《植物生理學》問答題

1、植物生理學問答題1、試述植物光呼吸和暗呼吸的區(qū)別。答：比較項目暗呼吸光呼吸底物葡萄糖乙醇酸代謝途徑糖酵解、三羧酸循環(huán)等途徑乙醇酸代謝途徑發(fā)生部位胞質溶膠、線粒體葉綠體、過氧化物酶體、線粒體發(fā)生條件光、暗處都可以進行光照下進行對O2、CO2濃度的反應無反應高O2促進，高CO2抑制2、光呼吸有什么生理意義？答：（1）光呼吸使葉片在強光、CO2不足的條件下，維持葉片內部一定的CO2水平，避免光合機構在無CO2時被光氧化破壞。（2）光呼吸過程消耗大量O2，降低了葉綠體周圍O2濃度和CO2濃度之間的比值，有利于提高RuBP氧化酶對CO2的親和力，防止O2對光合碳同化的抑制作用。綜上，可以認為光呼吸是伴隨

2、光合作用進行的保護性反應。3、試述植物細胞吸收溶質的方式和機制。答：（1）擴散： 簡單擴散：簡單擴散是指溶質從高濃度區(qū)域跨膜移向臨近低濃度區(qū)域的過程。不需要細胞提供能量。易化擴散：又名協(xié)助擴散，是指在轉運蛋白的協(xié)助下溶質順濃度梯度或電化學梯度的跨膜轉運過程。不需要細胞提供能量。（2）離子通道：離子通道是指在細胞膜上由通道蛋白構成的孔道，作用是控制離子通過細胞膜。（3）載體：載體是跨膜轉運的內在蛋白，在夸膜區(qū)域不形成明顯的孔道結構。單向運輸載體：單向運輸載體能催化分子或離子順電化學梯度單向跨膜轉運。反向運輸器：反向運輸器與膜外的H+結合時，又與膜內的分子或離子結合，兩者朝相反的方向運輸。同向運輸

3、器：同向運輸器與膜外的H+結合時，又與膜外的分子或離子結合，兩兩者朝相同的方向運輸。（4）離子泵：離子泵是膜上的ATP酶，作用是通過活化ATP推動離子逆化學勢梯度進行跨膜轉運。（5）胞飲作用：胞飲作用是指細胞通過膜的內陷從外界直接攝取物質進入細胞的過程。4、試述壓力流動學說的基本內容。答：1930年明希提出了用于解釋韌皮部光合同化物運輸機制的“壓力流動學說”，其基本觀點是：（1）光合同化物在篩管內隨液流流動，液流的流動是由輸導系統(tǒng)兩端的膨壓差引起的。（2）膨壓差的形成機制： 源端：光合同化物進入源端篩管分子 源端篩管內水勢降低 源端篩管分子從臨近的木質部吸收水分 源端篩管內膨壓增加。庫端：庫端

4、篩管中的同化物不斷卸出 庫端篩管內水勢提高 水分流向臨近的木質部 庫端篩管內膨壓降低。源端光合同化物裝載和庫端光合同化物卸出不斷進行，使源庫間維持一定的膨壓差，在此膨壓差下，光合同化物可經(jīng)韌皮部不斷地由源端向庫端運輸。5、試述同源異形的概念及ABC模型的主要內容。答：（1）同源異形：分生組織系列產(chǎn)物中一類成員轉變?yōu)榕c該系列種在形態(tài)和性質上不同的另一類成員的現(xiàn)象稱為同源異形現(xiàn)象。導致同源異型現(xiàn)象發(fā)生的基因稱為同源異型基因。（2）“ABC”模型：A類基因在第一 、二輪花器官中表達，B類基因在第二、三輪花器官中表達，C類基因在第三、四輪花器官中表達。其中AB、BC相互重疊，但AC相互拮抗，即A抑制C

5、在第一、二輪花器官中表達，C抑制A在第三、四輪花器官中表達。A單獨決定萼片的發(fā)育，AB共同決定花瓣的發(fā)育，BC共同決定雄蕊的發(fā)育，C單獨決定心皮的發(fā)育。6、試述光合磷酸化的機理。答：（1）光合磷酸化的概念：光照條件下電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)，進而生成ATP的過程稱為光合磷酸化。 （2）光合磷酸化的類型： 環(huán)式光合磷酸化：光照條件下環(huán)式電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)，進而生成ATP的過程稱為環(huán)式光合磷酸化。環(huán)式光合磷酸化是非光合放氧生物光能轉換的唯一途徑，主要在基質片層內進行。ADP + PiATP + H20非環(huán)式光合磷酸化：光照條件下非環(huán)式電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)，進而生成ATP的過程稱為非

