植物生理学

植物生理学

一、名词解释

1、C

4

植物：具有四碳二羧酸途径的植物。

2、CO

2

同化：CO

2

同化成碳水化合物的过程。

3、EMP途径（糖酵解途径）：细胞质基质中的己糖经过一系列酶促反应步骤分解成丙酮酸的过程。

4、单盐毒害：溶液中只有一种金属离子时，对植物起有害作用的现象。

5、电子传递链（呼吸链）：呼吸代谢中间产物的电子和质子，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。

6、顶端优势：顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。

7、冻害：当温度降到0℃以下，植物体内发生冰冻，因而受伤甚至死亡的现象。

8、光合链;连接两个光反应系统、排列紧密而互相衔接的电子传递物质。

9、光合磷酸化：叶绿体在光下把无机磷酸和ADP转化为ATP，形成高能磷酸键的过程。

10、光合速率：通常指单位时间、单位叶面积吸收CO

2

的物质的量或放出O

2

的物质的量。

11、光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧气的过程。

12、光呼吸：指植物的绿色细胞在光照条件下进行的吸收O

2

并放出CO

2

的过程。

13、光形态建成：依赖光控制细胞的分化、结构和功能改变, 最终汇集成组织和器官的建成，即光控制发

育的过程。

14、呼吸商：指植物组织在一定时间内，释放CO

2

与吸收O

2

的数量比值。

15、极性运输：生长素只能从形态学上端向下端的方向运输，而不能向相反的方向运输。

16、集流运输速率：指单位截面积筛分子在单位时间内运输物质的量，常用g/(m²·h)或g/(mm²·s)。

17、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O

2

的电子传递。

18、简单扩散：生物膜允许一些疏水分子和小而不带电的极性分子，以简单扩散方式通过细胞膜，溶质从

浓度较高的区域跨膜移向浓度较低的邻近区域的物理过程。

19、近似昼夜节奏：在没有昼夜变化和温度变化的恒温条件下，叶子的升起和下降运动的每一周期近似24

小时的周期性变化节律。

20、矿质营养：是指植物对矿物质的吸收、转运和同化。

21、磷酸戊糖途径：是指葡萄糖在细胞质基质和质体中的可溶性酶直接氧化，产生NAOPH和一些磷酸糖的

酶促过程。

22、能荷：细胞中由ATP在全部腺苷酸中所占有的比例。它所代表的是细胞中腺苷酸系统的能量状态。

23、柠檬酸循环（三羧酸TCA循环或Krebs循环）：糖酵解的最终产物丙酮酸，在有氧条件下进入线粒体，

通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环逐步脱羧脱氢，彻底氧化分解的过程。

24、生长大周期：无论是细胞、组织、器官，还是个体乃至群体，在其整个生长进程中，生长速率均表现

出“慢－快－慢”的节奏性变化。通常，把生长的这三个阶段总和起来，叫做生长大周期。

25、生理钟（生物钟）：生物因对昼夜的适应而产生生理上有周期性波动的内在节奏。

26、受体：指能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大、传递信号的物质。存在于细胞表面或亚细胞组

分中的天然分子。

27、水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。

28、水势：每偏摩尔体积水的化学势差。也就是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。

29、同化力：由于ATP和NADPH用于碳反应中二氧化碳的同化，把这两种物质合体称为同化力。

30、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，可以生成这种酶，这种现象就是酶

的诱导形成（或适应形成），所形成的酶便叫做诱导酶或适应酶。

31、蒸腾比率：是植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO

2

的物质的量比值。

32、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。

33、植物激素：是指在植物体合成的、通常从合成部位运往作用部位、对植物的生长发育具有显著调节作

用的微量有机物。

34、植物生长物质：是指植物激素、植物生长调节剂和植物体内其它能调节植物生长发育的微量有机物。

35、主动运输：是指离子（或溶质）跨过生物膜需要代谢能量，逆电化学势梯度向上进行运输的方式。

36、组织培养：指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞以及原生质体和花药等，在人工控制的

培养基上培养，使其生长、分化以及形成完整植株的技术。

37、逆境：对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。逆境的种类可分为生物逆境、理化逆境等类型。

