林科院考博真题答案-植物生理学Word文档格式.docx
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酸生长假说;
基因活化假说
(1)酸生长假说
细胞质膜上存在H+-ATP酶(质子泵),生长素与泵蛋白结合后使其活化,消耗ATP,将将H+泵出到了细胞壁基质中,随着H+的积累,细胞壁基质中逐渐酸化;
一方面H+使细胞壁中对酸不稳定的氢键断裂;
另一方面H+诱导了纤维素酶等水解酶的活化,使细胞壁中生物大分子间结合点断裂;
推动了细胞壁中压力势降低、水势降低,细胞吸水,细胞发生了不可逆的吸水膨胀。
(2)基因活化假说
生长素与细胞膜或细胞质中的受体结合后,形成生长素-受体复合体;
生长素-受体复合体诱导了磷酸三肌醇IP3的产生,打开了液泡等细胞器中的Ca2+通道,使细胞质中的Ca2+浓度增加;
Ca2+进入液泡后,置换出H+,刺激了质膜ATP酶的活性,是蛋白质磷酸化;
活化的蛋白质与生长素结合,形成蛋白质-生长素复合物,移至细胞核中,合成特殊的mRNA,最后在核糖体中形成蛋白质或酶,合成组成细胞质和细胞壁的物质,引起细胞的生长。
生长素+受体——生长素-受体复合体——诱导了磷酸三肌醇IP3产生一一打开细胞器中的钙离子通道,细胞质中钙离子的浓度增加——钙离子进去到液泡中置换出氢离子一一氢离子激活质膜ATP酶的活性,使得蛋白质磷酸化一一活化的蛋白质与生长素结合形成蛋白质一生长素复合体一一转移到细胞核中形成新的mRNA——经过转录在核糖体中形成蛋白质,合成组成细胞质和细胞壁的物质。
2.简述种子休眠的原因及解除方法。
(1)种子休眠的原因:
胚未发育成熟;
种子未经过后熟作用:
植物的种子在离开母株后仍需要一定的时间后才能够发育成熟;
果皮或种皮坚硬
植物激素:
乙烯、脱落酸等植物激素的存在;
(2)打破种子休眠方法
机械破皮;
清水漂洗(将种子中不利于种子萌发的物质清洗掉);
使用酒精、浓硫酸等浸泡;
进行温水浴;
使用生长促进物质如IAA、GA以及CTK等;
层积处理:
即将种子放到湿沙中,放置在低温的环境中一段时间、化学处理(酒精、甘油、浓硫酸等可提高种皮透性)、激素处理(多种植物生长物质特别是赤霉素可以打破种子休眠,促进种子萌发)、光照处理(需光的种子吸涨后照光可以解除休眠,诱导发芽)、物理方法(X射线、超声波等处理)
3.简述有氧呼吸和无氧呼吸的主要异同点。
有氧呼吸:
生活细胞利用分子氧,将某些有机物彻底氧化分解,形成水和二氧化碳,同时释放能量的过程。
无氧呼吸:
生活细胞在无氧条件下,将某些有机物分解成不彻底的氧化产物,同时释放能量的过程。
共同点:
①有氧呼吸和无氧呼吸过程中都需要酶的参与;
②都可以形成中间产物和释放能量;
③有氧呼吸和无氧呼吸在最开始的阶段均经历了糖酵解的过程。
不同点:
①有氧呼吸利用的是分子氧,而无氧呼吸是在无氧的条件下;
②有氧呼吸是对有机物进行的彻底氧化,形成了水和二氧化碳,释放的能量多,而无氧呼吸形成的是不彻底的氧化产物,释放的能量小,其会形成酒精、乳酸等对植物具有毒害的作用;
③有氧呼吸产生的中间产物较多,即为有机体合成所提供的原料要多,无氧呼吸产生的中间产物较少,即为有机体合成所提供的原料也相对较少。
生活细胞在有氧条件下,利用分子氧,将某些有机物彻底氧化分解为二氧化碳和水,并释放能量的过程。
