植物生理学习题及问题详解

植物生理学习题及答案

一、1.植物细胞和土壤溶液水势的组成有何异同点？

(1)共同点：土壤溶液和植物细胞水势的组分均由溶质势、衬质势和压力势组成。

(2)不同点：

①土壤中构成溶质势的成分主要是无机离子，而细胞中构成溶质势的成分除无机离子外，还有有机溶质；

②土壤衬质势主要是由土壤胶体对水分的吸附所引起的，而细胞衬质势则主要是由细胞中蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体物质对水分的吸附而所引起的；

③土壤溶液是个开放体系中，土壤的压力势易受外界压力的影响，而细胞是个封闭体系，细胞的压力势主要受细胞壁结构和松驰情况的影响。

2.一个细胞放在纯水中其水势及体积如何变化？

水势升高，体积变大。

3.植物体水分存在的形式及其与植物代强弱、抗逆性有何关系？

束缚水，自由水。

植物体自由水与束缚水的比例越高，代越旺盛，抗逆性越差；植物体自由水与束缚水的比例越低，代越弱，抗逆性越强。

4.试述气孔运动的机制及其影响因素？

淀粉－糖转化学说，无机离子吸收学说，苹果酸代学说。

凡能影响光合作用和叶子水分状况的各种因素：光照（主要因素）、温度、二氧化碳（影响显著）、叶片含水量。

5.哪些因素影响植物吸水和蒸腾作用？

外界的气温，植物的呼吸作用强弱。根毛的表面积，叶的面积,，大气湿度，土壤溶液的渗透压等很多因素都可以影响植物吸水和蒸腾作用。

6.试述水分进出植物体的途径及动力。

质外体途径，跨膜途径，共质体途径。

上端原动力—蒸腾拉力。下端原动力－根压。中间原动力－水分子间的聚力及导管壁附着力。

7.如何区别主动吸水与被动吸水？

主动吸水不需要消耗能量，被动吸水需要消耗能量。

二、8.人工培养法有哪些类型？用人工培养植物时应注意哪些事项？

水培法、砂培法、气培法。

药品纯度、培养液PH值、浓度、通气、光照、温度。

9.如何确定植物必需的矿质元素？植物必须的矿质元素有哪些生理作用？

①由于该元素缺乏，植物生育发生障碍，不能完成生活史；②去除该元素则表现出专一缺乏症，且这种缺乏症可以预防恢复；③该元素在植物营养生理上应表现直接的效果，绝不是因土壤或培养基的物理化学微生物条件的改变而产生的间接效果。

①是细胞结构物质的组成成分；②是植物生命活动的调节者，参与酶的活动；③起电化学作用，即离子浓度的平衡，胶体的稳定和电荷中和。

10.植物细胞通过哪几种方式吸收矿质元素？

离子通道运输，载体运输，离子泵运输，胞饮作用。

11.为什么说主动转运与被动转运都有膜传递蛋白的参与？

矿质营养易溶于水，但如果不存在运输蛋白，它们就不能跨过质膜。

12.H+-ATP酶是如何与主动转运相关的？

H+-ATP酶利用水解释放的能量，把细胞质子转化到细胞膜外，为初级主动运输，初级主动运输后，进行次级主动运输。由于细胞膜外H+电化学势差的产生，质膜外侧的阴、阳离子进入细胞膜，完成主动运输。

13.试述植物从土壤中吸收的硝酸盐是如何进行还原和氨基酸的同化的？

硝酸盐的还原：

①硝酸盐还原成亚硝酸盐的过程是由细胞质中的硝酸还原酶催化的。

硝酸盐还原的步骤：NO3－+ NAD(P)H + H+ + 2e－→ NO2+NAD(P)+ + H2O

②亚硝酸盐还原成氨是由叶绿体中的亚硝酸还原酸催化的，其酶促过程如下式：

NO2—+ 6 Fd red+ 6 e- + 8H+ → NH4++6 Fd ox+ 2H2O

氨基酸的同化：

谷氨酸脱氢酶途径，氨基交换作用，酰胺合成酶途径。

14.试述根系吸收矿质元素的特点、主要过程及其影响因素。

吸收特点：

(1)对矿质元素和水分的相对吸收；(2)离子的选择性吸收；(3)单盐毒害和离子对抗。

主要过程：

首先通过交换吸附将离子吸附在根部细胞表面(包括通过土壤溶液间接进行和直接交换)；质外体或者共质体途径进入木质部，离子最终进入导管。

影响因素：

土壤温度——土壤温度过高或者过低，都会使根系吸收矿质元素的速率下降，温度过低，根系代弱，主动吸收慢；细胞质粘性增大，离子进入困难；温度过高，酶钝化，影响根系代。土壤通气状况——土壤通气好可以加速气体交换，从而增加氧气，减少二氧化碳的积累。土壤溶液的浓度、土壤溶液的PH、土壤含水量、土壤颗粒对离子的吸附能力、土壤微生物、土壤中离子间的相互作用。