38、冷害：冰点以上低温对植物的危害。冷害主要由低温引起生物膜的膜相变与膜透性改变，造成新陈代

谢紊乱引起的。

39、渗透调节：通过加入或去除细胞内的溶质，从而使细胞内外的渗透势相平衡的现象。

40、呼吸跃变：果实成熟到一定程度时，呼吸速率先是降低，后突然升高，后又下降的现象。

41、脱落：指植物细胞组织或器官与植物体分离的过程。

42、光周期诱导：植物只需要一定时间适宜的光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下仍然可开花。

43、光周期：在一天之中，白天和黑夜的相对长度。

44、临界暗期：是指昼夜周期中，短日植物能够开花所必需的最短暗期长度，或长日植物能够开花所必需

的最长暗期长度。

45、极性：表现在植物的器官、组织或细胞的形态学两端在生理上的差异性（异质性）

46、相关性：植物各部分之间相互联系、相互制约、协调发展的现象。

47、感性运动：指由没有一定方向性的外界刺激所引起的运动，运动的方向与外界刺激的方向无关。

48、三重反应：乙烯可抑制黄化豌豆幼苗上胚轴的伸长生长，促进其加粗生长，地上部分失去负向地性生

长（偏上生长）。

49、蛋白激酶：受体本身是一种酶蛋白，具有胞外感受信号区域、跨膜区域和胞内的激酶区域。

50、有氧呼吸：指生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出CO

2

并形成水，同时释

放能量的过程。

51、无氧呼吸：指在无氧条件下，细胞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、符号翻译

磷酸烯醇丙酮酸（PEP） 2，4-二氯苯氧乙酸（2,4-D） S-腺苷甲硫氨酸（SAM） 茉莉酸（JA）病原相

关蛋白（PR） 程序性细胞死亡（PCD） 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD） 抗冻蛋白（AFP）

吲哚乙酸（IBA） 超氧化物歧化酶（SOD） 2，4-二硝基苯酚（DNP） 吲哚-3-乙酰胺（IAM）

氯化氯代胆碱（CCC） 钙调蛋白/钙调素（CAM） 黄素单核苷酸（FMN） 乙烯（ETH） 脱落酸（ABA）

α-萘乙酸（NAA） 赤霉素（GA） 生长素（IAA） 细胞分裂素（CTK） 远红光吸收型（Pfr）

红光吸收型（Pr） 呼吸商（RQ）水杨酸（SA） 短日植物（SDP） 长日植物（LDP） 糖酵解（EMP）

磷酸戊糖途径（PPP） 三羧酸循环（TCA） 乙醇酸循环(CAC) 光和磷酸化（PSP） 蛋白激酶（CDK）

己糖磷酸途径(HMP) 日中性植物（NDP） 油菜素内酯（BL） 细胞色素(Cyt) 氧化态辅酶Ⅱ（NADP+）

黄素蛋白(FP) 辅酶Q(CoQ) 泛醌(UQ) 苹果酸(Mal) 氧化态谷光甘肽（GSSG） 净同化率（NAR）苯

丙氨酸解氨酶（PLA） 草酰乙酸（OAA） 质体蓝素（PC） 铁氧还蛋白（Fd） RuBP加氧酶（RuBPO） 铁

硫蛋白（Fe—S） 维管束鞘细胞（BSC） 景天科植物酸代谢（CAM） PEP羧化酶（PEPCase）

3—磷酸甘油酸（PGA） 质体醌（PQ） 半醌离子（Q） 净同化速率（Pn） 去镁叶绿素（Pheo）1,5—

二磷酸核酮糖（uBP） 光饱和点（LSP） 光补偿点（LCP） 磷酸丙糖（TP） 还原酶（NADP+）水势(Ψ

w) 压力势(ψp) 溶质势(ψs) 衬质势(ψm) 渗透势(ψπ) 筛管分子—伴胞（SE—CC）铁氧还蛋白

（FNR） 水孔蛋白(AQP) 兆帕(MPa)聚光色素复合体（LHC） 质子动力势(PMF)