生活细胞在无氧条件下,将某些有机物分解成为不彻底地氧化产物并释放能量的过程。
相同点:
需要酶的参与;
都会释放能量,生成中间产物;
最开始的阶段都是糖酵解;
需要的条件不同;
生成的产物不同;
中间产物的数量不同呼吸作用的意义:
1)为植物的生长发育等植物生命活动提供了能量;
2)生成的中间产物为其他物质的合成提供了原料;
植物通过呼吸作用释放能量并产生了一定的中间产物,这些中间产物是生成核酸、蛋白质、脂类、激素等物质的原料,同时这些物质的氧化也需要经过呼吸作用来完成,因此,呼吸作用是植物能量和物质代谢的中心。
3)可以有效地使植物抗病。
当植物受到病害的影响后,病害的组织的呼吸作用会加强,从而促进了植物对病原菌的分解,消除了毒素;
4)呼吸底物消耗方式的多样性、呼吸电子传递链的多样性以及末端氧化酶的多样性等可以使植物适应不利的外界环境。
4.分析植物根系从土壤中吸收矿化元素进入细胞的动力和过程。
1、土壤溶液中溶质向根部运输:
土壤溶液中的溶质可以以集流和扩散的方式进入根系表面;
其中溶质随水分向根部的运输是集流作用;
离子从高浓度向低浓度的运输为扩散作用
注:
集流:
液体中成群的原子或分子在压力梯度作用下共同移动的现象。
扩散:
物质分子从高化学势区域向低化学势区域转移,直到分布均匀的现象。
2、离子进入根系表面细胞:
根部呼吸作用释放C02以及H2O,C02溶于水中形成H2CO3,碳酸解离出H+以及HCO3,这些离子可以作为根系细胞的交换离子,同土壤溶液中的离子进行交换而使离子进入到根的表皮和皮层细胞。
另一方面,土壤溶液中的离子也可以直接进入根皮层的细胞壁以及细胞间隙(质外体前期)。
3、离子进入根部导管:
有质外体和共质体途径。
其中质外体途径通过细胞壁与细胞间隙,达到中柱;
共质体途径通过胞间连丝绕过液泡,从一个细胞到达另一个细胞向中柱运输。
当离子进入导管后,靠水的集流运输到地上器官,其动力为根压和蒸腾拉力。
凯氏带:
根的内皮层在横向壁和纵向壁上形成的具有木栓质的带状加厚。
5.C4植物叶片结构上有那些主要特点?
C4植物叶肉细胞内的叶绿体数目少,个体小,有基粒,维管束鞘薄壁细胞比较大,内含没有基粒的叶绿体,这种叶绿体不仅数量比较多,而且个体比较大,在功能上特化为专职进行暗反应。
同时C4植物叶脉的密度比C3植物大,维管束鞘细胞的数量相对较多。
6.根据所学植物生理学知识、分析若实现远距离引种的成功、需要考虑那些因
素?
1、需要考虑植物体本身生理活动所需的光照、温度等以及其本身的习性是长日植物还是短日植物;
因为植物只有在光周期诱导情况下才能开花
2、考虑到引种地与种源地在光照、温度等方面存在的差异。
如将北方的短日照植物引种至南方,其花期则会提前,营养生长的时间短,因此需要引用晚熟品种。
3、考虑引种地的环境、土壤、水分、营养等条件
4、要考虑到引种植物在农业生产中收获的组织,是茎还是叶、或者是花等因素。
如将烟草引种到北方,可以增加烟草的产量。
质外体(apoplast)与共质体(symplast)
质外体:
由细胞壁以及细胞间隙等组成的体系。
共质体:
由胞间连丝将原生质体连接在一起形成的体系。
1.光能转化效率(efficiengcyoflightenergyconversion)与光能利用率(efficiengcyofsolarenergyconversion).
