：（1）CO2：叶片内低CO2分压，可使气孔打开，高CO2分压，使气孔关闭。（2）光：一般情况下，光照使气孔打开，黑暗使气孔关闭，但CAM植物则相反。另外，光质对气孔运动的影响与对光合作用的影响相似，即蓝光和红光最有效。（3）温度：气孔开度一般随温度上升而增大，25℃以上气孔开度最大，但30－35℃会引起气孔开度减小，低温下气孔关闭。（4）水分：叶水势下降时气孔开度减小或关闭。但久雨天气叶表皮细胞含水量高，体积增大，挤压保卫细胞引起气孔关闭。（5）风：微风有利气孔打开，大风可使气孔关闭。（6）植物激素：CTK促使气孔张开，ABA可促进气孔关闭。5、禾谷类作物的水分临界期在什么时期？为什么？答：禾谷类作物有2个水分临界期，一个在孕穗期，即花粉母细胞四分体到花粉粒形成阶段。因为此阶段小穗正在分化，茎、叶、穗迅速发育，叶面积快速扩大，代谢较旺盛，耗水量最多，若缺水，小穗发育不良、植株矮小、产量低。另一个是在开始灌浆到乳熟末期。此时主要进行光合产物的运输与分配，若缺水，有机物运输受阻，造成灌浆困难，功能叶早衰，籽粒瘦小，产量低。6、蒸腾作用的强弱与哪些因素有关？为什么？答：蒸腾速率与扩散力成正比与扩散阻力成反比。因此，凡是影响二因子的内外条件均影响蒸腾速率。概括如下二方面：（1）内部因素：气孔和气孔下腔都直接影响蒸腾速率。气孔频度和开度大。气孔下腔容积大等都促进蒸腾作用。（2）外部因素：一，光照：光照对蒸腾起决定性的促进作用，叶片吸收的辐射能大部分用于蒸腾。光能促使气孔张开，又能提高叶片温度，使内部阻力减小和叶内外蒸汽压差增大，加速蒸腾。二：大气相对湿度：当大气相对湿度大时，大气蒸汽压也增大，叶内外蒸汽压差就变小，蒸腾变慢；反之，加快。三，大气温度：叶温高于气温，尤其在太阳直射下叶温较气温一般高2～10℃，厚叶更显著。气温增高时，叶内外蒸汽压差增大，蒸腾加快。四：风：微风可吹走气孔外的界面层，补充一些蒸汽压低的空气，外部扩散阻力减小，蒸腾加快。但大风引起气孔关闭。使蒸腾减弱。五，土壤条件：凡是影响根系吸水的各种土壤条件，如土温、土壤通气状况、土壤溶液浓度等均可间接影响蒸腾作用。7、合理灌溉增产的原因是什么？答：（1）干旱时，灌溉可使植株保持旺盛的生长和光合作用。（2）减缓“午休”现象。（3）促使茎叶输导组织发达，提高同化物的运输速率，改善光合产物的分配利用。（4）改变栽培环境：如早稻秧田在寒潮来临前深灌，起保暖防寒作用；晚稻在寒露风来临前灌深水，有防风保暖作用；盐碱地灌水，有洗盐和压制盐分上升的作用；施肥后灌水，有溶肥作用。8、试述高等植物体内水分上运的动力及其产生原因。答：水分上运的动力有根压和蒸腾拉力。土壤溶液沿质外体向内扩散，其中的离子则通过依赖于细胞代谢活动的主动吸收进入共质体中，这些离子通过连续的共质体进入中柱活细胞，然后释放导管中，引起离子积累。其结果是，内皮层以内的质外体渗透势低，而内皮层以外的质外体渗透势高，水分通过渗透作用透过内皮层细胞到达导管内，这样在中柱内就产生了一种静水压力，这就是根压。当植物进行蒸腾时，水便从气孔蒸腾到大气中，失水的细胞便向水势较高的叶肉细胞吸水，如此传递，接近叶脉导管的细胞向叶脉导管、茎导管、根导管和根部吸水。这样便产生了一个由低到高的水势梯度，使根系再向土壤吸水。这种因蒸腾作用所产生的吸水力量，叫做蒸腾拉力。9、土壤通气不良造成的根系吸水困难的原因是什么？答：主要原因有：（1）根系环境内O2缺乏，CO2积累，呼吸作用受到抑制，影响根系吸水。（2）长期缺氧条件下根进行无氧呼吸，产生并积累较多的乙醇，使根系中毒受伤。（3）土壤处于还原状态，加之土壤微生物的活动，产生一些有毒物质，造成“黑根”或“烂根”。农业生产中的中耕耘田、排水晒田等措施就是为了增加土壤的透气性。10、以下论点是否正确？为什么？（1）将一个细胞放入某一浓度的溶液中，若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等，则体积不变。（2）若细胞的ψp=-øð,将其放入0.001mol/L的溶液中，则体积不变。（3）若细胞的ψW=øð，将其放入纯水中，则体积不变。（4）有一充分为水饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中，则体积不变。答：（1）该论点不完全正确。因为除了处于初始质壁分离状态的细胞（ψp=0）之外，当细胞内溶液浓度与外液浓度相等时，由于细胞ψp的存在，因而，细胞水势会高于外液水势而发生失水，体积就会变小。（2）该论点不正确。因为ψp=-øð时，细胞ψw=0,把该细胞放入任一溶液时，都会失水，体积会变小。（3）该论点不正确。因为当细胞的ψw=øð时，将其放入纯水（ψw=0）中，由于该细胞ψp=0，而øð为一负值，即其ψw低于0，故细胞吸水，体积会变大。（4）该论点也不正确。因为为水充分饱和的细胞ψw=0,而任何稀溶液的ψw总是低于0，故该细胞会失水，体积变小。11、设一个细胞的ψð为-0.8mpa，将其放入ψð为-0.3Mpa的溶液中，试问细胞的压力势为何值时，才发生如下三种变化？（1）细胞体积减小；（2）细胞体积增大；（3）细胞体积不变。答：（1）细胞体积减小：8MPa≥ψp>5MPa。（2）细胞体积增大：0MPa≤ψp<5MPa。（3）细胞体积不变：ψp=5MPa。第二章植物的矿质营养一、名词解释1.矿质营养：指植物对矿质元素的吸收、运转和同化等过程以及矿质元素在植物生命活动中的作用。2.大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干重0.01%以上的元素，称为大量元素。植物必需的大量元素是：钾、钙、镁、硫、磷、氮、碳、氢、氧九种元素。3.微量元素：植物体内含量甚微，约占植物体干重0.01%以下的元素，称为微量元素。植物必需的微量元素是铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯等七种元素，稍多既发生毒害。