二氯苯基二甲基脲，敌草隆（DCMU） P680：吸收峰波长为680nm的叶绿素分子二聚体

二、简答题

1、小麦种子和香蕉果实在成熟期间发生了哪些生理生化变化？

①小麦种子在成熟过程中发生的生理生化变化：营养器官的有机物运往种子，有机物主要向合成部位进行

运输，把可溶性的低分子有机化合物转化为不溶性的高分子有机物，积累在胚乳中。呼吸速率与有机物积

累速率成平行关系。种子中的内源激素也在不断变化。成熟时含水量减少，干物质增加。

②香蕉：淀粉转变为可溶性糖；有机酸转变为糖或盐，部分被消耗；单宁被过氧化物酶氧化，或凝结成不

溶的盐，一部分转化为葡萄糖，涩味消失；果实软化，香味产生，叶绿素破坏而退绿。

2、将北方的苹果引起华南地区种植，苹果仅进行营养生长而不开花结果，试分析其原因。

答：冬天的温度太高，不能使苹果树进行正常的休眠，使能量消耗太多。

3、试比较PSI和PSII的结构及功能特点。

PSII

位于类囊体的堆叠区，颗粒较大

由12种不同的多肽组成

反应中心色素最大吸收波长680nm

水光解，释放氧气

含有LHCII

叶片结构

叶绿素a/b

CO

2

固定酶

CO

2

固定途径

最初CO

2

接受体

光合速率

CO

2

补偿点

饱和光强

光合最适温度

羧化酶对CO

2

亲和力

光呼吸

C

3

无花环结构，只有一种叶绿体

2.8+-0.4

Rubisco

卡尔文循环

RUBP

低

高

全日照1/2

低

低

高

PSI

位于类囊体非堆叠区，颗粒小

由11种蛋白组成

反应中心色素最大吸收波长700nm

将电子从PC传递给Fd

含有LHCI

C

4

有花环结构，两种叶绿体

3.9+-0.6

PEPcase/Rubisco

C4途径和卡尔文循环

PEP

高

低

无

高

高，远远大于C

3

低

4、一般来说，C

4

植物比C

3

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。

总体的结论是，C

4

植物的光合效率大于C

3

植物的光合效率。

5、C

3

植物、C

4

植物和CAM在固定CO

2

方面的异同。

受体

固定酶

进行的阶段

初产物

能量使用

C

3

RUBP

Rubisco

C

4

PEP

PEPcase/Rubisco

CAM

PEP

PEPcase/Rubisco

羧化、还原、脱羧、C

3

途径

OAA

CO

2

羧化、CO

2

还原、更新 CO

2

羧化、转变、脱羧与还

原、再生

PGA

先NADPH后ATP

OAA

6、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：C H O N P S K Ca Mg Si ，微量元素：Fe Mn Zn Cu Na Mo

P Cl Ni ，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。

7、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。

8、呼吸作用的生理意义

①呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量 呼吸作用释放能量的速度较慢，而且逐步释放，适合

于细胞利用。②呼吸过程为其它化合物合成提供原料 呼吸作用是植物体内各种有机物相互转化的枢纽，

把体内的蛋白质代谢、脂肪代谢、碳素代谢等物质代谢紧紧的联系在一起。③为代谢活动提供还原力 呼

吸过程中形成的NADH、NADPH、UQH2等可为蛋白质、脂肪生物合成、硝酸盐还原等过程提供还原力。④增

强植物抗病免疫能力 植物受到病菌侵染或受伤时，呼吸速率升高，分解有毒物质或促进伤口愈合。

9、糖酵解的生理意义

①糖酵解普遍存在于生物体中, 是有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径。②糖酵解的一些中间产物和最终产物

