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植物生理学概述

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(一)名词解释

呼吸作用:是指生活细胞内的有机物,在一系列酶的参与下,逐步氧化分解成简单物质,并释放能量的过程。 有氧呼吸:是指生活细胞利用分子氧(O2),将某些有机物彻底氧化分解为CO2,并生成H2O,同时释放能量的过程。

无氧呼吸:指生活细胞在无氧条件下,把淀粉、葡萄糖等有机物分解成为不彻底的氧化物,同时释放出部分能量的过程。

糖酵解:是指在一系列酶的参与下将葡萄糖氧化分解成丙酮酸,并释放能量的过程。 三羧酸循环:TCA循环是指从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始,然后经过一系列氧化脱羧反应生成CO2、NADH、FADH2、ATP直至草酰乙酸再生的全过程。

戊糖磷酸途径:HMP是指葡萄糖在细胞质内经一系列酶促反应被氧化降解为CO2,的过程。 乙醛酸循环:甘油酸经β-氧化分解为乙酰CoA。在乙醛酸循环体内生成琥珀酸、乙醛酸、苹果酸和草酰乙酸的酶促反应过程,称为乙醛酸循环,素有“脂肪呼吸”之称。 生物氧化:是指发生在细胞线粒体内的一系列传递氢和电子的氧化还原反应,因而有别于体外的直接氧化。 呼吸链:电子传递链又称呼吸链,是指按一定氧化还原电位顺序排列相互衔接传递氢(H++e)或电子到分子氧的一系列呼吸传递体的总轨道。

氧化磷酸化:是指NADH或FADH2中的电子,经电子传递链传递给分子氧生成水,并偶连ADP和Pi生成ATP的过程。 末端氧化酶:是指能将底物脱下的电子最终传给O2,使其活化,并形成H2O或H2O2的酶类。 抗氰呼吸:植物体内的这种不受氰化物抑制的呼吸作用称为抗氰呼吸,或称为氰不敏感呼吸、抗霉素A不敏感呼吸、氧肟酸敏感呼吸,也就是交替途径(AP)。(研究表明:氰化物处理动、植物细胞组织,动物的呼吸速率降为0,植物仍有10%~25%的呼吸速率)

初生代谢:蛋白质、脂肪、糖类及核酸等有机物质代谢对植物生命活动至关重要,是细胞中共有的一些物质代谢过程,可以将其称为初级代谢。 次生代谢:植物把一些初级代谢产物经过一系列酶促反应转化成为结构更复杂、特殊的物质,可将其称为次级代谢。

巴斯德效应:有氧条件下,酒精发酵会受到抑制,这种现象被称为“巴斯德效应”。

能荷:EC是细胞中腺苷酸系统的能量状态,是对ATP-ADP-AMP系统中可利用高能磷酸键的度量。

1

[ATP]+[ADP]

2能荷= [ATP]+[ADP]+[AMP]呼吸速率:又称呼吸强度,通常以单位时间内,单位鲜重或干重植物组织或原生质释放的CO2的量(??CO2)或吸收O2的量(??O2)来表示。

呼吸商:RQ又称呼吸系数,是指植物组织在一定时间内,释放CO2,与吸收O2的数量(体积或物质的量)的比值。

呼吸商=

释放CO2的量

吸收O2的量

呼吸作用氧饱和点:从有氧呼吸来看,在氧含量较低的情况下,呼吸速率与氧浓度成正比,即呼吸作用随氧浓度的增大而增强,但氧浓度增至一定程度,对呼吸作用就没有促进作用了,这一氧含量称为氧饱和点。

无氧呼吸消失点:无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10%左右)。

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呼吸跃变:当果实成熟到一定程度,其呼吸速率突然增高,然后又突然下降,这种现象称之为呼吸跃变。

(二)写出下列符号的中文名称 EMP:糖酵解途径 PEP:磷酸烯醇丙酮酸 SHAM:水杨基氧肟酸 TCAC:三羟酸循环/ Cyt:细胞色素 DNP:2,4-二硝基酚

柠檬酸循环 UQ:泛醌 IPP:异戊烯焦磷酸 PPP:戊糖磷酸途径 P/O ratio:磷氧比 Q10:温度系数 GAC:乙醛酸循环 RQ:呼吸商或呼吸系数 PAL:苯丙氨酸解氨酶 ETS:电子传递链 FP:黄素蛋白 (三)问答题

1.植物呼吸代谢多条路线有何生物学意义?