6、環(huán)式光合磷酸化。非環(huán)式光合磷酸化為含有基粒片層的放氧生物所特有，在光合磷酸化中占主要地位。2ADP + 2Pi + 2NADP + 2H2O 2ATP + 2NADPH + 2H+ + 2H2O + O2（2H2O在反應前表示水的光解，在反應后表示ADP與Pi結合時所脫下的水。）假環(huán)式光合磷酸化：光照條件下假環(huán)式電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)，進而生成ATP的過程稱為假環(huán)式光合磷酸化。 ADP + Pi + H2O ATP + O2- + 4H + NADP+ （3）光合磷酸化的機理化學滲透學說：該學說假設能量轉換和偶聯(lián)機構具有以下特點：由磷脂和蛋白質構成的膜對離子和質子具有選擇性。具有氧化還原電

7、位的電子傳遞體不勻稱地嵌合在膜內。膜上有偶聯(lián)電子傳遞的質子轉移系統(tǒng)。膜上有轉移質子的ATP酶。在解釋光合磷酸化機理時，該學說強調：光合電子傳遞鏈的電子傳遞會伴隨膜內外兩側產(chǎn)生質子動力，并由質子動力推動ATP的合成。7、試述氣孔運動的淀粉-糖轉化學說和無機離子吸收學說。答：（1）淀粉-糖轉化學說： 光照時，保衛(wèi)細胞進行光合作用，消耗CO2，使細胞內PH值升高，促使淀粉在淀粉磷酸化酶的催化作用下轉變?yōu)榭扇苄蕴?。從而使保衛(wèi)細胞水勢下降，保衛(wèi)細胞吸水，氣孔張開。在黑暗中，保衛(wèi)細胞進行呼吸作用，產(chǎn)生CO2， 使細胞內PH值下降，促使可溶性糖在淀粉磷酸化酶的催化作用下轉變?yōu)榈矸邸亩贡Ｐl(wèi)細胞水勢升高，保

8、衛(wèi)細胞失水，氣孔關閉。（2）無機離子吸收學說：光照時，保衛(wèi)細胞進行光合作用，產(chǎn)生ATP，ATP活化存在于細胞質膜上的KH離子泵，保衛(wèi)細胞吸收K+，水勢降低，氣孔張開。8、試述脫落酸誘導氣孔關閉的信號轉導途徑。答：ABA與質膜上的受體結合 保衛(wèi)細胞質膜上的Ca2+通道打開 保衛(wèi)細胞內Ca2+濃度和PH值上升 抑制K+內流，激發(fā)K+、Cl-外流 保衛(wèi)細胞內水勢上升，水分外流 氣孔關閉。9、植物呼吸作用的多樣性表現(xiàn)在哪些方面？從其中一個方面敘述之。答：（1）植物呼吸作用的多樣性表現(xiàn)在三個方面：呼吸代謝途徑的多樣性、電子傳遞鏈的多樣性、末端氧化酶的多樣性。（2）各種末端氧化酶主要特性的比較：酶金屬輔基

9、需要輔酶定位與O2的親和力與ATP的偶聯(lián)CN的抑制CO的抑制酚氧化酶CuNADP細胞質中-+抗壞血酸氧化酶CuNADP細胞質低-+-乙醇酸氧化酶黃素蛋白NAD過氧化物酶體極低-細胞色素氧化酶FeNAD線粒體極高+交替氧化酶Fe（非血紅素）NAD線粒體高+-10、植物呼吸代謝途徑的多樣性對植物生存有何適應意義？答：植物呼吸代謝途徑的多樣性使其能夠適應時常變化的環(huán)境條件。例如植物遭受病菌浸染時，戊糖磷酸途徑增強，形成植保素、木質素以提高其抗病能力。又如水稻根系在淹水缺氧時，乙醇酸途徑增強以保持根系的正常生理功能。11、植物光合作用與呼吸作用有何區(qū)別與聯(lián)系？答：光合作用呼吸作用區(qū)別部位含有葉綠體或光

10、合片層的細胞所有活細胞條件光照有無光照均可原料CO2、H2O有機物、O2產(chǎn)物有機物、O2CO2、H2O能量轉變制造有機物，儲存能量分解有機物，釋放能量聯(lián)系ADP和NADP+這兩種物質在光合作用和呼吸作用中共用。 光合作用的碳循環(huán)與呼吸作用的戊糖磷酸途徑基本上是正反反應的關系。 光合作用釋放的O2可被呼吸作用利用，呼吸作用釋放的CO2可被光合作用利用。12、為什么C4植物光合效率高于C3植物。答：（1）PEPcase（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）比Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）對CO2的親和力大，導致a.C4植物的CO2補償點低于C3植物。b.逆境下氣孔關閉對C4植物光合作用的

