植物生理学第七版潘瑞炽编课后习题答案

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。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。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。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。选择透性：细胞膜质对不同物质的透性不同。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。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。生物膜：细胞的外周膜和内膜系统。1.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：CHONPSKCaMgSi，微量元素：FeMnZnCuNaMoPClNi，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。2.在植物生长过程中，如何鉴别发生缺氮、磷、钾现象；若发生，可采用哪些补救措施？缺氮：植物矮小，叶小色淡或发红，分枝少，花少，子实不饱满，产量低。补救措施：施加氮肥。缺磷：生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株矮小，叶色暗绿，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱。补救措施：施加磷肥。缺钾：植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差，叶色变黄，逐渐坏死，缺绿开始在老叶。补救措施：施加钾肥。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。1.单向运输载体：（uniportcarrier）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。2.同向运输器：（symporter）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。3.反向运输器：（antiporter）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。(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。5.简述植物体内铵同化的途径。答：①谷氨酰胺合成酶途径。即铵与谷氨酸及ATP结合，形成谷氨酰胺。②谷氨酸合酶途径。谷氨酰胺与α-酮戊二酸及NADH（或还原型Fd）结合，形成2分子谷氨酸。③谷氨酸脱氢酶途径。铵与α-酮戊二酸及NAD（P）H结合，形成谷氨酸。④氨基交换作用途径。谷氨酸与草酰乙酸结合，在ASP-AT作用下，形成天冬氨酸和α-酮戊二酸。谷氨酰胺与天冬氨酸及ATP结合，在AS作用下形成天冬酰胺和谷氨酸。11.植物对水分和矿质元素的吸收有什么关系？是否完全一致？答：关系：矿质元素可以溶解在溶液中，通过溶液的流动来吸收。两者的吸收不完全一致相同点：①两者都可以通过质外体途径和共质体途径进入根部。②温度和通气状况都会影响两者的吸收。不同点：①矿质元素除了根部吸收后，还可以通过叶片吸收和离子交换的方式吸收矿物质。②水分还可以通过跨膜途径在根部被吸收。12.细胞吸收水分和吸收矿质元素有什么关系？有什么异同？答：关系：水分在通过集流作用吸收时，会同时运输少量的离子和小溶质调节渗透势。相同点：①都可以通过扩散的方式来吸收。②都可以经过通道来吸收。不同点：①水分可以通过集流的方式来吸收。②水分经过的是水通道，矿质元素经过的是离子通道。③矿质元素还可以通过载体、离子泵和胞饮的形式来运输。15.引起嫩叶发黄和老叶发黄的分别是什么元素？请列表说明。答：引起嫩叶发黄的：SFe，两者都不能从老叶移动到嫩叶。引起老叶发黄的：KNMgMo，以上元素都可以从老叶移动到嫩叶。Mn既可以引起嫩叶发黄，也可以引起老叶发黄，依植物的种类和生长速率而定。9，根部细胞吸收矿质元素的途径和动力、、、、答；通过共质体和质外体运输，韧皮部是运输养料矿质元素的。通过蒸腾作用产生蒸腾拉力促使他们运输的。。第三章植物的光和作用吸收光谱：经过叶绿素吸收后，在光谱上出现黑线或暗带。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。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。希尔反应：在光照下，离体叶绿体类囊体能将含有高铁的化合物还原为低铁化合物并释放氧。光和链：在类囊体摸上的PSII和PSI之间几种排列紧密的电子传递体完成电子传递的总轨道。同化力：由于ATP和NADPH用于碳反应中CO2的同化，把这两种物质合称为同化力。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。