答:它们在方向上相互交错、在空间上相互交错、在时间上相互交替,既分工合作,构成不同代谢类型,执行不同的生理功能,相互制约。 2.TCA循环的特点和意义如何?

答:①.是有氧呼吸产生CO2的主要来源; ②.形成还原物质NADH+、H+;

③.中间产物可以作为各种有机物质合成的原料。 3.抗氰呼吸的生理意义有哪些? 答:①.放热效应:抗氰呼吸是放热呼吸,产生大量热能对产热植物早春开花有保护作用; ②.促进果实成熟:在果实成熟过程中出现呼吸跃变现象,表现为抗氰呼吸速率增强; ③.增强植物抗病及抗逆能力:在逆境下,抗氰呼吸产生或加强,保证EMP-TCA循环,PPP能正常运转,保证底物继续氧化,维持逆境下植物生命活动呼吸代谢的基本需求。 ④.代谢协同调控。

4.油料种子呼吸作用有何特点?

答:油料种子在发芽过程中,细胞中出现许多乙醛酸体,贮藏脂肪首先水解为甘油和脂肪酸,然后脂肪酸在乙醛酸循环体氧化分解为乙酰CoA,并通过乙醛酸循环转化为糖类;淀粉种子萌发不发生乙醛酸循环。

5.长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害?

答:无氧呼吸的能量利用效率低,有机物质损耗大,而且发酵产物酒精和乳酸的累积,对细胞原生质有毒害作用。

6.以化学渗透假说说明氧化磷酸化的机制。

答:在电子传递过程中,由于线粒体内膜的的不通透性,形成了跨质粒内膜的质子梯度驱动ATP的合成。

7.葡萄糖作为呼吸底物通过EMP-TCA循环、呼吸链彻底氧化,可以生成多少ATP?能量转换效率是多少?

答:第一步是EMP途径,中文名糖酵解:

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O

ATP:?2+2+2=2mol NADH:2×1=2mol

第二步是TCA途径,中文名三羧酸循环或柠檬酸循环:

2CH3COCOOH+8NAD++2FAD+2ADP+2Pi+4H2O→6CO2+8NADH+8H++2FADH2+2ATP

ATP:2×1=2mol

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NADH:2×4=8mol FADH2:2×1=2mol

第三步是呼吸链将还原性辅酶的携带的H+完全氧化成水:

来自NADH氧化产生的ATP:10×3=30mol 来自FADH2氧化产生的ATP:2×2=4mol

综上所述:最终合计:2+2+30+4=38mol ATP

1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后,共释放出2870kJ的能量,其中有1161kJ的能量储存在ATP中,其余的能量都以热能的形式散失。 能量转换率为40.45%。 8.植物呼吸代谢与初生代谢的关系如何?

答:呼吸作用过程中的许多中间产物都可能作为植物合成次级代谢物的原料。 9.植物次生代谢物质主要有几类?它们有哪些途径合成?

答:①.萜类:由异戊烯焦磷酸(IPP)合成。一条由甲羟戊酸途径合成;一条由3-PGA/丙酮酸途径合成(主要存在于叶绿体中)。

②.酚类:一条由莽草酸途径;一条由丙二酸途径。

③.含氮次生化合物:一条由芳香族氨基酸;一条由脂肪族氨基酸。 10.植物次生代谢物质对植物和人类有何意义?

答:对植物:①.抵御不良物理环境,提高适应能力

②.防止捕食者大量采食,提高植物体或种子生存率

③.植物次生代谢对致病微生物的防御 ④.植物间的化感作用

⑤.对植物基因表达做出微调,使植物在发育过程中能够更好的适应环境

对人类:①.医药和化工等领域发挥着重要的作用。

②.有些植物次生代谢产物还可以做染料、调味剂、香料等

11.呼吸作用的反馈调节表现在哪些方面?