丙酮酸，化学性质十分活跃，产生不同的物质。③糖酵解途径中,除了己糖激酶、果糖磷酸激酶、 丙酮酸

激酶所催化的反应以外,其余反应均可逆转,这就为糖异生作用提供了基本途径。④糖酵解释放一些能量，

供,生物体需要，尤其是对厌氧生物。

10、三羧酸循环的生理意义

①TCA循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途径。②乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，

使两个碳原子进入循环。TCA循环中释放的CO

2

中的氧，不是直接来自空气中的氧，而是来自被氧化的底

物和水中的氧。③在每次循环中消耗2分子H

2

O。一分子用于柠檬酸的合成，另一分子用于延胡索酸加水

生成苹果酸。水的加入相当于向中间产物注入了氧原子，促进了还原性碳原子的氧化。④TCA循环中并没

有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行。⑤该循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解

的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变。

11、磷酸戊糖途径的生理意义

①该途径产生大量的NADPH，为细胞各种合成反应提供主要的还原力。②该途径的中间产物为许多重要化

合物合成提供原料。③该途径己糖重组阶段的一系列中间产物及酶，与光合作用中卡尔文循环的大多数中

间产物和酶相同，所以PPP可与光合作用联系起来。

12、末端氧化酶的多样性

项目

分布部位

所含金属

对O

2

亲和力

对氰化物敏感

细胞色素氧化E

线粒体

铁和铜

交替氧化E 酚氧化E

线粒体

铁

质体微体

铜

中等

敏感

Vc氧化E 乙醇酸氧化E

细胞质

铜

低

敏感

过氧化物体

无

极低

不敏感

极高 高

敏感 不敏感

13、水分跨膜运输的途径

一是跨膜脂双分子层的扩散；二是跨膜水孔蛋白的扩散。水分跨膜运输的动力来自于渗透作用。植物细胞

是一个渗透系统，它的吸水取决于水势：水势=渗透势+压力势。细胞与细胞（或溶液）之间的水分移动方

向，取决于两者的水势，水分从水势高处流向水势低处。

14、水分在植物体内的传输途径有两种：径向传输（根系吸水）和轴向传输（水分向上运输）

15、根系吸水的途径有三种：质外体途径、跨膜途径和共质体途径，后两种统称为细胞途径。水分之所以

能沿茎部导管或管饱上升，是因为下有根压，上有蒸腾拉力（较重要）。水分子内聚力大于水柱张力，水

柱连续，保证水分不断上升。解释水分上升原因的学说：内聚力学说。

16、植物失水方式有两种：吐水和蒸腾。

17、呼吸作用的代谢途径有四种：糖酵解、发酵作用、三羧酸循环和磷酸戊糖途径。

18、光合色素素的种类：叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素分为叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）；类

胡萝卜素分为胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色）。都不溶于水,而溶于有机溶剂。

19、光合作用过程

光合作用是积蓄能量和形成有机物的过程。大致分为三步①原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；

②电子传递和光合磷酸化，形成活跃化学能（ATP和NADPH）;③碳同化把活跃的化学能转变为稳定的化学

能（固定CO

2

，形成糖类）。第一二个大步骤基本属于光反应，第三个大步骤属于碳反应。

能量转变

贮存能量的物质

完成能量转变的过程

进行转变的部位

光、碳反应

光能→

量子

（光化学反应）→ 活跃的化学能→

电子

原处反应

基粒类囊体

光反应

ATP、NADPH

电子传递、光合磷酸化

基粒类囊体

光反应

稳定的化学能

糖类等

碳同化

叶绿体基质

碳反应

20、现已证实植物的必需元素有17种

大量元素（占植物干重的0.1%）9种 ：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S

微量元素（占植物干重的0.01%以下）8种：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni

必需的矿质元素有13种：P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni

21、C3途径：以RuBP（1,5-二磷酸核酮糖）为二氧化碳受体，二氧化碳固定后的最终初产物为PGA的光

合途径。

C4途径 以PEP为二氧化碳受体，二氧化碳固定后的最终初产物为四碳双羧酸的光合途径。