4.溶液培养法：用纯化的化合物配制成水溶液来培养植物以确定植物必需的矿质元素种类和数量，也称水培方法。5.灰分元素：除C、H、O、N等元素分别以CO2、H2O、N和S的氧化物等形式挥发外，植物体所含的不能挥发的残余物质称为灰分，占干物质的5-10%。灰分中存在的元素称为灰分元素，又称为矿质元素。6.砂基培养法：即将洗净的石英砂、珍珠岩或蛭石作为支持物或介质加入营养液中来栽培植物的方法。7.离子拮抗：在发生单盐毒害的溶液中加入少量不同化合价的金属离子，就可解除单盐毒害。这种现象即离子拮抗。8.通道运输：细胞质膜上有由蛋白质构成的孔道横跨膜两侧从而形成跨膜通道，经激活控制离子顺电化学梯度被动地单方向挎质膜运输。9.载体运输：质膜上的蛋白油选择地与质膜一侧的分子或离子结合，形成载体-物质复合物，通过载体构象变化透过质膜把物质释放到质膜的另一侧。10.协助扩散：一些非脂溶性或低脂溶性物质能依赖镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质分子的功能活动来实现跨膜转运，称为易化扩散或协助扩散。11.原初主动运输：质膜H+-ATP酶利用ATP水解产生的能量，把细胞质内的H+向外泵出，产生质子驱动力的过程。12.营养临界期：植物最需要营养的时期或缺乏营养减产最敏感的时期。13.胞饮作用：细胞可通过质膜吸附物质并进一步通过膜的内折儿将物质转移到胞内，细胞吸收物质的这种方式被称为胞饮作用。14.次级主动运输：两种离子同时被跨膜运输的过程，是以质子驱动力为动力的分子或离子的转运，又称次级共转运。15.单盐毒害：植物被培养在某种单一的盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡。这种现象叫单盐毒害。16.单向运输载体：具有催化分子或离子单方向地顺着电化学梯度跨质膜运输的载体蛋白。17.反向运输载体：具有催化两种分子或离子分别顺着和逆着电化学梯度跨质膜运输的载体蛋白。18.同向运输载体：具有催化两种分子或离子同时顺着或逆着电化学梯度跨质膜运输的载体蛋白。19.最高生产效率期：植物的施肥营养效果最好的时期，通常是生殖生长期。20.质子泵：H＋泵，主要有质膜、液泡膜、叶绿体和线粒体H+ATP酶等。二、填空1．确定某种元素是否为植物所必需，最好的办法是（溶液培养法）和（砂基培养法）2．氮、磷、钾是（大量）元素，首先在（老）组织中出现缺乏症状；钙、硼、铜、锰、铁、硫是（微量）元素，首先在（幼嫩）组织中出现缺乏症状。3．缺氮时某些作物的茎叶变红时由于（糖）转化为（花色素）积累与液泡中所致。4．油菜“花而不实”主要是缺乏（硼）元素。5．膜转运蛋白可分为（通道蛋白）和（载体蛋白）两类。6．载体蛋白有（单向运输载体）、（同向运输载体）和（反向运输载体）三种类型。7．植物细胞吸收矿质元素的方式共有（被动吸收）、（主动吸收）和（胞饮作用）三种类型。8．（单纯扩散）是一种最简单的转运方式，既不需要（消耗代谢能），也不需要（专一的载体分子），只要在膜两侧保持一定的（浓度差）就可发生这种运输。9．植物主要通过根系的（根尖）来吸收矿质元素，其中（根毛区）是吸收最活跃的部位；其中离子进入根内部的方式主要有两种途径，分别是（共质体途径）和（质外体途径）。10．肥料三要素是指（N、P、K），其中（K）是植物体内含量最高的金属元素。11．硝酸还原酶是一种（载体）酶。12．植物根部呼吸释放的（CO2）与土壤中的H2O形成（H2CO3），土粒表面的（K+）离子与H2CO3的（H+）进行离子交换并逐步进入根系内部。13．硝酸盐在（硝酸还原酶）的催化下还原为亚硝酸盐，在细胞的（细胞质）中进行；亚硝酸盐在（亚硝酸还原酶）的催化下还原为氨，在细胞的（叶绿体）或者（根中）进行。14．根部吸收的矿质元素主要通过（木质部的导管）向上运输。15．追肥的形态指标有（相貌）和（叶色）；追肥的生理指标有（叶中元素含量）、（叶绿素含量）、（酰胺和淀粉含量）、（酶活性）。16．一般作物的营养最大效率期是（生殖生长时期）。17．水稻、小麦的营养临界期是（分蘖-抽穗期）。18．影响矿质元素吸收的因素有（温度）、（通气状况）、（溶液浓度）和（氢离子浓度）。三、选择题1．NH4NO3是一种(A)。A．生理酸性盐B．生理碱性盐C．生理中性盐D．以上都不是2．高等植物的嫩叶先出现缺素症，可能是缺乏(C)。A．镁B．磷C．硫D．氮3.NO-3还原过程中所需的还原力是由(A)提供的。A．光合作用B．呼吸作用C．胞饮作用D．蒸腾作用4．影响根毛区主动吸收无机离子最重要的因素是(D)。A．土壤溶液pH值B．土壤中氧浓度C．土壤中盐含量D．土壤温度5．高等植物的老叶首先出现缺素症状，可能是缺乏（D）。A．镁B．铁C．硫D．氮6．植物细胞对离子吸收和运输时膜上起致电离子泵作用的是(C)。A．NAD激酶B．过氧化氢酶C．ATP酶D．硝酸还原酶7．硝酸还原酶分子中含有(C)。A．FAD，MnB．FMN，MoC．FAD，MoD．FMN，Mn8．植物体内氨基酸合成的主要方式有(B)。A．还原氨基化B．氨基交换作用C．固氮作用D.氧化磷酸化9．反映植株需肥的形态指标中，最敏感的是(C)。A．株高B．节间长度C．叶色D．株型10、能反映水稻叶片氮素营养水平的氨基酸是(B)。A．蛋氨酸B．天冬氨酸C．丙氨酸D．非丁四、判断正误1．在植物体内大量积累的元素必定是植物必需元素。(×)2．植物对镁的需要是极微的，稍多即发生毒害。所以，镁属于植物微量元素。（×）3．硅对水稻有良好的生理效应，属于植物必需元素。(×)4．小麦叶鞘中淀粉含量高时不用施氮肥。(×)5．缺氮时，植物幼叶首先变黄；缺硫时，植物老叶叶脉失绿。(×)6．植物细胞内ATP酶活性与吸收无机离子速率呈负相关。(×)7．植物根部进行离子交换吸附的速度很快，是需要消耗代谢能的。(×)8．（NH4）2SO4是生理酸性盐（√）9．植物根系可吸收难溶于水的矿物质。(√)10．植物生长在碱性土壤中容易缺磷。(×)11．