答:植物呼吸代谢各条途径都可以通过中间产物、辅酶、无机离子及能荷加以反馈调节。 12.呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏有何关系? 答:谷物种子:

①.当种子的含水量低于一定限度时,束缚水较多,其呼吸速率微弱,呼吸酶活性降到最低,可以安全贮藏;

②.含水量增高后,种子内出现自由水,呼吸酶活性增强,微生物大量繁殖,呼吸速率提高;

③.超过安全含水量后,贮藏物质呼吸不但被消耗,而且呼吸产生大量热量,增加微生物,可能会使种子变质。

果蔬贮藏:

果蔬存在呼吸跃变现象,原因是与果实内乙烯的释放有关,且跃变与温度关系很大。在果蔬贮藏和运输中,重要的问题是延迟其成熟:

①.是降低温度,推迟呼吸跃变发生的时间;

②.是增加周围环境的CO2和N2的浓度,降低02浓度,以降低呼吸跃变发生的强度。 13.呼吸作用与作物栽培关系如何?

答:呼吸作用与作物体内物质的合成降解、物质的吸收运输和转化及生长发育关系密切,因此,在作物栽培措施中许多方面都是为了直接或间接地保证作物呼吸能正常进行。

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第五章、植物的光合作用

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(一)名词解释

碳素同化作用:自养植物利用日光能或化学能,将吸收的二氧化碳转变成有机物的过程,称为碳素同化作用。 光合作用:是绿色植物(包括藻类)大规模地利用太阳能把二氧化碳和水合成富能的有机物,并释放氧气的过程。 光合色素:在光合作用过程中吸收光能的色素统称为光合色素,主要有叶绿素、细菌叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素几个大类。

反应中心色素:位于反应中心,是少数特殊状态的叶绿素a分子,其既能捕获光能,又能将光能转换为电能(称为“陷阱”)。

天线色素:位于光和膜上的叶绿素蛋白复合体上,主要作用是吸收光能,并把吸收的光能传递到反应中心色素,包括绝大部分叶绿素a和全部的叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素等。 吸收光谱:把叶绿体色素放在光源和分光镜之间,就可以看到光谱上出现了暗带,表明有些波长的光线被色素分子吸收了,这就是光合色素的吸收光谱。

荧光与磷光:叶绿素分子被蓝光激发,由于激发态不稳定,迅速向较低能级状态转变,能量有的以热的形式释放,有的以光的形式消耗,从第一单线态回到基态所发射的光就称为荧光;处在第一、三线态的叶绿素分子回到基态时所发出的光为磷光。

光反应:该阶段受光驱动,将光能转化为同化力并产生氧气,该反应在类囊体上进行。 暗反应:该阶段在叶绿体基质中进行,在一系列酶的催化下,利用光反应产生的同化力固定CO2形成糖。

希尔反应:水的光解是希尔于1937年发现的,他将离体的叶绿体加到具有氢受体的水溶液中,照光后即发生水的分解而放出氧气。

2??2??+2?? 2????2+??2 叶绿体

同化力:由于ATP和NADPH在碳同化过程中用于CO2的同化,故合称为同化力。 量子效率:

红降现象:用波长大于685nm的远红光照射绿藻时,虽然光子仍被叶绿素大量吸收,但量子产额急剧下降,这种现象被称为红降。 双光增益效应:将远红光+红光这样两种波长的光促进光合效率的现象 称为双光增益效应或爱默生效应。

原初反应:光合色素分子对光能的吸收、传递与转换过程亦称为初原反应。

光合单位:每吸收与传递1个光子到反应中心完成光化学反应所需起协同作用的色素分子数,称为光合单位。 反应中心:光化学反应是在光合作用反应中心进行的,反应中心是进行原初反应的最基本的功能单位,它包括一个反应中心色素分子,即原初电子供体、一个原初电子受体和一个次级电子供体等电子传递体,以及维持这些电子传递体的微环境所必需的色素蛋白复合体。 光系统:光合作用有两个化学反应,分别由两个光系统完成,一个是PSⅡ,吸收短波红光(680nm),一个是PSⅠ,吸收长波红光(700nm)。

反应中心次级电子受体:是指将电子直接供给给反应中心色素分子的物质。 原初电子受体:是指直接接受反应中心色素分子传来电子的物质。

光合链:是指定位在光合膜上的、一系列互相衔接着的电子传递体组成的电子传递总轨道。 非环式电子传递:水光解放出的电子经PSⅡ和PSⅠ两个光系统,最终传给NADP+的电子传递。