15.为什么植物缺钙、铁等元素时，缺素症最先表现在幼叶上？

钙铁等元素不参与循环，不能被再利用，而缺乏不可再利用元素的生理病症都出现在幼叶上。

16.合理施肥为何能够增产？要充分发挥肥效应采取哪些措施？

合理施肥能提高作物产量,不仅是因为矿质元素具有多种生理功能,而且还因为合理施肥能改善作物整体代状况和土壤环境。

合理施肥，适当灌溉，适当深耕，改善施肥方式。

三、17.什么是光合作用，有什么重要意义？

绿色植物吸收的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程，称为光合作用。

(1)把无机物变成有机物；(2)积蓄太阳能量；(3)环境保护。光合作用是地球上生命存在、繁荣和发展的根本源泉。

18.简述叶绿体的超微结构。

(1)外被（外套膜）：外膜、膜

(2)基质（间质）：流动性大，主要成分是可溶性蛋白质、淀粉粒、脂滴、核糖体、DNA、RNA

(3)片层膜系统：基本单位是类囊体

基粒类囊体（片层）：形状规则，垛叠形成基粒

基质类囊体（片层）：形状不规则，不垛叠

19.分别叙述叶绿体各种色素在光合作用中的作用。

叶绿素：吸收光能（全部的叶绿素b和大部分的叶绿素a），光能—电能（极少部分叶绿素a）；类胡萝卜素：收集光能，防止多余光照伤害叶绿素。

20.光合作用的机理。

光合作用是积累能量和形成有机物的过程，能量的积蓄是把光能转化为电能（原初反应），进一步形成活跃的化学能，在无机物形成有机物的同时，能量就积存于有机物中。整个光合作用大致分为三大步骤：①原初反应（光能的吸收、传送和转换）；②电子传送和光合磷酸化（电能转化为活跃化学能）；③碳同化（活跃化学能转化为稳定化学能）。第①②属于光反应，在类囊体上进行，③为暗反应，在叶绿体基质中进行。

21.非环式电子传递的过程和光合磷酸化的机理。

过程：水光解放出电子经PSΙ和PSП最终传递给NADP+的电子传递，其电子传递是开放的。H2O →PSП →PQ →Cytb6f →PC →PSΙ →Fd →FNR →NADP+

机理：

化学渗透学说：①PSⅡ光解水时在类囊体膜释放H+；②在电子传递中，PQ经穿梭在电子传递的同时，把膜外基质中的H+转运至类囊体腔；③PSⅠ引起NADP的还原，进一步引起膜外H+浓度降低。

22.碳同化的三条途径的异同。

C3途径是光合碳代最基本、最普遍的途径，同时，也只有这条途径才具备合成淀粉等产物的能力，C4途径和CAM途径则是对C3途径的补充。

三条途径的异同：

①从羧化酶种类和所在位置来看，C3植物是由叶肉细胞叶绿体的Rubisco羧化空气中的CO2，而C4和CAM植物则由叶肉细胞基质中的PEP羧化酶羧化；②从卡尔文循环固定的CO2来源来看，C3植物直接固定空气的CO2。而C4植物和CAM植物则利用C4酸脱羧出来的CO2③从卡尔文循环的叶绿体位置来看，C3和CAM植物都是在叶肉细胞进行，而C4植物则在维管束鞘细胞进行；④从同化CO2和进行卡尔文循环来看，C3植物是同时同处进行。C4植

物在空间分隔进行，即分别在叶肉细胞和维管束鞘细胞进行。CAM是在时间上分隔进行，即分别在夜晚和白天进行。

23.试比较C3、C4植物的光合特征。

相同点：两者固定与还原CO2的途径基本相同，都是靠C4途径固定CO2，C3途径还原CO2，都由PEPC固定空气中的CO2，由Rubisco羧化四碳二羧酸脱羧释放的CO2。