根部吸收的氮的运输方式，主要以有机物的形式向上运输。（√）12．在植物体内的微量元素钼不是植物必需元素。(×)五、问答题1．如何确定一种元素是否为植物必需元素？答：一，若缺少该元素，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；二，若缺少该元素，植物将表现出专一的病症，提供该元素可预防或消除此病症；三，该元素在植物营养生长中的作用是直接的，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的结果。2．植物必需元素有哪些生理作用？答：（1）是细胞结构物质的组分；（2）作为酶或辅酶的组成部分或激活剂等，参与调节酶的活动；（3）起到电化学作用和缓冲作用。3．下雨后为什么要进行中耕松土？答：雨后土壤易发生板结。适时中耕松土可以防止土壤板结，使植物易于吸收矿质营养，且有效抑制无氧呼吸，促进根系的生长发育。4．硝态氮进入植物体之后是怎样运输的？如何同化成氨基酸的？答：植物吸收NO3-后，可从在根中或枝叶内还原。在根内及枝叶内还原所占的比值，因不同植物及环境条件而异，如苍耳根内无硝酸盐还原，根吸收的NO3-就可通过共质体中径向运输，即根的表皮→皮层→内皮层→中柱薄壁细胞→导管，然后再转运到枝叶内被还原为氨，再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质。在光合细胞内，硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下在细胞内完成的；亚硝酸还原为氨是由亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内完成的。硝酸盐在根内还原的量依下列顺序递减：大麦>向日葵>玉米>燕麦。同一作物在枝叶与根内硝酸盐还原的比值，随NO3-供应量增加而明显升高。5．为什么把氮称为“生命元素”?答：氮是植物体内许多重要化合物的成分，如核酸、蛋白质、磷脂、维生素等；同时也是参与物质和能量代谢的ADP、ATP、CoA等物质的组分。6．ATP酶是如何参与矿质元素的主动转运的？答：溶质中的H+、K+、Na+、Ca2+等阳离子及Cl-等阴离子可利用ATP酶水解ATP时释放的能量直接进行主动转运。转运这些离子的ATP酶相应地被称为质子泵、钾泵、钠泵、钙泵等。7．试分析植物失绿（发黄）的可能原因。答：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。可能的原因有：（1）光：光是影响叶绿素形成的主要条件。从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光，而光过强，叶绿素反而会受光氧化而破坏。（2）温度：叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响。叶绿素形成的最低温度约为2℃，最适温度约为30℃，最高温度约为40℃。高温和低温都会使叶片失绿。在高温下叶绿素分解加速，褪色更快。（3）营养元素：氮和镁都是叶绿素的组成成分，铁、锰、铜、锌等则在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。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，因此叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标志。（4）氧：缺氧能引起Mg-原卟啉Ⅸ或Mg-原卟啉甲酯的积累，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速分解。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花叶不能合成叶绿素。有些病毒也能引起花叶病。8．植物缺绿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?请举例加以说明。答：植物体内的矿质元素，根据它在植株内能否移动和再利用可分为二类。一类是非重复利用元素，如钙、硫、铁、铜等；一类是可重复利用的元素，如氮、磷、钾、镁等。在植株旺盛生长时，如果缺少非重复利用元素，缺素病症就首先出现在顶端幼嫩叶上，例如，大白菜缺钙时心叶呈褐色。如果缺少重复利用元素，缺素病症就会出现在下部老叶上，例如，缺氮时叶片由下而上褪绿发黄。9．设计两个实验，证明根系吸收矿质元素是主动的生理过程。答：（1）用放射性同位素（如32P）示踪：用32P饲喂根系，然后用呼吸抑制剂处理根系，在处理前后测定地上部分32P的含量。可知：呼吸被抑制后，32P的吸收减少。（2）测定溶液培养植株根系对矿质吸收量与蒸腾速率之间不成比例。这说明根系吸收矿质元素有选择性，是主动的生理过程。10．请说明外界条件是如何影响植物对矿质元素的吸收的。答：一，土壤温度：土壤温度过高或过低，都会使吸收物质的速率下降。温度过高（40℃）会使酶钝化影响根部代谢，也使细胞透性加大而引起矿物质被动外流。温度过低，代谢减弱，主动吸收慢，细胞质粘性也增大，离子进入困难。同时，土壤中离子扩散速率降低。只有当土壤温度在合适的范围内才有利于根系对矿物质元素的吸收，并且随着温度的升高，吸收速率也提高。二，土壤通气状况：土壤通气好课加速气体交换，从而增加CO2的积累增加了呼吸作用和ATP的供应，促进根系对矿物质的吸收。三，土壤溶液浓度：一定范围内时，增大其浓度，根部吸收离子的量也随之增加。土壤浓度高出一定范围时，土壤溶液浓度增大，土壤水势降低还可能造成根系吸水困难。四，土壤溶液pH值：直接影响根系的生长、土壤微生物的活动和土壤中矿物质中的可利用性。11．为什么土壤温度过低，植物吸收矿质元素的速率下降?答:温度过低，代谢减弱，主动吸收慢，细胞质粘性也增大，离子进入困难。同时，土壤中离子扩散速率降低。