环式电子传递:指PSⅠ产生的电子传给Fd,再到Cyt b6f复合体,然后经PC返回PSⅠ的电子传递。

假环式电子传递:指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

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递。

光合磷酸化:叶绿体在光下把无机磷(Pi)与ADP合成ATP的过程称为光合磷酸化。 PQ穿梭:偶连电子转移的质子转移系统。 偶连因子:逆向转移质子的ATP酶。

C3途径和C3植物:CO2被固定形成的最初产物是一种三碳化合物,故称为C3途径;只通过C3途径固定、同化的植物称为C3植物。

C4途径和C4植物:固定CO2的最初产物是含4个碳的二羧酸,故称为C4-二羧酸途径,简称C4途径;植物按照C4途径固定、同化CO2,这些植物被称为C4植物。

C3—C4中间植物:生理生化特性介于C3植物和C4植物之间,被称为C3—C4中间植物。 CAM途径和CAM植物:CAM途径:有机酸合成日变化的光合碳代谢类型称为景天酸代谢途径(CAM途径);

CAM植物又分为两类:一类为专性CAM植物,一生大部分时间的碳

代谢是CAM途径;另一类为兼性CAM植物,在正常条件下进行C3途径,当遇到干旱、盐渍和短日照时间则进行CAM途径,以抵抗不良环境。

光呼吸:绿色组织在光下吸收氧气,放出CO2的过程,人们称其为光呼吸。

光合生产率:又称净同化率NAR,是指植物在较长时间(一昼夜或一周)内,单位叶面积生产的干物质质量。

光补偿点:随着光强度的增高,光合速率相应提高,当达到某一光强度时,叶片的光合速率相等,净光合速率为零,这时的光强度为光补偿点。

光饱和点:光合速率开始达到最大值时的光强度称为光饱和点。

CO2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,外界环境中的CO2浓度即为CO2补偿点。

光抑制:光是植物光合作用所必需的,然而,当植物吸收的光能超过其所需时,过剩的光能会导致光合速率降低,这种现象称为光合作用的光抑制。 光能利用率:把单位土地面积上植物光合作用累积的有机物所含的化学能,占同一期间入射光能量的百分率称为光能利用率。

光合“午休”现象:如果气温过高,光照强烈,光合速率日变化呈双峰曲线,大的峰出现在上午,小的峰出现在下午,中午前后光合速率下降,呈现光合“午休”现象,主要原因是大气干旱和土壤干旱。

压力流动学说:同化物在SE-CC(筛管分子伴胞)复合体内随着液流的流动而流动,而液流的流动是由于源库两端之间SE-CC复合体内渗透作用所产生的压力势差所引起的。 收缩蛋白学说:筛管内的P-蛋白是空心的、管状的微纤丝(毛),成束贯穿于筛孔,一端固定,一端游离于筛管细胞质内,似鞭毛一样颤动,可以推动集流运动。

细胞质泵动学说:筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝状,形成胞纵连束,纵跨筛管分子,束内呈环状的蛋白质丝利用代谢能,反复地、有节奏地蠕动,把含有糖分的细胞质长距离泵走,在筛管内流动,被称之为细胞质泵动学说。 代谢源:指能够制造并输出同化物的组织。

源-库单位:在某一生育期,某些器官以制造输出有机物为主,另一些则以接纳为主,前者为代谢源,后者为代谢库。源制造的光合作用产物主要供应相应的库,它们之间在营养上相互依赖,也相互制约,相应的源与相应的库,以及两者之间的输导系统构成一个源-库单位。 比集运量转运率:有机物质在单位时间内通过单位韧皮部横截面积运输的数量。

比集转运速率=

单位时间内转运的物质量

韧皮部的横截面积

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植物生理学概述

(一)名词解释呼吸作用:是指生活细胞内的有机物,在一系列酶的参与下,逐步氧化分解成简单物质,并释放能量的过程。有氧呼吸:是指生活细胞利用分子氧(O2),将某些有机物彻底氧化分解为CO2,并生成H2O,同时释放能量的过程。无氧呼吸:指生活细胞在无氧条件下,把淀粉、葡萄糖等有机物分解成为不彻底的氧化物,同时释放出部分能量的过程。糖
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