植物生理学课后习题答案.docx
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植物生理学课后习题答案
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。
●渗透势:
亦称溶质势,是由于溶质颗粒的存在,降低了水的自由能,因而其水势低于纯水水势的水势下降值。
●压力势:
指细胞的原生质体吸水膨胀,对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果,与引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。
●质外体途径:
指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动,阻力小,移动速度快。
●共质体途径:
指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞的细胞质,形成一个细胞质的连续体,移动速度较慢。
●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。
●蒸腾速率:
植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。
●蒸腾比率:
光合作用同化每摩尔CO2所需蒸腾散失的水的摩尔数。
●水分利用率:
指光合作用同化CO2的速率与同时蒸腾丢失水分的速率的比值。
●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。
1.将植物细胞分别放在纯水和1mol/L蔗糖溶液中,细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化?
答:
在纯水中,各项指标都增大;在蔗糖中,各项指标都降低。
2.从植物生理学角度,分析农谚“有收无收在于水”的道理。
答:
水,孕育了生命。
陆生植物是由水生植物进化而来的,水是植物的一个重要的“先天”环境条件。
植物的一切正常生命活动,只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行,否则,植物的正常生命活动就会受阻,甚至停止。
可以说,没有水就没有生命。
在农业生产上,水是决定收成有无的重要因素之一。
水分在植物生命活动中的作用很大,主要表现在4个方面:
水分是细胞质的主要成分。
细胞质的含水量一般在70~90%使细胞质呈溶胶状态,保证了旺盛的代谢作用正常进行,如根尖、茎尖。
如果含水量减少,细胞质便变成凝胶状态,生命活动就大大减弱,如休眠种子。
水分是代谢作用过程的反应物质。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中,都有水分子参与。
水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。
一般来说,植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质,这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。
同样,各种物质在植物体内的运输,也要溶解在水中才能进行。
水分能保持植物的固有姿态。
由于细胞含有大量水分,维持细胞的紧张度(即膨胀),使植物枝叶挺立,便于充分接受光照和交换气体。
同时,也使花朵张开,有利于传粉。
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。
4.水分是如何进入根部导管的?
水分又是如何运输到叶片的?
答:
进入根部导管有三种途径:
质外体途径:
水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动,阻力小,移动速度快。
跨膜途径:
水分从一个细胞移动到另一个细胞,要两次通过质膜,还要通过液泡膜。
共质体途径:
水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞的细胞质,形成一个细胞质的连续体,移动速度较慢。
这三条途径共同作用,使根部吸收水分。
根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。
运输到叶片的方式:
蒸腾拉力是水分上升的主要动力,使水分在茎内上升到达叶片,导管的水分必须形成连续的水柱。
造成的原因是:
水分子的内聚力很大,足以抵抗张力,保证由叶至根水柱不断,从而使水分不断上升。
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。
●微量元素:
植物需要量极微,稍多即发生毒害的元素。
●溶液培养:
是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。
●透性:
细胞膜质具有的让物质通过的性质。
●选择透性:
细胞膜质对不同物质的透性不同。
●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。
●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。
●转运蛋白:
包括两种通道蛋白和载体蛋白。
通道蛋白:
横跨两侧的内在蛋白,分子中的多肽链折叠成通道,内带电荷并充满水。
载体蛋白:
跨膜的内在蛋白,形成不明显的通道,通过自身构象的改变转运物质。
●单向运输载体:
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。
●同向运输器:
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。
●反向运输器:
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。
●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。
●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。
●临界浓度:
在营养元素严重缺乏与适量之间的浓度。
是获得最高产量的最低养分浓度。
●生物膜:
细胞的外周膜和内膜系统。
●生理酸性盐:
对于(NH4)2SO4一类盐,植物吸收NH4+较SO4-多而快,这种选择吸收导致溶液变酸,故称这种盐类为生理酸性盐。
●生理碱性盐:
对于NaNO3一类盐,植物吸收NO3-较Na+快而多,选择吸收的结果使溶液变碱,因而称为生理碱性盐。
●生理中性盐:
对于NH4NO3一类的盐,植物吸收其阴离子NO3-与阳离子NH4+的量很相近,不改变周围介质的pH值,因而,称之为生理中性盐。
●单盐毒害:
植物被培养在某种单一的盐溶液中,不久即呈现不正常状态,最后死亡。
这种现象叫单盐毒害。
●离子拮抗:
在单盐溶液中加入少量其它盐类可消除单盐毒害现象,这种离子间相互消除毒害的现象为离子拮抗。
●养分临界期:
作物对养分的缺乏最敏感、最易受伤害的时期叫养分临界期。
●再利用元素:
某些元素进入地上部分后,仍呈离子状态,例如钾,有些则形成不稳定化合物,不断分解,释放出的离子(如氮、磷)又转移到其它需要的器官中去。
这些元素就称为再利用元素或称为对与循环的元素。
●诱导酶:
又叫适应酶。
指植物体内本来不含有,但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。
如水稻幼苗本来无硝酸还原酶,但如将其在硝酸盐溶液中培养,体内即可生成此酶。
●生物固氮:
微生物自生或与植物(或动物)共生,通过体内固氮酶的作用,将大气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。
●质外体:
植物体内原生质以外的部分,是离子可自由扩散的区域,主要包括细胞壁、细胞间隙、导管等部分,因此又叫外部空间或自由空间。
●共质体:
指细胞膜以内的原生质部分,各细胞间的原生质通过胞间连丝互相串连着,故称共质体,又称内部空间。
物质在共质体内的运输会受到原生质结构的阻碍,因此又称有阴空间。
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。
6.简述植物中硫酸盐的同化过程。
答:
硫酸根在ATP硫酸化酶的作用下与ATP结合成APS。
APS在APS磺基转移酶作用下与GSH结合形成S-磺基谷胱苷肽,S-磺基谷胱苷肽与GSH结合形成亚硫酸盐,在亚硫酸盐还原酶作用下,由6Fdred提供电子形成硫化物。
与O-乙酰丝氨酸结合,在O-乙酰丝氨酸硫解酶作用下形成半胱氨酸。
7.植物细胞通过哪些方式来控制胞质中的钾离子浓度?
答:
钾离子通道:
分为内向钾离子通道和外向钾离子通道两种。
内向钾离子通道是控制胞外钾离子进入胞内;外向钾离子控制胞内钾离子外流。
载体中的同向运输器:
运输器与质膜外侧的氢离子结合的同时,又与另一钾离子结合,进行同一方向的运输,其结果是让钾离子进入到胞内。
8.无土栽培技术在农业生产上有哪些应用?
答:
可以通过无土栽培技术,确定植物生长所必须的元素和元素的需要量,对于在农业生产中,进行合理的施肥有指导的作用。
无土栽培技术能够对植物的生长条件进行控制,植物生长的速度快,可用于大量的培育幼苗,之后再栽培在土壤中。
10.在作物栽培时,为什么不能施用过量的化肥,怎样施肥才比较合理?
答:
过量施肥时,可使植物的水势降低,根系吸水困难,烧
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