12．结合植物矿质营养的特点讨论盐碱地改良的方法。答：盐碱地的土壤里含有过多的可溶性盐类，作物不能很好地从土壤中吸收水分，因此会影响作物的生长。解决的方案有:①改变作物的种植,如旱改水。②选择耐盐碱地的水稻等品种种植。③在田里开挖深沟,结合灌排冲洗,以降低土壤中无机盐的浓度。④此外，增施有机肥，种植绿肥等,都可以使盐碱土地得以改良。13．合理施肥增产的原因是什么?答：施肥增产的实质在于改善光合性能可增强光合性能，如增大光合面积，提高光合能力。延长光合时间，利于光合产物分配利用，等等。施肥还能改善栽培环境，特别是土壤条件。第三章植物的呼吸作用一、名词解释1.有氧呼吸：植物细胞在O2的参与下，将某些有机物逐步彻底氧化分解，并释放大量能量的过程。2.无氧呼吸：在无氧或缺氧条件下，植物细胞将有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。3.糖酵解：葡萄糖在细胞质中，经氧化分解生成丙酮酸，并释放能量的过程。4.三羧酸循环：需氧生物体普遍存在的代谢途径，即从两个碳原子的乙酰CoA与四个碳原子的草酰乙酸合成六碳的柠檬酸开始，反复脱氢氧化又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。5.戊糖磷酸途径：机体某些组织经催化形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程。6.呼吸链：电子从NADH或FADH2经一系列氢传递体和电子传递体到O2的传递所经过的途径组成的电子传递系统。7.氧化磷酸化：电子从NADH或FADH2经电子传递链传递到分子氧形成水，同时偶联ADP磷酸化生成ATP的过程。8.P/O比：每消耗1mol原子氧时生成的ATP的摩尔数。9.末端氧化酶：处于呼吸链末端，负责将电子传递给O2，并使氧活化，形成H2O或H2O2的酶。10.交替氧化酶：抗氰呼吸链末端的氧化酶，含Fe，不受CN-等的抑制。11.巴斯德效应：O2对无氧呼吸发酵作用产生抑制作用的现象。12.抗氰呼吸：对于CN-不敏感的呼吸作用。13.呼吸商：指植物组织在一定时间内放出CO2的量与吸收O2的量之比，又称呼吸系数。14.温度系数：温度升高10℃引起呼吸速率的增加的比例，简称Q10。15.安全含水量：入库种子的最高含水量标准，又称临界含水量。二、填空1.呼吸作用可分为（有氧呼吸）和（无氧呼吸）两大类。2.呼吸作用生成的水中的氧来自于（O2），生成的CO2来自于（呼吸底物）。3．请写出下列途径的细胞学定位：EMP途径（细胞质）；PPP途径（细胞质）；酒精发酵（细胞质）；TCAC（线粒体）。4.TCAC的酶系统集中在线粒体的（基质）中。5.电子传递和氧化磷酸化的酶系统集中位于线粒体中的（内膜）上。6.组成呼吸链的传递体可分为（H+）传递体和（电子）传递体。7.呼吸链中每个FADH2氧化，产生（2）个ATP，每个NADH氧化产生（3）个ATP。8.植物呼吸作用的末端氧化酶有（细胞色素氧化酶）、（交替氧化酶）、（酚氧化酶）、（维生素C氧化酶）和（乙醇酸氧化酶）等。9.线粒体氧化磷酸化活力的一个重要指标是（P/O比）。10.如果细胞的腺苷酸全部为ATP，则能荷为（1）。12.以葡萄糖为呼吸底物并彻底氧化分解时，呼吸商为（1），以富含氢的脂肪或蛋白质为呼吸底物并彻底氧化分解时，呼吸商为（小于1）。13．早稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻种，其目的是使种子的（有氧呼吸）正常进行。14．需要呼吸作用提供能量的生理过程有（主动吸收矿质元素），（细胞分裂），（有机物的合成）等，不需要呼吸作用直接提供能量的生理过程有（光反应），（蒸腾作用），（干种子吸胀）。三、选择1．苹果储藏久了，组织内部会发生（B）。A．抗氰呼吸B．酒精发酵C．糖酵解2．植物组织衰老或受伤时，PPP途径在呼吸代谢途径中所占的比例（A）。A．上升B．下降C．维持一定水平3．种子萌发时，种皮未破裂之前主要进行（B）。A．有氧呼吸B．无氧呼吸C．抗氰呼吸4.油料种子的主要呼吸底物是（C）。A.淀粉B.糖C.油脂5．在呼吸链中的电子传递体是（A）。A．细胞色素系统B．NAD+C．FAD6．交替氧化酶途径的P/O比值为（A）。A．1B．2C．37．细胞色素氧化酶对氧的亲和力（A）。A．高B．低C．中等8．当植物从缺氧环境转移到空气中时，糖酵解则（A）。A．减慢B．加快C．不变9．PPP途径的主要调节物是（C）。A．ATPB．ADPC．NADPH10.根据化学渗透学说，线粒体电子传递形成的ATP是在（D）上合成的。A．线粒体基质B.线粒体外膜C.线粒体内膜上ATP酶D.线粒体电子传递链复合体11.当CO2的含量增加到（A）时，对呼吸作用有一定的抑制。A．3%-5%B.1%-2%C.0.1%-0.5%D.0.02%-0.5%12.水稻之所以能适应淹水低氧条件，因为缺氧时下列一种酶活性增强。（C）A．细胞色素氧化酶B.抗坏血酸氧化酶C.乙醇酸氧化酶D.酚氧化酶13.在有氧呼吸中，O2的作用是（D）。A．参与底物氧化B.参与氢的传递C.参与电子传递D.作为电子的最终受体14.正常情况下，植物细胞内葡萄糖降解主要是通过（A）。A．EMP-TCAB.PPPC.TCAD.乙醇酸氧化途径15.在戊糖磷酸途径中，糖氧化时的氢受体是（B）。A．NAD+B.NADP+C.FADD.CoQ16.与氧分子亲和力最高的末端氧化酶是（A）。A．细胞色素氧化酶B.抗坏血酸氧化酶C.交替氧化酶D.酚氧化酶四、判断正误1．糖酵解是指在细胞质内发生的，将葡萄糖分解为丙酮酸的过程。（×）2．三羧酸循环的酶类都在线粒体内膜上。（×）3．呼吸作用未必有氧的消耗和CO2的释放。（√）4．以发展的观点来看，有氧呼吸是无氧呼吸进化而来的。（√）5．PPP途径在幼嫩组织中所占比例较大，在衰老组织中所占比例较小。（×）6．马铃薯块苹果削皮或受伤后出现褐色，是多酚氧化酶作用的结果。