植物生理期末复习大纲

第一章植物水分生理植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程1-1.水在植物生命活动中的作用一.植物的含水量二、植物体内水分存在的状态自由水:距离胶体颗粒较远，可以自由移动的水分束缚水:较牢固地被细胞胶体颗粒吸附，不易流动的水分三.水分在植物生命活动中的作用1．水分是细胞质的主要成分2．水分是代谢作用过程的反应物质3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂4．水分能保持植物的固有姿态5.高比热和气化热有利于调节植物体的温度1-2.植物对水分的吸收1-2-1植物细胞对水分的吸收一、渗透吸水含有液泡的细胞吸水的主要方式。（一）：自由能和水势水势（waterpotential）：水的化学势，单位：帕（Pa）、巴(bar)、大气压(atm)纯水的化学势规定为零。水中的溶质会增加束缚能，降低水的自由能，所以溶液的化学势均小于零，为负值。溶液越浓，水势越低。（二）：渗透作用（osmosis):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。（三）：植物细胞是一个渗透系统一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透装置原生质层具有选择透过性，近似于半透膜质壁分离及质壁分离复原质壁分离：植物细胞液泡失水，使原生质体和细胞壁分离的现象。质壁分离复原是其逆过程。（四）：细胞的水势细胞吸水情况决定于细胞水势。典型细胞的水势组成：ψw=ψs+ψp+ψm渗透势（osmoticpotential，或溶质势solutepotential）由于溶质颗粒的存在而使水的自由能降低导致水势降低的部分，其大小决定于溶液中溶质颗粒数目。压力势（pressurepotential）细胞壁对抗细胞质向外膨胀而产生向内挤压原生质体的压力，即为压力势，压力势使胞内水势升高，是正值。衬质势（matricpotential）细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值。（五）细胞间的水分移动：相邻两细胞间的水分移动：水分由高水势细胞流向低水势细胞多个细胞间的水分移动：由高水势一端流向低水势一端地上比根部低上部叶比下部叶低在同一叶子中距离主脉越远则越低在根部则内部低于外部第三节植物根系对水分的吸收一、根系吸水的部位根吸水的主要部位是在根的尖端二、根系吸水的途径1.质外体途径水分通过细胞壁、细胞间隙移动2.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三、根系吸水的机制(一)根压1．概念：由于植物根系生理活动产生的促使水分从根部上升的压力2.根压产生的机理水流的真正动力是水势差（二）蒸腾拉力由于蒸腾作用产生一系列水势梯度使导管中水分上升的力量称为蒸腾拉力。四、影响根系吸水的条件1.土壤溶液浓度盐碱地烧苗现象2.土壤通气状况受涝的植株反而缺水？3.土壤温度第四节蒸腾作用一、蒸腾作用的概念、生理意义和途径（一）概念：水分以气态形式通过植物体表面散失到体外的过程（二）蒸腾作用的生理意义1、蒸腾作用产生的蒸腾拉力是植物吸水的主要动力。2、植物吸收矿质盐类和在体内运转的动力3、降低植物体的温度。第二章植物的矿质营养植物对矿质盐的吸收、运转和同化，叫做矿质营养。第一节植物必需的矿质元素一植物体内的矿质元素构成灰分的元素称为灰分元素,也叫矿质元素N不是灰分元素，但也是矿质元素。二、植物必需的矿质元素和确定方法（一）植物必需矿质元素的条件①不可缺少性：由于缺乏该元素，生长发育不正常，不能完成生活史②不可替代性：缺乏时表现专一缺乏症，加入后逐渐转向正常③直接功能性：对植物的营养功能是直接的，不是改善土壤或培养条件所致（三）植物体内的必需元素：植物必需矿质元素16种大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S、Si微量元素：Fe、Mn、B、Cu、Zn、Mo、CI、Na、Ni第二节植物细胞对矿质元素的吸收（一）被动吸收植物细胞经扩散作用而吸收物质的过程。（二）主动吸收主动吸收亦称主动运输，是指细胞利用呼吸代谢释放的能量逆浓度梯度或电化学势梯度吸收矿物质的过程。