11、影響程度更小。（2）C4途徑的存在使C4植物的光呼吸低于C3植物。（3）C4植物光呼吸產(chǎn)生的CO2經(jīng)葉肉細胞時可被再利用，C3植物不能再利用光呼吸產(chǎn)生的CO2。13、C4植物與CAM植物在碳代謝上有哪些異同？答：（1）相同點：固定與還原CO2的途徑基本相同，二者都是由C4途徑固定CO2，由C3途徑還原CO2。二者都是由PEPcase（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）固定空氣中的CO2，由Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）羧化C4二羧酸脫羧釋放的CO2。 （2）不同點：C4植物是在同一時間（白天）、不同空間（葉肉細胞和維管束鞘細胞）中完成CO2的固定和還原。CAM植物是在不同時間（黑夜

12、和白天）、同一空間（葉肉細胞）中完成CO2的固定和還原。14、C3途徑（卡爾文循環(huán)）可分為哪幾個階段？各階段的作用是什么？答：C3途徑可分為以下三個階段： （1）羧化階段：該階段進行CO2的固定。RuBP（核酮糖-1，5-二磷酸）在Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）的催化作用下與CO2反應生成3-PGA（3-磷酸甘油酸）。 （2）還原階段：利用同化力（NADPH、ATP）將3-PGA還原成3-GAP（3-磷酸甘油醛），即光合作用中第一個三碳糖。 （3）更新階段：光合碳循環(huán)中生成的3-GAP，經(jīng)一系列轉變，重新生成RuBP。在卡爾文循環(huán)中3分子CO2轉變?yōu)?分子3-GAP的總反

13、應式為：3CO2 + 9ATP + 6NADPH + 6H+ + 6H2O 3-GAP + 9ADP + 9Pi + 6NADP+ 15、試述光對C3途徑（卡爾文循環(huán)）的調節(jié)。答：光對卡爾文循環(huán)的調節(jié)是通過調節(jié)酶活性實現(xiàn)的。在卡爾文循環(huán)中，有5種酶屬于光調節(jié)酶，即Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶）、FBPase（果糖-1，6二磷酸磷酸酶）、GAPDH（甘油醛-3-磷酸脫氫酶）、Ru5PK（核酮糖-5-磷酸激酶）、SBPase（景天庚酮糖-1，7-二磷酸酶）。 光對酶活性的調節(jié)分為三種情況： （1）微環(huán)境調節(jié)：光驅動電子傳遞促使H+從葉綠體基質向類囊體腔轉移，Mg2+則從類囊體

14、腔向葉綠體基質轉移。于是，葉綠體基質的PH值從7上升到8，Mg2+濃度增加。在較高的PH值和Mg2+濃度下，上述5種光調節(jié)酶活化。 （2）效應物調節(jié)：FBPase、GAPDH、Ru5PK和SBPase四種酶通過Fd-Td系統(tǒng)（鐵氧 還蛋白-硫氧還蛋白系統(tǒng)）受光調節(jié)。 （3）光對Rubisco的調節(jié)表現(xiàn)在以下幾個方面： 光對Rubisco大小亞基的基因轉錄有影響。 光調節(jié)Rubisco的活性表現(xiàn)出晝夜節(jié)律變化。 光促進ATP的形成，Rubisco活化酶與ATP水解酶偶聯(lián)而活化Rubisco。光照有利于Rubisco活化酶的解離作用。16、試述生長素（IAA）促進細胞伸長的作用機理。答：（1）酸生

15、長學說：IAA激活細胞質膜上的質子泵 活化的質子泵將細胞內的H+泵到細胞壁中 酸性條件下，細胞壁中某些多糖水解酶活化 細胞壁中多糖分子交織點斷裂 細胞壁松弛 細胞水勢下降，細胞吸水 細胞伸長。（2）基因活化學說：IAA與細胞質膜上的或細胞質中的受體結合 生長素-受體復合物誘發(fā)IP3產(chǎn)生，IP3打開細胞器的Ca2+通道，細胞質中的Ca2+水平增加 Ca2+進入液泡，置換出H+，H+活化細胞質膜上的ATP酶 蛋白質磷酸化 活化的蛋白質與生長素形成蛋白質-生長素復合物 蛋白質-生長素復合物誘導細胞核轉錄合成mRNA 合成構成細胞質和細胞壁的蛋白質 細胞伸長。17、試述生長素（IAA）極性運輸?shù)臋C理。