（√）7．用DNP等药剂可阻碍电子传递，但不影响氧化磷酸化。（×）8．光合作用释放的氧，可供呼吸利用，而呼吸释放的CO2不能被光合作用利用。（×）9．提高环境中氧含量，可使EMP加快。（×）10．如果呼吸底物是有机酸，其RQ会大于1。（√）11．呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度高。（√）12．如果没有呼吸作用，光合作用就无法进行。（√）五、问答题1．什么是呼吸作用？其生理意义有哪些？答：呼吸作用是指在酶的参与下，植物细胞内的有机物逐步氧化分解、释放能量的过程。它提供植物生命活动可利用的能量；提供其他有机物合成的原料；提供还原力；提高抗病免疫能力。2.高等植物的无氧呼吸是如何发生的？它对植物有何利弊？答：在无氧或缺氧条件下，细胞仍然能够通过EMP途径把有机物质分解为不彻底的氧化产物。优点是可以保证植物在无氧或缺氧条件下暂时、短期维持生理活动，是植物适应多变环境的表现；缺点是无氧呼吸产物（酒精或乳酸）积累过多会对植物细胞产生毒害；无氧呼吸释放能量少，无法维持植物的正常生命活动；造成合成其他物质的原料的缺乏。3．植物的生命活动能否依靠无氧呼吸长时间维持？为什么？答：不能。无氧呼吸产物（酒精或乳酸）积累过多会对植物细胞产生毒害；无氧呼吸释放能量少，无法维持植物的正常生命活动；没有丙酮酸的有氧分解过程，缺少合成其他物质的原料。4．简要说明植物体存在抗氰呼吸的生理意义。答：抗氰呼吸是一种与正常呼吸途径交替进行的适应性过程。它有利于种子萌发；促进果实成熟；增强植物抗病能力；还可以参与代谢协同调控。5．呼吸代谢的多条途径对植物生存有何适应意义？答：当某一途径受阻时，呼吸作用可以从其他的支路进行。它们互相联系，互相制约，组成了极其复杂、调节自如的代谢网络，从而使植物能在多变的环境条件下生长发育。6.植物不同器官、不同生理状态呼吸速率的变化规律如何？答：通常花的呼吸速率最高；其次是萌发种子、分生组织、形成层、嫩叶、幼枝、根尖和幼果等，而处于休眠状态的组织和器官的呼吸速率最低。7.影响植物呼吸作用的因素有哪些？它们是如何影响的？答：内部因素：植物种类、器官、生理状态。外部因素：一，温度：在到达最适温度之前，呼吸速率随温度上升而增加；之后，呼吸速率反而随温度上升而下降。二，水分：干种子含水量低时，呼吸速率随含水量增加而升高；生活植株呼吸速率一般不受水分变化影响，但失水萎蔫时呼吸速率反而上升。三，氧气：地上部分一般不受影响，地下部分随氧气浓度上升而增加。四，二氧化碳：呼吸速率随二氧化塘浓度上升而抑制。五，机械损伤和病菌感染：二者都能使呼吸速率上升。8.在农业生产上，有哪些措施是通过调节植物的呼吸作用来达到增加产量和提高品质的目的？答：种子的温汤浸种和催芽中的换水、翻拌；植株的合理密植、灌水降温；寒潮前后分别灌水护秧和适时排水；适时中耕松土等。9．粮油种子储藏时需要注意哪些方面的问题？说明其原理。答：首先，种子应贮藏在低温、干燥条件下。处于风干状态的种子所含水分都是束缚水，呼吸极为微弱，可以安全贮藏。如果入库种子的含水量高于安全含水量，种子就不耐贮藏。其次，缺氧条件有利于控制种子呼吸和延长种子寿命；另外，种子贮藏时还应注意通风，散热散湿，进而起到抑制呼吸的作用。10．如何应用呼吸原理进行果实、蔬菜的保鲜贮藏？答：果蔬贮藏的原则是降低呼吸速率，延迟呼吸跃变的产生。通常采用温控法或气控法。前者即低温贮藏，即降低了呼吸速率又抑制乙烯生成；后者即控制周围环境的气体成分，减少氧气，增加二氧化碳和氮气浓度，可以间接地抑制呼吸跃变的到来。11.如何协调温度、湿度及气体间的关系来做好果蔬的贮藏？答：（同上）12.呼吸作用是怎样影响植物的水分吸收、矿质营养等生理活动的？答：当植物主动吸收水分、矿质营养及物质运输时需要代谢供能，而呼吸作用的一个重要生理意义就是提供生命活动所需能量。第四章植物的光合作用一、名词解释1．光合作用：绿色植物吸收光能，同化二氧化碳也水、制造有机物质并释放氧气的过程。2．光合色素：即叶绿体色素，主要有叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素三类。3．聚光色素：又称天线色素，只吸收光能，并把吸收的光能传递到反应中心的色素。4．反应中心色素少数特殊状态的叶绿素a分子属于此类。它属于光化学活性，既能捕获光能，又能将光能转换为电能（称为陷阱）。5．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，这种现象称为叶绿素荧光现象。6．磷光现象：处在第一二线态的叶绿素分子回到基态时所发出的光。7．原初反应：指光合色素分子对光能的吸收、传递与转换过程。8．红降现象：即每吸收一个光子后释放出的养分分子数，发现用波长大于685nm的远红照射材料时，虽然光子仍被叶绿素大量吸收，但量子产量急剧下降。这种现象被称为红降。9．双光增益效应：在远红光条件下，如补充红光（波长650nm），则量子产额大增，并且高于这两种波长的光单独照射时的总和。这种两种波长的光促进光合效率的现象即双光增益效应，又称爱默生效应。10．光合链：定位在光合膜上的一系列互相衔接的电子传递体组成的地啊你传递的总轨道。11．希尔反应：将离体的叶绿体加到具有氢受体（Ａ）的水溶液中，光照后即发生水的分解而放出氧气。12．光合磷酸化：叶绿体在光下吧无机磷与ADP合成ATP的过程。13．非环式光合磷酸化：水光解放出的电子经PSⅡ和PSⅠ两个光系统，最终传给O2的电子传递。14．光饱和点：在一定光强范围内，植物的光合强度随光照度的上升而增加；当光照度上升到某一数值之后，光合强度不再继续提高时的光照度值。15．光补偿点：随着CO2浓度增高，光合速率增加，当光合速率与呼吸速率相等时，外界环境的CO2浓度即光补偿点。16．光能利用率：单位面积上植物光合作用积累的有机物质所含的化学能，占同一期间入射光能的百分率。17．光呼吸：植物的绿色细胞在光下吸收O2并放出CO2的过程。