（三）胞饮作用物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折将物质及液体转移到细胞内的攫取物质及液体的过程，称为胞饮作用。第三节植物体对矿质元素的吸收根系吸收矿质元素的部位根吸收矿物质的主要部位是在根的尖端第六节合理施肥的生理基础所谓合理施肥，就是根据矿质元素的生理功能，结合作物的需肥规律，适时适量地施肥，做到少肥高效。第三章光合作用第一节光合作用的重要性一、光合作用的概念绿色植物利用光能把CO２和水合成有机物，同时释放氧气的过程。第二节叶绿体和光合色素叶绿体是光合作用最重要的细胞器。二、光合色素的化学特性在光合作用的反应中吸收光能的色素称为光合色素1.叶绿素2.类胡萝卜素叶子的颜色一般来说，叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为3∶1，所以正常的叶子总呈现绿色。秋天或在不良的环境中，叶片中的叶绿素较易降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。深秋季节，天气变冷，叶子中的葡萄糖积累，有利于花青素的形成。花青素是一种不稳定的有机物，遇到酸性物质时变成红色，遇到碱性物质时会变成蓝色。第三节光合作用的机制光合作用：光反应，原初反应:光能的吸收、传递和转换成电能，在类囊体膜上完成电子传递和光合磷酸化:电能转变为活跃化学能，在类囊体膜上完成暗反应：碳同化:活跃的化学能转变为稳定的化学能。在叶绿体基质中进行二电子传递与光合磷酸化1电子传递链在光反应中，由水至NADP＋的电子传递是由两个反应中心PSⅡ和PSⅠ经过两种连续光化学反应驱动的。两个光系统之间的电子传递由几种排列紧密的电子传递体完成，电子传递体按氧化还原电位高低排列，使电子传递链呈侧写的“Z”形，称为光合链。2光合磷酸化叶绿体在光照下把ADP和无机磷合成为ATP的过程。经过光反应（原初反应、电子传递和光合磷酸化），由光能转化来的电能形成活跃的化学能。暂时贮存在ATP和NADPH中。ATP和NADPH用于暗反应中CO2的固定，合称为同化能力。三碳同化植物利用光反应中形成的NADPH和ATP将CO2转化成稳定的碳水化合物的过程，称为CO2同化或碳同化。碳同化途径类型根据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，将碳同化途径分为三类：C3途径C4途径CAM(景天科酸代谢)途径（二）C4途径1.C4途径的发现2.C4植物叶片结构特点“花环”结构C4植物维管束被维管束鞘细胞包围，外面又密接1-2层叶肉细胞。C4植物的维管束鞘细胞中含有大而多的叶绿体，可以进行光合作用。C4植物有两类光合细胞：叶肉细胞和维管束鞘细胞。C3植物没有花环结构，维管束鞘细胞没有叶绿体，光合作用仅在叶肉细胞进行。4.C４途径的特点及意义C4植物的光合作用＝叶肉细胞CO2固定＋维管束鞘细胞CO2还原(C4途径)(C3途径)1C4植物花环结构的叶肉细胞如同一个能够浓缩CO2的泵，将CO2的固定和还原过程在空间上分隔开来，使得维管束鞘细胞保持高浓度的CO2，提高了光合效率。2PEP羧化酶对CO2的亲和力比RUBP羧化酶大很多，在外界干旱、气孔关闭时，C4植物能利用低浓度的CO2继续生长，而C4植物不行。在高温、强光、干旱和低CO2条件下，C４植物显示出高的光合效率。（三）景天科酸代谢途径（CAM）1.CAM在植物界的分布与特征景天科植物有一个很特殊的CO2同化方式：夜间固定CO2产生有机酸，白天有机酸脱羧释放CO2，用于光合作用，这样的光合碳代谢途径称为CAM(Crassulaceanacidmetabolism)途径。CAM途径与景天科植物适应干旱地区的气候有关。白天缺水，气孔关闭，植物便利用前一个晚上固定的CO2进行光合作用。CAM途径与C4途径的差别C4植物是在同一时间(白天)和不同的空间(叶肉细胞和维管束鞘细胞)完成CO2固定(C4途径)和还原(C3途径)两个过程；而CAM植物则是在不同时间(黑夜和白天)和同一空间(叶肉细胞)完成上述两个过程的四光合作用的产物光合作用的产物主要是糖类，包括单糖、双糖和多糖，以蔗糖和淀粉最为普遍。第五节影响光合作用的因素一、光合速率及表示单位一外界条件对光合速率的影响光质树木的叶片吸收红光和蓝光较多，故透过树冠的光线中绿光较多，由于绿光是光合作用的低效光，因而会使树冠下生长的本来就光照不足的植物利用光能的效率更低。“大树底下无丰草”就是这个道理。