16、答：化學滲透極性擴散假說：IAA在植物體內有兩種存在形式，即陰離子型IAA-和非解離型IAAH。植物形態(tài)學上端細胞的基部有IAA-輸出載體，細胞中的IAA-由輸出載體運載到細胞壁，IAA-與細胞壁中的H+結合形成IAAH，IAAH再從下一個細胞的頂部擴散進入該細胞，或由IAA-H+共向轉運體運入該細胞，細胞質PH值高，IAAH脫質子化，重新變成IAA-。如此重復下去，即形成極性運輸。18、如何用實驗證明生長素（IAA）具有極性運輸?shù)奶攸c。答：（1）極性運輸?shù)母拍睿簶O性運輸是指物質只能從植物形態(tài)學上端向植物形態(tài)學下端進行運輸?shù)倪\輸過程。極性運輸屬于主動運輸，需要載體和能量。 （2）實驗過程：取2

17、個胚芽鞘。A胚芽鞘上端放置含有生長素的瓊脂塊，下端放置不含有生長素的瓊脂塊。B胚芽鞘倒置，B胚芽鞘上端放置含有生長素的瓊脂塊，下端放置不含有生長素的瓊脂塊。一段時間后，A胚芽鞘下端的瓊脂塊中出現(xiàn)生長素，B胚芽鞘下端的瓊脂塊中任然不含有生長素。上述實驗即可證明生長素具有極性運輸?shù)奶攸c。19、設計實驗證明植物成花接受低溫影響的部位和春化素的存在。答：（1）植物成花接受低溫影響的部位：莖尖生長點。 證明植物成花接受低溫影響的部位的實驗：栽培于室溫中的芹菜，由于得不到成花所需的低溫，因而不能開花結實。如果用膠管將芹菜莖尖纏繞起來，通入冷水，使莖尖生長點得到低溫，芹菜則能夠通過春化作用開花。反之，如果將

18、芹菜置于低溫條件下，但莖尖生長點通入溫水，芹菜則不能通過春化作用開花。該實驗即可證明植物成花接受低溫影響的部位是莖尖生長點。 （2）證明春化素存在的實驗：將春化的二年生天仙子葉子嫁接到?jīng)]有春化的同種植株的砧木上，可誘導后者開花，該實驗即可證明春化素的存在。20、設計實驗證明植物開花的光周期感受部位和開花刺激物（成花素）的傳導。答：（1）植物開花的光周期感受部位：葉片。 證明植物開花的光周期感受部位的實驗： a.將植物全株置于不適宜的光周期條件下，植物不開花而保持營養(yǎng)生長。b.將植物全株置于適宜的光周期條件下，植物開花。c.只將植物葉片置于適宜的光周期條件下，植物開花。d.只將植物葉片置于不適宜

19、的光周期條件下，植物不開花。上述四組實驗即可證明植物開花的光周期感受部位是葉片。（2）證明開花刺激物（成花素）傳導的實驗：將數(shù)株短日植物蒼耳嫁接串聯(lián)在一起，只將其中一株的一片葉置于適宜的光周期條件下，而其他植株均置于不適宜的光周期條件下，結果數(shù)株蒼耳全部開花。該實驗即可證明開花刺激物（成花素）的傳導。 21、植物進行正常的生命活動需要哪些礦質元素？如何證明植物生長需要這些元素？答：（1）植物進行正常的生命活動所需的礦質元素： 大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S、Si。 微量元素：Cl、Fe、B、Mn、Cu、Mo、Zn、Ni、Na。 （2）證明植物生長需要某種元素的方法（溶液培養(yǎng)法）：準備A、

20、B兩份培養(yǎng)液，其中A培養(yǎng)液不含某種元素。取兩株長勢相同且狀態(tài)良好的植株分別放入A、B培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間。A培養(yǎng)液中的植株出現(xiàn)轉移缺乏癥，B培養(yǎng)液中的植株正常生長，從而說明植物生長需要該種元素。22、試述細胞吸水過程中相對體積變化與水勢及其組分的關系。答：在高水勢的溶液中，細胞吸水，細胞相對體積增大，p、s升高，w也隨之升高。當細胞吸水達到飽和狀態(tài)時， w=0， p-s。23、植物生長的相關性表現(xiàn)在哪些方面？試述一個方面的相關性。答：（1）植物生長的相關性表現(xiàn)在三個方面：主枝與側枝或主根與側根的相關性、根與地上部分的相關性、營養(yǎng)生長與生殖生長的相關性。 （2）根與地上部分的相關性：第26題第（