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途径固定CO2的过程。增益效应（爱默生效应）：如果在远红光（大于685nm）照射下补充红光（650nm），量子产额大增，比单独用这两种波长的光照射时的总和还要高，这种效应称为增益效应。1.植物光合作用的光反应和碳反应是在细胞的哪些部位进行的？为什么？答：光反应在类囊体膜（光合膜）上进行的，碳反应在叶绿体的基质中进行的。原因：光反应必须在光下才能进行的，是由光引起的光化学反应，类囊体膜是光合膜，为光反应提供了光的条件；碳反应是在暗处或光处都能进行的，由若干酶催化的化学反应，基质中有大量的碳反应需要的酶。2.在光合作用过程中，ATP和NADPH是如何形成的？又是怎样被利用的？答：形成过程是在光反应的过程中。1)非循环电子传递形成了NADPH：PSII和PSI共同受光的激发，串联起来推动电子传递，从水中夺电子并将电子最终传递给NADP+，产生氧气和NADPH，是开放式的通路。2)循环光和磷酸化形成了ATP：PSI产生的电子经过一些传递体传递后，伴随形成腔内外H浓度差，只引起ATP的形成。3)非循环光和磷酸化时两者都可以形成：放氧复合体处水裂解后，吧H释放到类囊体腔内，把电子传递给PSII，电子在光和电子传递链中传递时，伴随着类囊体外侧的H转移到腔内，由此形成了跨膜的H浓度差，引起ATP的形成；与此同时把电子传递到PSI，进一步提高了能位，形成NADPH，此外，放出氧气。是开放的通路。利用的过程是在碳反应的过程中进行的。C3途径：甘油酸-3-磷酸被ATP磷酸化，在甘油酸-3-磷酸激酶催化下，形成甘油酸-1，3-二磷酸，然后在甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用下被NADPH还原，形成甘油醛-3-磷酸。C4途径：叶肉细胞的叶绿体中草酰乙酸经过NADP-苹果酸脱氢酶作用，被还原为苹果酸。C4酸脱羧形成的C3酸再运回叶肉细胞，在叶绿体中，经丙酮酸磷酸双激酶催化和ATP作用，生成CO2受体PEP，使反应循环进行。3.试比较PSI和PSII的结构及功能特点。PSIIPSI位于类囊体的堆叠区，颗粒较大位于类囊体非堆叠区，颗粒小由12种不同的多肽组成由11种蛋白组成反应中心色素最大吸收波长680nm反应中心色素最大吸收波长700nm水光解，释放氧气将电子从PC传递给Fd含有LHCII含有LHCI4.光和作用的氧气是怎样产生的？答：水裂解放氧是水在光照下经过PSII的放氧复合体作用，释放氧气，产生电子，释放质子到类囊体腔内。放氧复合体位于PSII类囊体膜腔表面。当PSII反应中心色素P680受激发后，把电子传递到脱镁叶绿色。脱镁叶绿素就是原初电子受体，而Tyr是原初电子供体。失去电子的Tyr又通过锰簇从水分子中获得电子，使水分子裂解，同时放出氧气和质子。6.光合作用的碳同化有哪些途径？试述水稻、玉米、菠萝的光合碳同化途径有什么不同？答：有三种途径C3途径、C4途径和景天酸代谢途径。途径C3C4CAM植物种类温带植物（水稻）热带植物（玉米）干旱植物（菠萝）固定酶RubiscoPEPcase/RubiscoPEPcase/RubiscoCO2受体RUBPRUBP/PEPRUBP/PEP初产物PGAOAAOAA7.一般来说，C4植物比C3植物的光合产量要高，试从它们各自的光合特征以及生理特征比较分析。C3C4叶片结构无花环结构，只有一种叶绿体有花环结构，两种叶绿体叶绿素a/b2.8+-0.43.9+-0.6CO2固定酶RubiscoPEPcase/RubiscoCO2固定途径卡尔文循环C4途径和卡尔文循环最初CO2接受体RUBPPEP光合速率低高CO2补偿点高低饱和光强全日照1/2无光合最适温度低高羧化酶对CO2亲和力低高，远远大于C3光呼吸高低总体的结论是，C4植物的光合效率大于C3植物的光合效率。8.从光呼吸的代谢途径来看，光呼吸有什么意义？答：光呼吸的途径：在叶绿体内，光照条件下，Rubisco把RUBP氧化成乙醇酸磷酸，之后在磷酸酶作用下，脱去磷酸产生乙醇酸；在过氧化物酶体内，乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，过氧化氢变为洋气，乙醛酸形成甘氨酸；在线粒体内，甘氨酸变成丝氨酸；过氧化物酶体内形成羟基丙酮酸，最终成为甘油酸；在叶绿体内，产生甘油-3-磷酸，参与卡尔文循环。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。在有氧条件下，通过光呼吸可以回收75%的碳，避免损失过多。有利于氮的代谢。9.卡尔文循环和光呼吸的代谢有什么联系？答：卡尔文循环产生的有机物的1/4通过光呼吸来消耗。氧气浓度高时，Rubisco作为加氧酶，是RUBP氧化，进行光呼吸；CO2高时，Rubisco作为羧化酶，使CO2羧化，进行卡尔文循环。光呼吸的最终产物是甘油酸-3-磷酸，参与到卡尔文循环中。10.通过学习植物水分代谢、矿质元素和光合作用知识之后，你认为怎样才能提高农作物的产量。答：合理灌溉。合理灌溉可以改善作物各种生理