二、写出下列英文缩写的中文名称1．LHC：聚光色素复合体2．Pheo：褐藻素3．PQ：质体醌4．P680：PSⅡ反应中心色素分子5．P700：PSⅠ反应中心色素分子6．PSⅡ：光系统Ⅱ7．PSⅠ：光系统Ⅰ8．PC：质蓝素9．Rubisco：1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶10．RuBP：核酮糖-1，5-二磷酸三、填空1.光合色素包括（叶绿素A）、（叶绿素B）、（胡萝卜素）、（叶黄素）四种，所有的绿色植物都含有（叶绿素）。2.根据在光合作用中所起的作用，高等植物含有的光合色素可分为（聚光色素）、（反应中心色素）两类。反应中心色素分子是一种特殊性质的（叶绿体A）分子，它不仅能捕获光能，还具有光化学活性，能将（光）能转换成（电）能。3.矿质元素（N）和（Mg）是组成叶绿素的组成成分，缺乏时不能形成叶绿素，而（Fe）、（Mn）、（Cu）、(Zn)等元素也是叶绿素形成所必需的，缺乏时也产生缺绿病。4.叶绿素对光最强的吸收区有两处：波长640～660nm的（红）光部分和430～450nm的（蓝紫）光部分。叶绿素对（绿）光的吸收最少。5.类胡萝卜素的吸收带在400～500nm的（蓝紫）光区，它们基本不吸收（红橙黄）光，从而呈现黄色。6.叶绿体由被膜、（基质）和（片层）三部分组成。叶绿体中起吸收并转变光能的部位是（类糖体）膜，而固定和同化CO2的部位是（基质）。7.基质是进行（CO2固定和还原）的场所，它含有还原CO2与合成淀粉的全部酶系，其中（Rubisco）酶占基质总蛋白的一半以上。8.类囊体膜上主要含有四类蛋白复即（PSI）、（PSⅡ）、（Cytb6/f）和（ATPase）。由于光合作用的光反应是在类囊体膜上进行的，所以称类囊体膜为（光合）膜。9.PSI中，电子的原初供体是（PC），电子原初受体是（Ao）。PSⅡ中，电子的原初供体是（Yz），电子原初受体是（Pheo）。10.光合磷酸化有（非环式）、（假环式）和（环式）三种类型，通常情况下（非环式）占主要地位。11.根据能量转变的性质，可将光合作用分为：（原初）反应、（电子）传递和（光合）磷酸化、以及（CO2固定和还原）等阶段。12.原初反应包括光能的（吸收）、（传递）和（转换）反应，其速度非常快，且与（温度）无关。13.叶绿体色素吸收光能后，其光能在色素分子之间传递。在传递过程中，其波长逐渐（变长），能量逐渐（减低）。14.光合链中的电子传递体按氧化还原电位高低，电子传递链呈侧写的（Z）形。在光合链中，电子的最终供体是（H2O），电子最终受体是（NADP+）。15.非环式电子传递指（H2O）中的电子经PSⅡ与PSⅠ一直传到（NADP+）的电子传递途径。假环式电子传递的电子最终受体是（O2）。16.光合碳循环中，每固定3CO2，可形成（1）C3糖，要消耗（2）NADPH2和（3）ATP。17.在光合碳循环中，PEP羧化酶催化（PEP）和（HCO3-）生成（OAA）。RuBP羧化酶催化（RUBP）和（CO2）生成（3-PGA）。18.写出下列生理过程的部位：光合磷酸化（类糖体膜）；CAM途径（细胞质）；C4植物的C3途径（叶绿体）。19.CAM植物的有机酸含量白天比夜间（低），而碳水化合物含量则是白天比夜间（高）。20.光呼吸的底物是（乙醇酸），光呼吸中底物的形成和氧化分别在（叶绿体）、（线粒体）和（过氧化物体）三个细胞器中进行。21.根据植物碳同化过程中最初产物所含碳原子的数目以及碳代谢的特点，可将碳同化途径分为（C3）途径、（C4）途径和（CAM）途径三种类型。22.与C3植物相比C4植物的PEPC的Km较（小），对CO2亲和力较（大）。23.核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶简称（Rubicso），它既能使RuBP与CO2起（羧化反应），推动C3碳循环，又能使RuBP与O2起（加氧反应）而引起光呼吸。24.C3途径每同化一个CO2需要消耗（3）个ATP和（2）个NADPH，还原3个CO2可输出1个（磷酸丙糖）；C4植物每同化1分子CO2，需要消耗（5）分子ATP和（2）分子NADPH。25.C3途径形成的磷酸丙糖可运出叶绿体，在（细胞质）中合成蔗糖或参与其它反应；形成的磷酸己糖则可在（叶绿体）中转化成淀粉而被临时贮藏。26.CAM途径的特点是：晚上气孔（开放），在叶肉细胞的（胞质）中由（PEP）固定CO2，形成的苹果酸贮藏于液泡，使液泡的pH（降低）；白天气孔（关闭），苹果酸脱羧，释放的CO2由（Rubisco）羧化。四、选择1．将叶绿素提取液放在直射光下，可观察到（B）。A．反射光是绿光，透射光是红光B．反射光是红光，透射光是绿光C．反射光和透射光都是绿光2．早春秧苗叶片有时呈浅绿色，主要原因是（C）。A．光照不足B．肥料不足C．气温偏低D．O2不足3．在培养植物的暗室内，安全灯最好选用（B）。A．红光灯B．绿光灯C．白炽灯4．两个光系统的重要发现人是（B）。A．HillB．EmersonC．CalvinD．Arnon5．光合作用中释放的氧来源于（A）。A．H2OB．CO2C．RuBPD．PEP6．发现光合作用中固定CO2的C4途径的植物生理学家是（A）。A．HatchB．CalvinC．Arnon7．指出下列物质中哪一组合为光合碳循环所必需（C）。A．Chl、CO2、H2OB．CO2、H2O、ATPC．CO2、ATP、NADPH8．光合作用中蔗糖形成的部位是（）。A．叶绿体间质B．叶绿体类囊体C．细胞质9．维持植物正常生长所需要的最低光照强度是（B）。A．等于光补偿点B．大于光补偿点C．小于光补偿点10．增加CO2浓度时植物的光饱和点（A）。A．随之上升B．降低C．维持原状11．一般植物光合作用最适温度是（B）。A．10℃B．25℃—35℃C．40℃五、判断正误1.叶绿体色素都吸收蓝紫光，而在红光区域的吸收峰则为叶绿素特有。（√）2.