植物生理学重点归纳

1、第一章 代谢是维持各种生命活动（如生长、繁殖、运动等）过程中化学变化（包括物质合成、转化和分解）的总称。 水分生理包括：水分的吸收、水分在植物体内的运输和水分的排出。 水分存在的两种状态：束缚水和自由水。束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。 水分在生命活动中的作用：1，是细胞质的主要成分 2，是代谢作用过程的反映物质 3 是植物对物质吸收和运输的 溶剂 4，能保持植物的固有姿态 植物细胞吸水主要有三种方式：扩散，集流和渗透作用。 扩散是一种自发过程，指分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动，扩散是物质顺着 浓度梯度进行的。适合于短距离迁徙。 集流是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。 水孔蛋白包括：质膜内在蛋白和液泡膜内在蛋白。是一类具有选择性、高效转运水分的跨膜通道蛋白，只允许水 通过，不允许离子和代谢物通过。其活性受磷酸化和水孔蛋白合成速度调节。 系统中物质的总能量分为；束缚能和自由能。 1mol 物质的自由能就是该物质的化学势。水势就是每偏摩尔体积水的化学势。纯水的自由能最大，水势也最高， 纯水水势定为零。 质壁分离和质壁分离复原现象可证明植物细胞

2、是一个渗透系统。 压力势是指原生质体吸水膨胀，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。 重力势是水分因重力下移与相反力量相等时的力量。 根吸水的途径有三条：质外体途径、跨膜途径和共质体途径。 根压；水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。 伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。流出的汁液是伤流液。 吐水：从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。由根压引起。 根系吸水的两种动力；根压和蒸腾拉力。 影响根系吸水的土壤条件：土壤中可用水分，通气状况，温度，溶液浓度。 蒸腾作用：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。 蒸腾作用的生理意义：1，是植物对水分吸收和运输的主要动力 2，是植物吸收矿质盐类和在体内运转的动力 3， 能降低叶片的温度 叶片蒸腾作用分为两种方式：角质蒸腾和气孔蒸腾。 气孔运动有三种方式：淀粉-糖互变，钾离子吸收和苹果酸生成。 影响气孔运动的因素；光照，温度，二氧化碳，脱落酸。 影响蒸腾作用的外在条件：光照，空气相对湿度，温度和风。内部因素：气孔和气孔下腔，叶片内部面积大小。

3、蒸腾速率取决于水蒸气向外的扩散力和扩散途径的阻力。 水分在茎叶细胞内的运输有两条途径：经过活细胞和经过死细胞。 根压能使水分沿导管上升，高大乔木水分上升的主要动力为蒸腾拉力。 这种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，称为内聚力学 说亦称蒸腾-内聚力-张力学说。 第三章 1. 为什么说碳素是植物的生命基础？第一，植物体的干物质中 90%以上是有机物质，而有机化合物都含有碳素（约占有机化合物重量的 45%） ， 碳素成为植物体内含量较多的一种元素；第二，碳原子是组成所有有机物的主要骨架。碳原子与其他元素有各种不同 形式的结合，由此决定了这些化合物的多样性。 2. 按照碳素营养方式的不同分为自养植物和异养植物 3. 自养植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物质的过程称为植物的碳素同化作用。植物碳素同化作用包括细菌光 合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用。 4. 光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程。 5. 光合作用的重要性： （1）把无机物变成有机物（2）蓄积太阳能量（3）环境保护。 6. 叶绿体由两层膜

4、构成，分别称为内膜和外膜，内膜具有控制代谢物质进出叶绿体的功能，具选择性。基质成分 主要是可溶性蛋白质（酶）和其他代谢活跃物质，呈高度流动性状态，具有固定二氧化碳的能力，淀粉在基质里形成和贮藏。 7. 光合作用的能量转换功能是在类囊体膜上进行的，所以类囊体膜又称为光合膜。 8. 高等植物的光合色素有两类；叶绿素和胡萝卜素，排列在类囊体膜上。 9. 叶绿素分子含有四个吡咯环，和四个甲烯基连接成一个大环，叫做卟啉环。镁原子居于卟啉环的中央。 10. 叶绿素的四个特点？ 11. 类胡萝卜素分为胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色） 。 12. 叶绿素最大吸收区：波长为 640660nm 的红光部分和波长为 430450nm 的蓝紫光部分。 13. 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色（叶绿素 a 为血红光，叶绿素 b 为棕红光） ，这种现象称 为荧光现象。 14. 从第一单线态回到基态所发射的光称为荧光。 15. 第一三线态回到基态时所产生的光称为磷光。 16. 叶绿素 a 由叶绿素 b 演变过来，植物叶子呈现的颜色是叶子各种色素的综合表现，其中主要是绿色的叶绿素 和黄色的类胡萝卜素两