区别：C4植物是在同一时间（白天）、不同空间完成CO2固定和还原，而CAM植物是在不同时间和同一空间（叶肉细胞）完成上述两个过程。

24.光呼吸的生化过程及意义。

植物绿色细胞在光下吸收氧气放出二氧化碳的过程称为光呼吸，是一个氧化过程，底物是乙醇酸。

过程：①乙醇酸的生成。②乙醇酸途径：光呼吸全过程需要叶绿体、过氧化体和线粒体三者协同完成；氧化底物为乙醇酸，故称C2循环；氧气的吸收主要发生在叶绿体和过氧化体，二氧化碳的释放发生在线粒体；C2循环中，每氧化2分子乙醇酸放出1分子二氧化碳，碳素损失>25%。

意义：①消除乙醇酸的毒害。②维持C3途径的运转。③防止强光对光合机构的破坏。④氮代的补充。

25.影响光合作用的因素。

外界：①光：光强，光质。②二氧化碳（饱和点与补偿点）。③温度三基点（光合作用最低最适最高）。④水分（间接导致缺水气孔阻力增大，二氧化碳同化受阻，光合产物输出缓慢，光合机构受损，光合面积减少）。⑤矿质：N、P、S、Mg参与组成叶绿素、蛋白质和片层膜；Cu、Fe是电子传递的重要成分；Pi是ATP、NADPH及碳还原循环中许多中间产物的成分；Mn、Cl是光合放氧的必须因子；K、Ca对气孔开闭和同化物运输有调节作用。⑥光合速率的日变化。

26.试比较阴生植物和阳生植物的生理特征和形态特征。

阳生植物要求充分直射日光，才能生长或生长良好。阳生植物适宜于生长在荫蔽环境中，它们在完全日照下反而生长不良或不能生长。

以饱和光强来说，阳生植物的饱和光强比阴生植物的高，阴生植物由于叶片的输导组织比阳生植物稀疏，当光照强度大时，光合速率不再增加。

阴生植物较阳生植物比有较大的基粒，基粒片层多，叶绿素含量多，阴生植物适应于遮荫处波长的光，叶绿素b含量多。

四、27.呼吸作用的类型及意义。

类型：有氧呼吸，无氧呼吸。

意义：①为植物一切生命活动提供所需能量。②呼吸作用的中间产物是合成体重要有机物质的原料。③呼吸作用可增强植物的抗病能力。

28.简述糖酵解—三羧酸循环的化学历程。

糖酵解（EMP）：淀粉或葡萄糖→丙酮酸，在细胞质进行。

生理意义：是有氧和无氧呼吸的共同阶段，提供部分能量，提供一些中间产物。

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

三羧酸循环（TCA）：在线粒体基质进行。

生理意义：生命活动所需能量的主要来源，物质代的枢纽，EMP-TCA是细胞主要的呼吸途径，是有氧呼吸产生CO2的主要来源。

CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP.

29.简述PPP的化学历程和生理意义。

(1)氧化脱羧阶段(不可逆)。(2)非氧化分子重排阶段（可逆）。

6G6P + 12NADP++ 7H2O→5G6P + 12NADPH + 6CO2+Pi+12H+

①PPP是一个不经糖酵解，而对葡萄糖进行直接氧化的过程，生成的NADPH通过氧化磷酸化作用生成ATP。②该途径中脱氢酶的辅酶是NADP+，形成的NADPH、H+，用于脂肪酸和固醇等的合成。③该途径的中间产物是许多重要物质的合成原料。

30.计算有氧呼吸作用的能量被贮存的效率。

能量转化率＝(31.8×30/2870)×100％＝33.2％

1molATP水解释放31.8KJ能量，1mol葡萄糖彻底氧化释放2870KJ自由能，1mol葡萄糖产生30molATP。

31.呼吸底物性质与呼吸商的关系。

底物类型：葡萄糖，完全氧化时R.Q.（呼吸商）=1；富含氢的脂肪、蛋白质<1；有机酸（含氧较多）>1。

32.糖酵解中形成的NADH中的H是怎样逐步传递给氧的?