水的光解和氧的释放是光合作用原初反应的一部分。（×）3.RuBP羧化酶/加氧酶，是一个具双重催化功能酶，在大气氧浓度条件下，降低CO2浓度，则促进加氧酶的活性，增加CO2浓度时，则促进羧化酶的活性。（√）4.PEP羧化酶对CO2的亲和力和Km值均比RuBP羧化酶高。（×）5.光合作用是一个放氧的过程，不放氧的光合作用是没有的。（×）6.绿色植物的气孔都是白天开放，夜间闭合。（×）7.高产植物都是低光呼吸植物，因此低光呼吸植物都是高产植物。（×）8.增加CO2浓度，光饱和点不变。（×）9.黄化刚转绿的植物，其光合速率和光饱和点比正常绿色植物低。（√）六、问答题1.光合作用的生理意义是什么？答：(1)光合作用把CO2转化为碳水化合物。(2)光合作用将太阳能转变为可贮存的化学能。(3)光合作用中释放氧气，维持了大气中CO2和氧气的平衡。2.用什么简便方法可以证明光合作用的存在？答：把薄荷枝条和燃烧着的蜡烛放在一个密封的钟罩内，蜡烛不易熄灭；将小鼠与绿色植物放在同一个钟罩内，小鼠也不易窒息死亡。3.简述叶绿体的结构和功能。答：叶绿体具双层膜，即外膜和内膜，二者合成被膜，是控制内外物质交流的屏障；叶绿体内有类囊体垛叠形成的基粒，悬浮在间质中，在间质里可固定二氧化碳和贮藏淀粉；类囊体上有叶绿体色素，它的作用是完成对光能的吸收、传递和光能转换为电能，以及将电能转换为化学能。4.简述光合色素的种类及其作用。答：光合色素有叶绿素a，叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素四种。作用：吸收和传递光能，传递吸收的光能，将光能吸收后进行转换成电能。5.说明叶绿素a和叶绿素b吸收光谱的特点。答：两者在红光区（640～660nm）和蓝紫光区（430～450nm）均有一个吸收高峰，但两者吸收光谱的范围，及吸收峰的位置和宽窄不同。6.影响叶绿素生物合成的外部因素有哪些？是如何影响的？答：（1）光是影响叶绿素形成的主要条件。除了680nm以上波长光以外，可见光中各波长的光照都能促进叶绿素的合成。但离体叶绿素在强光下易分解。（2）温度通过影响酶活性来影响叶绿素的合成。叶绿素合成的最低温度2℃～4℃，最适温度30℃，最高温度40℃。（3）矿质元素也有影响。组成叶绿素的N、Mg不可缺少；Fe、Mn、Cu、Zn等元素起间接作用。（4）叶子缺水不但影响合成，而且促进已合成的叶绿素加速分解，造成叶子变黄。7.说明原初反应的过程及在光合作用中的作用。答：原初反应包括光能的吸收、传递与转换，即光合色素分子捕获光能，能量在色素分子间传递，最终引起一个光化学反应，即由光能引起的氧化还原反应。原初反应是光合作用的起点。8.光反应的两个系统是通过什么实验证明的？答：它们是通过希尔反应证明的。希尔反应：将离体叶绿体加入含有适当电子受体的水溶液中，光照后有氧的释放，这就是水的光解，也称希尔反应。9.说明光合电子传递三种途径的过程、产物及在光合作用中的意义。答：1.非环式电子传递：过程：H2O→PSⅡ→PQ→Cytb6/f→PC→PSⅠ→Fd→FNR→NADP+。产物：O2、NADPH、ATP。2.环式电子传递：PSⅠ→Fd→PQ→Cytb6/f→PC→PSⅠ。产物：ATP。3.假环式电子传递：HVO→PSⅡ→PQ→Cytb6/f→PC→PSⅠ→Fd→O2。产物：H2O2。意义：分别与不同类型的光合磷酸化偶联，进而将光合作用的能量储存在NADPH和ATP中。10.试用化学渗透学说解释光合磷酸化机理。答：光合磷酸化可分为两个阶段。首先，光能驱动电子传递。在该过程中，在类囊体膜内侧积累H+形成跨膜的质子梯度；然后，类囊体膜上ATP合成酶利用H+跨膜梯度驱动ATP的合成。11.请简述C3途径可分几个阶段？各阶段的作用是什么？答：全过程分为羧化、还原、再生3个阶段。（1）羧化阶段：指进入叶绿体的CO2与受体RuBP结合，并水解产生PGA的反应过程。羧化阶段分两步进行，即羧化和水解。（2）还原阶段；指利用同化力将3-磷酸甘油酸还原为甘油醛-3-磷酸的反应过程.有磷酸化和还原两步反应。(3)再生阶段：指由甘油醛-3-磷酸经过一系列的转变重新形成核酮糖-1,-5-二磷酸的过程。2甘油醛-3-磷酸在一系列酶的作用下，可形成磷酸化的多碳糖，最后再形成核酮糖，构成一次循环。12.简述C4植物与CAM植物在碳代谢途径上的异同。答：共同点：都含有卡尔文循环。不同点：①C4途径和CAM途径都有一个固定CO2的附加过程，外界CO2先同化为四碳二羧酸，再经脱羧后固定形成碳水化合物。即：C4和CAM植物都有两次CO2的固定，PEP的羧化起临时固定和浓缩的作用，只有卡尔文循环才能最终同化CO2。②C4植物CO2的固定和还原在空间上是分开的，分别在叶肉细胞和维管束鞘细胞中进行；而CAM植物CO2的固定和还原则是在时间上隔开的，所有的过程都在同一细胞内进行。③产物形成部位：C3和CAM植物的光合产物在叶肉细胞中形成；C4植物的光合产物在维管束鞘细胞中形成。13.说明C3途径和C4途径在CO2同化上的区别。答：C3植物C4植物（1）碳同化途径C3C3和C4（2）CO2固定场所叶肉细胞叶肉细胞（3）CO2还原场所叶肉细胞维管束鞘细胞（4）CO2原初受体RuBPPEP（5）催化CO2固定的酶及对CO2的亲和力Rubisco，低PEP羧化酶，高（6）CO2固定的原初产物PGA（C3）草酰乙酸（C4）（7）同化1CO2需ATP35（8）同化1CO2需光量子15（在1%O2中为12）1414.为什么说光呼吸与光合作用是伴随发生的？答：光呼吸与光合作用伴随发生的根本原因主要是由Rubisco的性质决定的，Rubisco是双功能酶，它既能催化羧化反应，又能催化加氧反应。即CO2和O2竞争Rubisco的同一个活性部位，并互为加氧与羧化反应的抑制剂。因此在O2和CO2共存的大气中，光呼吸与光合作用同时进行，伴随发生，既相互抑制又相互促进，如光合放氧可促进加氧反应，而光呼吸释放的CO2又可作为光合作用的底物。15.光呼吸有何生理功能？