21、1）問的答案。 （3）營養(yǎng)生長與生殖生長的相關性：第27題的答案。24、試述“根深葉茂，本固枝榮”、 “水長苗、旱長根”的植物生理學原理。答：（1）“根深葉茂，本固枝榮”的植物生理學原理：該諺語反映了植物的根系和地上部分之間相互促進、相互依存的關系。根系生長需要地上部分供給光合產(chǎn)物、生長素和維生素等物質，而地上部分生長又需要根系供給水分，礦物質和細胞分裂素等物質。所以說“根深葉茂，本固枝榮”。（2）“水長苗、旱長根”的植物生理學原理：該諺語反映了土壤水分供應狀況對根冠比的影響。土壤干旱時，根系的水分供應狀況優(yōu)于地上部分，根系仍能較好地生長，但地上部分的生長因缺水而受阻，根冠比上升，即為“旱長根

22、”。土壤水分充足時，地上部分生長旺盛，消耗大量光合產(chǎn)物，使輸送給根系的有機物減少，使根系生長受阻，根冠比下降，即為“水長苗”。25、試述營養(yǎng)生長和生殖生長的關系。答：（1）依賴關系：營養(yǎng)生長是生殖生長的基礎?；ㄑ炕谝欢ǖ臓I養(yǎng)生長才能分化。生殖器官生長所需的養(yǎng)料，大部分是由營養(yǎng)器官供應的。（2）對立關系：營養(yǎng)器官生長過旺，會影響到生殖器官的形成和發(fā)育。生殖生長的進行會抑制營養(yǎng)生長。26、在調控植物生長發(fā)育上，五大類植物激素之間有哪些方面表現(xiàn)出增效作用或拮抗作用。 IAA（生長素）、CTK（細胞分裂素）、ABA（脫落酸）、GA（赤霉素）答：（1）增效作用：IAA和GA在促進節(jié)間伸長上具有增效作用

23、。IAA和CTK在促進細胞分裂上具有增效作用。ABA和乙烯在促進衰老與脫落上具有增效作用。 （2）拮抗作用：ABA和GA在淀粉酶合成上具有拮抗作用。ABA和IAA在脫落上具有拮抗作用。ABA和CTK在衰老上具有拮抗作用。IAA和CTK在頂端優(yōu)勢上具有拮抗作用。27、植物衰老有哪些類型？植物衰老的原因是什么？答：（1）植物衰老的類型： 一生中能多次開花的植物，其營養(yǎng)生長與生殖生長交替進行，葉片或莖稈會多 次衰老死亡，而地下部分一直存活。 一生中只開一次花的植物，在開花結實后整株衰老死亡。 （2）植物衰老的原因： 營養(yǎng)虧缺理論：該理論認為生殖器官從營養(yǎng)器官中吸取營養(yǎng)導致營養(yǎng)體衰老。 激素調控理論：

24、該理論認為促進植物衰老的激素（如ETH、ABA等）的增加與 抑制植物衰老的激素（如CTK、IAA等）的減少導致植物衰老。 自由基傷害理論：該理論認為植物體內過量的自由基對細胞產(chǎn)生破壞作用，進而 導致植物衰老。 細胞凋亡理論：該理論認為在基因控制下，細胞高度有序的解體導致植物衰老。 DNA損傷理論：該理論認為DNA的損傷導致植物體機能失常，進而導致植物 衰老。28、試述施肥增產(chǎn)的原因。答：（1）直接原因：N、P、Mg、Cu、Fe、Ca等元素直接參與光合機構的組成。 （2）間接原因：施肥改善植物光合性能。例如K肥防倒伏，N肥延長葉片壽命，增加 葉片面積。 綜上，直接或間接促進植物光合作用是施肥增產(chǎn)的原因所在。29、光照后類囊體腔中的pH值低于葉綠體基質的原因是什么？答：光照后類囊體腔中水的光解及PQ穿梭使H+在類囊體腔中積累，所以光照后類囊體腔中的pH值低于葉綠體基質。30、頂端優(yōu)勢如何形成？棉花打頂?shù)脑硎鞘裁?？會引起哪些生長效應？答：（1）頂端優(yōu)勢的形成：頂芽合成的生物素向下運輸，大量積累在側芽部位，并且側芽對生長素的敏感程度