5、大类色素之间的比例。矿质元素、温度、光是影响叶绿素形成的主要因素。 17.这种缺乏任何一个条件而阻止叶绿素形成使叶子发黄的现象称为黄化现象。 光合作用根据需光与否分为光反应（类囊体膜）和暗反应（叶绿体基质） 整个光合作用分为 3 大步骤：原初反应（光能的吸收、传递和转换过程） ；电子传递和光合磷酸化（电能转化为 活跃的化学能） ；碳同化（活跃的化学能转化为稳定的化学能过程） 。前两个过程为光反应，最后一个为暗反应。 光合单位=聚光色素系统+反应中心。 叶绿体类囊体上的色素分为反应中心色素（少数特殊的叶绿素 a，具光化学活性）和聚光色素（无光化学活性， 有收集光能的作用，传到反应中心色素，绝大多数色素，又称为天线色素） 。 光合反应中心是指在类囊体中进行光合作用原初反应的最基本的色素蛋白结构。光合反应中心至少包括光能转换 色素分子、原初电子受体和原初电子供体。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体。高等植物 的最初电子供体是水，最终电子受体是 NADP+。 当光波大于 685nm（远红光）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。 两种波长的

6、光协同作用而增加光合效率的现象称为增益效应或爱默生效应。 各种电子传递体具有不同的氧化还原电位，根据氧化还原电势高低排列，呈“Z”形，电子定向转移，这就是光 合作用中非循环电子传递的方案。这一系列互相衔接的电子传递称为光合链。PS主要由核心复合体、PS捕光复合体、放氧复合体等亚基组成。 利用贮存在跨类囊体膜的质子梯度的光能把 ADP 和无机磷合成为 ATP 的过程称为光合磷酸化。有两种方式：非 循环光合磷酸化和循环光合磷酸化。 化学渗透假说 由于 ATP 和 NADPH 用于暗反应中二氧化碳的同化，两者合称为同化能力。 碳同化是将 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能，转换为贮藏在糖类中稳定的化学能，在较长时间内供给生命活动 的需要。占植物体干重 90以上的有机物质都是通过碳同化并转化而成的。碳同化在叶绿体的基质中进行。 高等植物固定二氧化碳的生化途径有 3 条：卡尔文循环，C4 途径和景天科酸代谢途径。 由于卡尔文循环中二氧化碳受体是一种戊糖，故又称还原戊糖磷酸途径。分 3 个阶段：羧化阶段、还原阶段和更 新阶段。 要产生一个 PGAld（磷酸丙糖）分子需要 3 个二氧化碳分子，6

7、 个 NADPH 分子和 9 个 ATP 分子作为能量来源。 卡尔文循环的调节：自身催化光的调节（离子的移动；通过铁氧还蛋白-硫氧还蛋白系统；光增加 Rubisco 活 性）光合产物转运 C4 途径：初产物：OAA，CO2 受体：PEP，羧化酶：PEPC。包括 4 个步骤：羧化，转移，脱羧与还原，再生。 C4 植物比 C3 植物具有较强的光合作用？P79 景天科酸代谢（CAM）的调节有两种：短期调节和长期调节。 蛋白质、脂类和有机酸都是光合作用的直接产物。 Pi 和 TP 控制着蔗糖和淀粉合成途径中的几种酶。 景天科植物特殊的 CO2 固定方式：晚上气孔开放，吸进 CO2，在 PEP 羧化酶作用下，与 PEP 结合，形成 OAA，进一步还原为苹果酸，积累于液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸便运到胞质溶胶，在依赖 NADP 苹果 酸酶作用下，氧化脱羧，放出 CO2，参与卡尔文循环，形成淀粉等。 81 页的表 植物的绿色细胞依赖光照，吸收氧气和放出二氧化碳的过程被称为光呼吸。光呼吸是一个氧化过程，被氧化的底物是乙醇酸，又称为乙醇酸氧化途径。 由于光呼吸的底物乙醇酸是 C2 化合物，其氧化