光能转化效率:
光合产物所储存的化学能占光合作用所吸收的有效辐射能的百分比。
=有机物中的化学能/植物吸收的光能
光能利用率:
单位面积上的植物光合作用积累的有机物中所含的化学能占照射在相同面积上光能的百分比。
=有机物中的化学能/照射到地上的光能(单位面积的)
2.溶质势(solutepotential)与衬质势(matrixpotential)
溶质势:
由于溶质颗粒的存在而是体系水势降低的数值;
衬质势:
由于衬质(表面吸附水分的物质,淀粉、蛋白质等)的存在而使体系水势降低的数值。
3.冷害(chillinginjury)冻害(freezinginjury).
冷害:
植物在零度以上温度产生的伤害
冻害:
植物在零度以下温度产生的伤害
4.呼吸速率(respiratoryrate)与呼吸商(respiratoryquotient)
呼吸速率:
指单位时间单位样品所吸收的氧气、释放出的二氧化碳或消耗有机物的量。
呼吸商:
植物组织在一定的时间内,放出的二氧化碳的量与吸收氧气量的比值。
=释放的C02/吸收的。
2
5.初级共运转(primarycotransport)与次级共运转(secondarycotransport).
初级主动转运:
质膜H+-ATP酶利用ATP水解产生的能量将细胞质中的H+向膜外泵出,产生质子驱动力的过程。
次级主动转运:
以质子运动力作为驱动力的离子或分子的转运。
6.解除春化(devernalization)与再春化作用(revemalization).
春化作用:
植物种子只有经过一段时间的低温诱导才能使植物开花。
脱春化:
已经完成春化的植物,当给予干旱或高温的条件,春化作用效果被削弱或者消失;
再春化:
脱春化的植物在低温下继续完成春化过程。
7.细胞器(cellorganelle)与内膜系统(endomembrancesysterm)
细胞器:
细胞质中,具有一定形态结构和生理功能的细微结构。
内膜系统:
在细胞质中,在结构上连续、在功能上关联的,由膜组成的细胞器的总称。
8.必需元素(essentialelement)和有益元素(beneficialelement).
必需元素:
在植物生长发育中必不可少的元素,具有不可缺少性、不可代替性和直接功能性。
有益元素:
非植物必需元素而对植物生长有益的元素。
9.植物激素(planthormone)与植物生长调节剂(plantgrowthregulator)
在植物体内合成,可以由合成部位向作用部位运输的对植物的生长发育等起显著调节作用的微量小分子有机物。
植物生长调节剂:
由人工合成的类似植物激素活性的化学物质。
三、简述与简答(每题10分、共40分)
1.举例说明光敏色素控制的主要生理反应。
1、控制植物许多光形态的建成:
如蕨类植物的叶绿体运动、抱子的萌发;
裸子植物种子的萌发,叶绿素的合成;
被子植物叶绿体的发育和叶绿素的形成,植物的小叶运动,向光性生长等
2、调控许多酶的合成:
植物体内约有60多种酶和蛋白质的合成受到光敏色素的诱导,如与叶绿体和光合作用有关的叶绿素a/b结合蛋白等。
3、参与植物激素的代谢:
如黄化大麦经过红光照射后,赤霉素的含量上升;
红光可以减少植物体内游离生长素的含量。
2.衰老过程中植物叶片细胞结构的主要变化。
衰老:
植株的整体或部分器官形态结构和功能发生不可逆退化的过程。
衰老的生理学意义:
1、保证了种的延续:
通过衰老将养分转移到果实或者种子中,为新生个体的生长提供了营养物质。