代物→NAD+→FAD→辅酶Q→O2

33.光合作用与呼吸作用的区别。

光合作用场所为叶绿体，有光照才能进行，原料为CO2和H2O，产物为有机物，主要是淀粉，最初生成成份是葡萄糖，其后转化成淀粉、脂肪、蛋白质等，将无机物（CO2和H2O 等）合成有机物（主要以淀粉形式存在）并放出O2，吸收光能，转化为化学能，贮存在有机物中。化学反应式：6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2，条件：光照和叶绿体，为自然界中有机物的最终来源和能量的直接或间接来源，即绿色植物在作用下，利用二氧化碳和水合成有机物，并释放氧气的过程。

呼吸作用场所为活细胞，有光无光都能进行，原料为O2和有机物，产物为CO2和H2O，将有机物分解成无机物（CO2和H2O），将有机物中贮存的化学能，释放并转化成各种形式的能（热能以及生命活动所需的各种能量）。化学反应式：C6H12O6+6O2→6H2O+6CO2+能量，条件：酶、光，为生命活动提供直接能量，即活细胞通过酶的催化作用，让有机物与氧反应，产生二氧化碳和水，同时把有机物中的能量释放出来，供生命活动需要的过程。

34.根据呼吸速率与环境因子的关系，分析水果、种子贮存是如何控制其环境因子?

部因素：

(1)不同植物种类，代类型，生育特征，生理状况，呼吸速率有所不同。

(2)同一植物的不同器官或组织的呼吸速率也有很大的差异。

(3)同一器官在不同的生长过程中，呼吸速率也有差异。

外部因素：

温度，O2，CO2，水分，机械损伤。

种子是有机体，不断进行着呼吸作用，呼吸速率快，会引起有机物的大量消耗，呼吸放出的水分又会使粮堆湿度增大，呼吸增强，呼吸放出的热量又使粮温升高，促进呼吸增强，最后导致变热发霉，使粮食变质。

处理办法：

粮食晒干后保存，果蔬降低氧浓度和降低温度。

35.如何理解呼吸代的多样性？

植物呼吸代具有多样性，主要表现在呼吸途径的多样性、呼吸链电子传递条数的多样性（电子传递主路、几条支路和抗氢途径），末端氧化系统的多样性（细胞色素氧化酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶和交替氧化酶），底物多样性。

五、36.同化物是如何在韧皮部进行装载与卸出的？

韧皮部装载是指光合产物从叶肉细胞到筛分子—伴胞复合体的整个过程。

途径：质外体途径、共质体途径。

韧皮部装载三个步骤：(1)光合形成的磷酸丙糖从叶绿体运到胞质，转变为蔗糖。(2)蔗糖从叶肉细胞运到叶片细脉筛分子附近。(3)蔗糖主动转运到筛分子和伴胞中（装载）。装载之后便是长距离的韧皮部运输。

韧皮部装载的特点：(1)通过质外体逆浓度梯度进行、通过共质体顺浓度梯度进行。(2)需要ATP、是主动过程。(3)具有选择性。

韧皮部卸出是指装载在韧皮部的同化产物输出到库的接受细胞的过程。

同化产物卸出途径：质外体途径、共质体途径。

1、共质体途径：嫩叶、根尖

2、质外体途径

（1）蔗糖在质外体水解成G和F，运到库细胞后再结合为蔗糖。甘蔗、甜菜贮藏细胞中存在。

（2）蔗糖直接通过质外体进入库细胞。大豆、玉米种子的胚性组织和母体组织间发生。

韧皮部卸出三个步骤：(1)蔗糖从筛分子卸出。(2)短距离运输到库细胞或接受细胞。(3)在接受细胞贮藏或代。

37.简述压力流动学说的要点、实验证据及遇到的难题。

根据压力模型可以预测韧皮部运输有如下特点：①各种溶质以相似的方向被运输。②在一个筛管中运输时单向的。③筛板的筛孔是畅通的。④在筛管的源端和库端间必须有足够大的压力度。⑤装载与卸出需要能量，而在运输途中不需消耗大量能量。

有关证据：①韧皮部汁液中各种糖的浓度随树干距地面高度的增加而增加（与有机物向下运输方向一致）。②秋天落叶后，浓度差消失，有机物运输停止。③蚜虫吻刺法证明筛管汁液存在压力。

难题：压力流动学说不能解释双向运输。

38.试述同化物运输与分配的特点及规律。

同化物的去处：①代利用。②合成暂时贮藏化合物。③从叶输出到植株其他部分。

分配方向：①优先供应生长中心。②就近供应，同侧运输。③功能叶之间无同化物供应关系④同化物和营养的再分配与再利用。