答：在干旱和高辐射期间，气孔关闭，CO2不能进入，会导致光抑制。光呼吸会释放CO2，消耗多余的能量，对光合器官起到保护的作用，避免产生光抑制。16.为什么C4植物光呼吸低于C3植物？答：：(1)维管束鞘细胞中有高的CO2浓度：C4植物的光呼吸代谢是发生在BSC中，C4途径的脱羧使BSC中CO2浓度提高，促进了Rubisco的羧化反应，抑制了Rubisco的加氧反应。(2)PEPC对CO2的亲和力高：由于C4植物叶肉细胞中的PEPC对CO2的亲和力高，即使BSC中有光呼吸的CO2释放，CO2在未跑出叶片前也会被叶肉细胞中的PEPC再固定。17.为什么在高温、高光强条件下，C4植物光合效率高于C3植物？答：（1）C4植物存在C3和C4两条同化途径，C3途径在维管束鞘细胞中进行，其作用是还原CO2;C4途径发生于叶肉细胞和维管束细胞，它的作用是固定CO2，和向维管束鞘细胞输送CO2，由于C4途径的作用，维管束鞘细胞的CO2浓度增大，提高了Rubisco的羧化活性，降低加氧活性，抑制光呼吸和提高光合效率。而C3植物只有C3途径，存在于叶肉细胞，没有C4途径的CO2浓缩作用，Rubisco的羧化活性较低，有较强的光呼吸。但由于C4植物的PEP羧化酶对CO2的亲和力高于C3植物的Rubisco。在高温低湿条件下，叶片气孔变小，细胞中的CO2溶解量降低，C4植物对CO2的固定高于C3植物。（2）C4植物叶肉紧密，而且PEP羧化酶对CO2的亲和力高，可以重新固定维管束鞘细胞光呼吸和呼吸释放的CO2。而C3植物在高温低湿条件下光呼吸和呼吸增强。（3）高光条件可满足C4植物对光能的额外需求。18.简述外界条件对光合作用的影响。答：（1）光：光在几个方面影响光合作用：（1）光是光合作用的能量来源；（2）光是叶绿素生物合成的必需因子；（3）光调节气孔开闭；（4）光调节反应中一些光调节酶的活性（Rubisco、PEPC、FBP、SBP酯酶）。光照也不是越强越好，在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快，当光照达到强度时，光合速率达到最大值，以后，光合速率不再随光照强度的增加而加快，这种现象称为光饱和现象。光饱和点超高，植物利用强光的能力超强。除了光强影响光合作用，光质也影响光合作用，多数植物在红光下光合效率最高，蓝光次之，绿光最差。（2）温度：温度即影响光合作用的光反应，又影响暗反应。在低温条件下光合速率降低，因为（1）暗反应的酶钝化；（2）光反应中的NADP还原酶和ATP合成酶钝化；（3）膜流动性变小，抑制电子传递，从而降低光合磷酸化；（4）使气孔关闭；（5）影响CO2扩散。高温同样也抑制光合作用：因为（1）使暗反应的酶变性失活；（2）使光反应中的NADP还原酶和ATP合成酶变性失活；（3）增大膜透性，这一方面破坏质子动力势的形成，抑制光合磷酸化，另一方面，使光合碳还原循环中的中间产物外渗。降低暗反应速度；（4）温度升高也增大呼吸和光呼吸，使表观光合速率降低；（5）蒸腾过快气孔关闭。（3）CO2：CO2是光合作用的原料，在一定范围内，光合速率随CO2浓度升高而增大。光合作用也存在CO2饱和现象。在一定范围内，O2浓度变化主要影响C3植物的光合作用，对C4植物的光合影响很小。（4）水分：水分是光合作用的原料，又是光合作物的条件。缺水时，光合作用降低：（1）缺水时，气孔关闭，减少CO2的供应；（2）缺水时促进淀粉分解，抑制光合产物的外运，发生反馈抑制。（3）严重缺水时，会导致光合结构的破坏。（5）矿质元素：矿质元素在多方面参与光合作用，缺乏时光合作用降低。19.目前作物光能利用率低的原因及提高光能利用率的途径是什么？答：原因：（1）漏光损失。在作物生长初期，植株小叶面积小，日光大部分直射地面而损失；（2）饱和和浪费。夏季太阳有效辐射可达1800～2000umd·m-2·s-1，但大多数植物的光饱和点达不到这个水平，大约有50%～70%的太阳辐射能被浪费掉。（3）环境胁迫，如缺水缺肥，高温低温，盐碱胁迫，病虫害等。提高途径：（1）减少漏光损失，如合理密植、间混套作、促进苗期早发、促进叶面积发展、及早封垄等。（2）加强田间管理，如合理施肥、合理灌溉、防治病虫害等。（3）提高植物的光能转化效率。20.说明光合作用和呼吸作用的区别及联系。答：（1）光合作用和呼吸作用是刚好相反的两个过程，两者的区别如下：光合作用：①在植物的叶绿体内进行；②在光照下才能进行；③吸收二氧化碳，放出氧气；④制造有机物，贮藏能量。呼吸作用：①植物成活部分都能进行；②有光无光都能进行；③吸收氧气，放出二氧化碳；④分解有机物，释放能量。（2）光合作用与呼吸作用的联系：光合作用为呼吸作用提供物质（有机物和氧气），呼吸作用为光合作用提供原料，两者相互依存和对立。21.假定中国长江流域年总辐射量为5.0×106kJ•m-2，一年二熟，水稻产量每100m2为75kg，小麦产量每100m2为60kg。经济系数水稻为0.5，小麦为0.4，含水量稻谷13%，小麦籽粒为12%，干物质含能量均按1.7×10４kJ•kg-1计算，试求该地区的光能利用率。答：光能利用率＝(光合产物中积累的能量/辐射总量)×100%光合产物中积累的能量＝[75kg·100m-2÷0.5×(1-13%)＋60kg·100m-2÷0.4×(1-12%)]×1.7×10４kJ·kg-1＝4.4625×10４kJ·m2光能利用率＝(4.4625×104kJ·m-2/5.0×106kJ·m-2)×100%＝0.89%第五章植物同化物的运输与分配一、名词解释l．代谢源：指能够制造并输出同化物的组织、器官或部位。2．代谢库：指消耗或贮藏同化物的组织、器官或部位。3．比集运转率：指单位时间筛管面积上通过的干物质的量。4．源强：源器官同化物形成和输出的能力。5．库强：库器官接纳和转化同化物的能力，即竞争能力的大小，称为库强。二、填空l．韧皮部装载存在（共质体）和（质外体）二条途径。2．长距离运输是指通过（维管系统）的运输