2、内部生理机能的恢复:
营养物质转移到果实、种子或新生器官中再应用。
3、生态适应:
秋天落叶,降低了蒸腾作用,有利于植物度过严寒环境。
衰老过程的引起因素:
日照长度的控制以及植物激素的控制、
1、蛋白质的变化:
蛋白质的合成大于分解,细胞内蛋白酶、脂酶等水解酶增加或活性增强
2、核酸:
RNA含量降低,DNA的含量也降低
3、光合作用:
叶素绿的含量逐渐降低,叶绿素a与叶绿素b的比值下降,光合作用速率下降
4、呼吸作用:
呼吸作用速率减弱,也有的植物是呼吸作用平稳,然后迅速增加,而后迅速下降
5、激素变化:
IAA、GA、CTK含量增加,脱落酸和乙烯含量增加。
6、细胞膜发生相变,通透性增强
3.植物呼吸作用的生理意义。
1、呼吸作用为植物的生命活动提供了大量的能量:
ATP
2、呼吸作用为其他物质的合成提供原料:
呼吸作用中碳水化合物在被彻底氧化分解成为C02的过程中,产生了大量的中间产物,这些中间产物是合成蛋白质、核酸、脂肪、激素等物质的原料,同时这些物质的分解代谢最终通过呼吸作用来完成。
因此,呼吸作用是植物体内能量和物质的代谢中心。
3、呼吸作用在植物的抗病免疫方面也有重要作用:
当植物染病时,染病组织的呼吸作用会增强,同时呼吸途径也会发生相应的改变,呼吸作用的增强有利于氧化分解病原菌毒素,消除毒害;
呼吸作用底物代谢的多途径、呼吸电子传递链的多样性以及末端氧化酶的多样性使植物具有对外界不利环境的适应性。
4.组织培养的理论依据和主要用途。
脱分化、再分化及细胞的全能性(植物细胞具有的形成完整植株的能力)
已经分化的植物细胞在外界刺激或适宜的培养基条件下,能够失去分化状态,恢复细胞的分裂能力,重新回复到分生组织状态。
已经脱分化的细胞或愈伤组织能够再度分化形成不同类型的细胞、组织、器官最终形成植株的过程。
植物细胞全能性:
有核的植物细胞具有母体的全部基因,在适宜的条件下能够发育成完整植株的潜能性。
用途:
1、大量繁殖幼苗:
短期内可以繁殖大量的植物
2、培育无病毒的种苗:
利用组织培养进行茎尖培养,再生的植株可能不带有病毒,从而获得脱病毒的苗。
3、在植物育种方面:
通过花药或花粉的培养获得单倍体的植株、缩短了育种的年限;
4、种质资源的保存:
植物组织培养结合超低温保存技术,可以长时间保存植物的种质资源。
四、综述题(每题15分、共30分)
1.光合作用可分为哪三大过程、试述各过程中能量是如何转化的?
原初反应:
是光合作用的最初反应,从光合色素分子受光激发到引起第一个光化学反应的过程,包括光能的吸收、传递与光化学反应。
将光能转化为电能
电子传递和光合磷酸化:
电子传递分为非环式电子传递、环式电子传递以及假环式电子传递,光合磷酸化即叶绿体在光照的条件下把无机磷与ADP合成ATP的过程。
将电能转化为活跃的化学能
碳同化:
植物利用光反应中形成的同化力(ATP和NADPH),将CO2转化为碳水化合物的过程,将活跃的化学能转化为稳定的化学能。
原初反应是光合作用的最初反应,主要包括从光合色素分子受光激发到引起第一个光化学反应,包括光能的吸收、传递与光化学反应,此过程中将光能转化为了电能;
光合电子传递以及光合磷酸化:
包括环式电子传递、非环式电子传递、假环式电子传递;
光和磷酸化指叶绿体在光照的条件下将ADP和磷合成ATP过程,此过程中将电能转化为了活跃的化学能;
植物利用光反应生成的同化力(ATP和NADPH),将二氧化碳同化为碳水化合物的过程;
2.试述环境因素、遗传信息和功能代谢是如何控制植物生长发育的?