8、产物乙醛酸以及其转氨形成的甘氨酸都是 C2 化合物，故也称这 条途径为二碳光呼吸碳氧化环，简称 C2 环。 为什么说光呼吸的调节与外界条件密切相关？ 首先是氧气及二氧化碳的浓度，二氧化碳抑制光呼吸而促进光合作用，氧气则抑制光合作用而促进光呼吸。随着 光强、温度、和 pH 的增高，光呼吸也加强，其实质是 CO2 和 O2 对 RubP 的竞争。 光呼吸的生理功能；一种观点是，在干旱和高辐射期间，气孔关闭，CO2 不能进入，会导致光抑制。此时光呼吸 释放 CO2，消耗多余能量，对光合器官起保护作用，避免产生光抑制。另一种观点是，Rubisco 同时具有羧化和加氧 的功能，在有氧条件下，光呼吸虽然损失一些有机碳，但通过 C2 循环还可回收 75%的碳，避免损失过多。 光合作用的指标是光合速率。真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率 影响光合作用的因素：光照、二氧化碳、温度、矿质元素、水分、光合速率的日变化。 光抑制：光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能下降的现象。 第四章 呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸。 有氧呼吸指生活细胞在氧的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出二氧化碳并形成水，

9、同时释放能量的过 程。 无氧呼吸一般指在无氧条件下，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。这个过程 用于高等植物，习惯上称为无氧呼吸，如应用于微生物，则称为发酵。 呼吸作用的生理意义：呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量呼吸过程为其他化合物合成提供原料。呼吸作用糖的分解代谢途径有三条：糖酵解（EMP 胞质溶胶） 、戊糖磷酸途径（PPP 胞质溶胶）和三羧酸循环 （TCA 线粒体） 。 有机物质在生物体细胞内进行氧化分解，生成二氧化碳、水和释放能量的过程，称为生物氧化。 电子传递链亦称呼吸链，就是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。组成电子传递链的传递体分为氢传递体和电子传递体 氢传递体传递氢（包括质子和电子） ，作为脱氢酶的辅助因子有：NAD、NADP、FMN、FAD 电子传递体是指细胞色素体系和铁硫蛋白（Fe-S） ，它们只传递电子。细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质。植物线粒体的电子传递链位于线粒体的内膜上，由 5 种蛋白复合体组成：复合体（NADH 脱氢酶） ，复合体 （琥珀酸脱氢酶） ，复合体（细胞色素 bc1）复合物，复合体（细胞色素氧化酶） ，复合体（ATP 合酶，催化 ADP 和 Pi 转变为 ATP） 在生物氧化中，电子经过线粒体的电子传递链传递到氧，伴随 ATP 合酶催化，使 ADP 和磷酸合成 ATP 的过程， 称为氧化磷酸化作用。 （化学渗透假说） 磷/氧比（P/O ratio）线粒体氧化磷酸化的一个重要指标，指氧化磷酸化中每消耗 1mol 氧时所消耗的无机磷酸摩 尔数之比。 （解耦联剂） 末端氧化酶是把底物的电子传递到分子氧并形成水或过氧化氢的酶。包括：细胞色素氧化酶和交替氧化酶。 抗氰呼吸有什么生理意义？ 利用授粉能量溢流增强抗逆性 植物呼吸代谢具有多样性，表现在哪？ 它表现在呼吸途径的多样性（EMP、TCA、PPP 等） 、呼吸链电子传递系统的多样性（电子传递主路、几条支路 和抗氰途径） 、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、交替氧化酶） 。 这些多样性，是植物在长期进化过程中对不断变化的环境的适应表现。 氧可以降低糖类的分解代谢和减少糖酵解产物的积累，这种现象称为巴斯

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