耐阴植物在荫蔽环境下生长良好的原因：叶绿体基粒大、基粒片层多、叶绿素含量高，在较低的光强度下可充分吸收光。耐阴植物的叶绿素b含量较多，可以利用蓝紫光于遮阴处生长。第四章植物的呼吸作用第一节呼吸作用的概念和意义一.概念生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。1.有氧呼吸生活细胞利用O2，将某些有机物质彻底氧化分解，形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。2.无氧呼吸生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。二.生理意义1.为植物生命活动提供能量和还原力2.中间产物是合成重要有机物质的原料第二节植物的呼吸代谢途径一、糖酵解（EMP途径）己糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程二发酵：在缺氧条件下，丙酮酸形成乙醇或乳酸。三、三羧酸循环（TCA环，柠檬酸环或Krebs环）概念：在有氧条件下，丙酮酸逐步氧化分解为H20和CO2的过程。三羧酸循环的生理意义1提供生命活动所需能量的主要来源2物质代谢的枢纽第三节电子传递与氧化磷酸化一呼吸链的概念和组成1.呼吸链即电子传递链，是呼吸代谢的中间产物的电子或质子沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途径传递到分子氧的总过程。二氧化磷酸化指电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。它是需氧生物合成ATP的主要途径。第四节呼吸作用中的能量的贮存和利用1呼吸作用中的能量计算植物呼吸作用是通过酶促反应把贮存在化合物中的化学能释放出来,一部分转变为热能散失,一部分以ATP形式贮存。2光合作用与呼吸作用的比较光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、淀粉、己糖等有机物产物O2、淀粉、己糖、蔗糖等有机物CO2、H2O等能量转换贮藏能量的过程光能电能活跃的化学能稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能活跃的化学能发生部位绿色细胞、叶绿体、细胞质生活细胞、线粒体、细胞质发生条件光照下才可发生光下、暗处都可发生3光合作用与呼吸作用的关系光合释放O2→呼吸呼吸释放CO2→光合ADP和NADP+的共用。中间产物的共用。第五节影响呼吸作用的因素一、呼吸速率（呼吸强度）单位植物材料在单位时间所释放的CO2的量或所吸收的O2的量长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？1、无氧呼吸产生的酒精使细胞质蛋白质变性；2、植物要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物；3、缺乏新物质合成的原料。第六节呼吸作用与农业生产一.呼吸作用与作物栽培①播前浸种提高种子的呼吸，促进种子萌发。②田间中耕松土和低洼地块开沟排水增加土壤透气性，有效地抑制无氧呼吸。③降低夜温减少呼吸消耗，有利于干物质积累。二.呼吸作用与粮食贮藏呼吸极微弱，可以安全贮藏，称为安全含水量。粮食贮藏:控制进仓种子的含水量，不得超过安全含水量注意库房的通风，增高CO2含量,降低O2含量充N贮藏三.呼吸作用与果蔬贮藏贮运措施降低温度：香蕉:11~14℃，苹果:4℃。增加CO2和N2的浓度降低O2浓度第五章植物生长物质第一节植物生长物质的概念和种类一概念植物生长物质：调节植物生长发育的一些生理活性物质。包括植物激素和生长调节剂。植物激素：指在植物体内合成的，可移动的，对生长发育产生显著作用的微量(1µmol/L)有机物。植物生长调节剂：指人工合成的具有类似植物激素生理活性的化合物。目前公认的植物激素：生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸、乙烯、油菜素甾醇类二植物激素具有以下特点：第一内生性植物生命活动中的正常代谢产物；第二可运性由某些器官或组织产生后运至其它部位而发挥调控作用第三调节性植物激素通常在极低浓度下产生生理效应。第二节生长素类（Auxin）三、生长素的生理效应1.促进伸长生长•双重作用：低浓度促进生长高浓度产生伤害•不同器官对生长素的敏感性不同根最敏感，茎最不敏感