植物生命活动中的功能代谢活动主要是光合作用、呼吸作用、水分代谢、矿质营养、物质运输和信息传导等,其生理生化反应主要在细胞核细胞中进行,在这些功能代谢的基础上才表现出生长、分化和发育;
植物的生长发育一方面受到了遗传信息的影响,如蛋白质及酶的表达,同时也受到了水、温度、光照等条件的影响。
植物的生长发育是遗传信息在内外条件作用下,在时间和空间上进行有序表达的结果,遗传信息和环境因素既可以直接影响植物的生长、分化及发育过程,又能通过影响功能代谢活动来调节生长发育。
以植物花的发育为例子,花的发育包括了花原基的分化,花原基的分化一般要通过低温的诱导和光照的诱导才能控制成花基因的表达,与此同时花的发育还受到了来自根系对矿质的吸收、植物的光合作用等等。
一、名词概念(共15题、每题2分,共30分)
1.内膜系统(endomembrancesysterm):
在细胞质中,结构上连续,功能上相联,由膜组成的细胞器的总称。
2.土壤-植物-大气连续体(soil-plant-atmospherecontinum,SPAC):
由水势引起的植物从土壤中吸水,再向大气中扩散的体系。
3.胞饮作用(pinocytosis):
植物细胞经过内吞作用从外界获取物质及溶液。
.4.光补偿点(lightcompensationpoint,LCP):
光合作用吸收的CC)2与呼吸作用释放的CO2相等时,即光合速率为零时的光照强度;
光饱和点:
在弱光下随着光照强度的增强,光合速率相应提高,当达到一定的光强时,光合速率不随着光照的强度而增加时的光照强度。
5.氧化磷酸化(oxidativephosphorylation):
指电子从NADH或FADH2经呼吸链传递给分子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。
6质醍穿梭(plastoquinoneshuttle,PQ穿梭):
氧化态的质体醍在类囊体膜的外侧接收由PSII传来的电子,与质子结合;
还原的质醍将电子传递给Cytb6复合体,并释放2个质子到膜腔内。
质体酶在其他电子传递体参与下反复进行氧化还原反映和跨膜传递质子的机制称为质醍穿梭。
7转移细胞(transfercell):
指在共质体-质外体交替运输过程中起到转运过渡作用的特化细胞。
8.抗氤呼吸(cyanideresistantrespiration):
指不被氤化物所抑制的呼吸,又可称为放热呼吸。
9.三重反应(tripleresponse):
乙烯抑制茎的伸长、促进根或茎的增粗以及使茎横向生长三方面的效应。
10.感性运动(nasticmovement):
在均质无方向性的外界环境因素影响下植物的局部运动;
向性运动:
植物受到单一方向的外界环境刺激而发生的局部运动。
11.双重日长植物(dualdaylengthplant):
只有经过一定时间的长日照及一定时间的短日照交替作用才能开花的植物。
12.无融合生殖(apomixis):
没有经过核或细胞融合而产生胚的无性生殖。
13.参透调节(osmoregulation,osmoticadjustment):
通过增加细胞溶质,提高细胞液浓度,降低渗透势,从而调整细胞吸水或保水。
14.盐碱土(salineandalkalinesoil):
土壤中含氯化钠和硫酸钠为主时称为盐土;
土壤含碳酸钠和碳酸氢钠为主时称为碱土;
当盐土中含有一定的碱土时称之为盐碱土。
15.生长曲线(growthcurve):
以植物(或器官)体积、干重、高度、表面积、细胞数或蛋白质含量等参数对时间作图得到的曲线。
二、问答(8题,每题5分,共40分)
1.A,B,C三种土壤的田间持水量分别是38%、22%、15%,其永久萎焉系数分别18%,12%,3%o用这3种土分别盆栽植物大小相同的同一植物,浇水到盆底流出水为止,此后不在浇水,请问那种土壤中的植物首先萎焉?
为什么?
永久萎篇系数:
植物发生永久萎篇时土壤中留存的水分占土壤干重的百分率,反映了土壤中不可利用水的指标。
=土壤中留存水分/土壤干重;
田间持水量:
土壤毛管悬着水达到最大时的土壤含水量。
可利用水量=田间持水量-永久萎篇系数。
因此A、B、C三种土壤中的可利用水量分别为20%、10%、12%,因为三种植物是同一种植物,因此其耗水的速度是相同的,B植物因为其可利用水会被首先消耗完,因此会发生萎篇。
2.已知樟树的光合速率和蒸散速率分别为0.123mgCO2.m_2.S-1和mgH2O.m-2.S_1,那么樟树的蒸散系数和蒸腾效率分别是多少?
蒸腾速率:
植物在单位时间单位面积蒸腾的水量。
蒸腾系数:
植物生成1克干物质所需蒸腾消耗的水的克数。
(可以赔多少)
蒸腾比率:
蒸腾作用每消耗1可水形成的干物质的量。
(可以赚多少)
蒸腾效率:
植物在一定生长时期积累的干物质的量与蒸腾耗水量的比值。
3.某树木在严冬时不易冻害,而晚秋和早春遇到寒流却易受到冻害,为什么?
4.引起植物衰老的可能原因有那些?
假说:
1、自由基损伤:
过氧化物歧化酶(SOD)可以抑制自由基被氧化,而脂氧合酶有利于自由基被氧化,从而导致了植物细胞中的自由基含量的增加,对细胞膜和生物大分子产生了破坏的作用,促使脂质的过氧化反应,加速了乙烯的形成;
2、蛋白质水解:
当中央液泡膜蛋白与蛋白水解酶接触发生反应从而使膜的结构发生反映,蛋白水解酶进入细胞质中引起细胞质中的蛋白质发生水解。
3、植物激素失衡:
植物进入衰老期,生长素、赤霉素和细胞分裂素的含量会降低,而乙烯和脱落酸的含量会增加,植物激素之间的不平衡时使ETH和ABA含量的增加。
4、营养亏缺:
植物过度的生殖生长导致营养生长的养分供应不足从而导致了植物的衰老。
5、DNA受损:
由于DNA的裂痕或缺损导致不能正常转录和翻译,弓|起无功能蛋白的积累。
6、细胞的程序性死亡:
植物细胞通过其内部机制启动和调节细胞生理性死亡。
5.白天和夜晚硝酸还原速度是否相同?
不相同
1、白天的光合作用可以为硝酸、亚硝酸还原以及氨的同化提供NADH
2、硝酸还原是一个需要能量的过程,白天光合作用的同化物为硝酸的还原提供能量
3、硝酸、亚硝酸还原酶是诱导酶,光照条件可以诱导硝酸、亚硝酸还原酶的形成。
6.光合电子传递是如何与光合磷酸化相偶联的?
根据化学渗透学说,ATP的合成是由质子动力推动形成的,而质子动力的形成是H+跨膜运输的结果,在光合作用中,类囊体膜上的电子传递会伴随着H+从基质向类囊体膜腔内的转移,形成了质子动力,由质子动力推动光合磷酸化的进行。
在叶绿体的体系中加入电子传递抑制剂,光合磷酸化则会停止;
如果在体系中加入磷酸化底物,如ADP与Pi则会促进电子传递。
7.高等植物体内信号长距离运输的途径有那些?
1、易挥发的化学信号在体内以气相形式传递:
它可以在植物的气腔网络中快速扩散而传递,如乙烯通常能从合成位点迅速扩散到周围的环境中,并迅速到达作用部位而产生效应;
2、化学信号的韧皮部传递:
植物体内的许多化学信号物质,如脱落酸、水杨酸等通过韧皮部组织进行传递;
3、化学信号的木质部传递:
化学信号通过集流的方式在木质部进行传递,如根系合成的脱落酸通过木质部蒸腾进入叶片,并影响了叶片中脱落酸的浓度,从而抑制叶片的生长和气孔的开放;
4、电信号传递:
植物的电波信号可通过维管束长距离运输;
5、水信号传递:
水力信号可通过木质部导管组成的水连续体系来传递。
8.如何用实
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