植物生理学笔记Word格式文档下载.docx
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自由水和束缚水
2、水合作用：
亲水物质可通过氢键吸附大量的水分子的现象
3、束缚水：
在细胞中被蛋白质等亲水大分子组成的胶体颗粒或渗调物质所吸附的不易自由移动的水分
4、自由水：
距离胶体颗粒或渗调物质远，不被吸附或受到的吸附力很小而能自由移动的水
5、自由水：
束缚水
原生质
代谢
生长
抗性
高
溶胶
活跃
快
弱
低
凝胶
不活跃
慢
强
6、水势
细胞水势：
溶质势：
负值
衬质势：
负值（亲水物质吸附水形成束缚水）
压力势：
正值-零-负值
7、植物细胞吸水形式
渗透吸水：
溶质势变化引起（根吸水）
吸胀吸水：
衬质势变化引起（干燥种子水势=衬质势，由衬质势影响）非代谢性吸水束缚水
降压吸水：
压力势变化引起，失水过多变成负值（蒸腾作用）
8、成熟细胞
水势=溶质势+压力势
含液泡
水势=溶质势
质壁分离初始
水势=0
细胞完全吸水膨胀
水势=负压力势=负
强烈蒸腾
水势=衬质势压力势=溶质势=0
无液泡，干燥种子
9、根吸水部位：
主要在根尖，根毛区最强
10、根吸水途径：
质外体途径、共质体途径、越膜途径
11根吸水的方式和动力（主动、被动）
主动吸水：
细胞自身的生理代谢活动所引起的吸水过程（动力：
根压）
被动吸水：
由地上枝叶蒸腾作用所引起的吸水过程
12、伤流：
从受伤或折断的植物组织流出的液体的现象
13、吐水：
没有受伤的植物如果处于土壤水分充足、天气潮湿的环境中，植物根尖或叶缘也有液体外泌
14、伤流和吐水现象证明根有主动吸水现象
15、影响植物吸水的因素（自身因素、气象因素、土壤因素）
（1）土壤因素
土壤水势：
土壤含水量
土壤水分存在状态（水势：
束缚水<
毛管水<
重力水）
土壤性质（黏土、壤土、沙石）
土壤溶液浓度
土壤通气状况
土壤温度
第四节、植物的蒸腾作用
一、蒸腾作用及其生理意义
1、蒸腾作用：
植物体内水分以气态方式从植物的表面向外散失的过程。
2、生理意义：
（1）蒸腾作用失水所造成的水势梯度是植物吸收和运输水分的主要驱动力
（2）能够降低植物体和叶片温度
（3）蒸腾作用所引起的上升液流，有助于根部吸收的无机离子以及根中合成的有机物转运到植物体的各个部分。
二、植物蒸腾作用的部位及度量
1、蒸腾作用部位
（1）叶的蒸腾方式：
角质蒸腾：
通过角质层的蒸腾
气孔蒸腾：
通过气孔的蒸腾
3、蒸腾作用的度量指标
（1）蒸腾速率：
植物在一定时间内，单位叶面积上散失的水量（用g表示）
（2）蒸腾比率：
植物每消耗一千克水所产生干物质的重量
（3）蒸腾系数：
植物制造一克干物质所消耗的水量
三、气孔蒸腾作用
1、气孔：
植物叶片与外界进行气体交换的主要通道
2、小孔扩散律：
气体通过多孔表面的扩散速率，不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比
3、气孔运动的控制机理
淀粉与糖的转化学说
K+积累学说
苹果酸代谢学说
4、对气孔运动的调节
外在因素：
二氧化碳、光、温度、水分、风
内在因素：
细胞分裂素、脱落酸
四、蒸腾作用的调节
代谢性抗蒸腾剂、薄膜型抗蒸腾剂、反射性抗蒸腾剂
五、影响蒸腾作用的因素
1、环境因素：
光照、大气湿度、大气温度、风、土壤条件
减少蒸腾面积
降低蒸腾速率
使用抗蒸腾剂
第五节、水分在植物体内的向上运输
一、途径
质外体运输（维管束，细胞壁与细胞间隙）
共质体运输（细胞间）
二、水分运输速度
木本植物>
草本植物
质外体运输>
共质体运输
白天>
夜间
三、水分向上运输的机制
根本动力是：
水势差
1、水分向上运输的动力：
根压、蒸腾拉力
2、内聚力学说：
内聚力、张力
第六节合理灌溉的生理基础
1、植物的水分平衡：
一般把植物吸水、用水、失水三者的动态关系称水分平衡
2、植物吸水：
碳四植物低于碳三植物
3、植物的水分临界期与最大需水期
水分临界期：
植物生活周期中对水分缺乏最敏感、最易受害的时期
植物的最大需水期：
植物生活周期中需水最多的时期
4、合理灌溉的指标
作物形态指标
作物生理指标
第三章植物的矿质营养
一、植物体内元素的种类和含量（19种）
1、植物灰化灼烧：
有机物90%~95%挥发、灰分5%~10%。
2、植物的必需元素：
不可缺少性、不可代替性、直接功能性
3、植物必需元素的确定方法：
溶液培养法、砂基培养法
二、植物必需矿质元素的生理作用和缺素症状
1、细胞结构物质的组分
2、生命活动的调节者
3、参与植物体内的醇基酯化
4、电化学作用
5、缓冲作用
三、大量元素的生理作用
1、氮：
植物吸收的氮素以无机氮为主即，硝态氮、氨态氮也可吸收无机氮
2、磷：
磷酸一氢根、磷酸二氢根的形式吸收
3、钾：
离子形式被吸收和转运、易于被植物利用，集中于生长活跃的部位，缺素时老叶出现缺绿症状
生理功能：
调节水分代谢、酶的激活剂、能量代谢、提高抗性、参与物质运输
4、硫：
硫酸根、二氧化硫
5、钙：
以离子形式被吸收
6、镁：
离子形式被吸收
镁的生理功能：
参与光合作用、酶的激活剂或组分、促使核糖体亚基间的结合，有利于蛋白质和成、植钙镁的组成
四、微量元素的生理作用
1、铁：
二价铁螯合物形式被吸收“黄叶病”
2、铜：
二价铜离子形式被吸收“白瘟病”
3、锌：
离子形式被吸收“小叶病”
4、锰：
二价锰离子形式被吸收“灰斑病、黄斑病”
5、硼：
硼酸形式被吸收“心腐病、灰心病”
6、钼：
六价锰酸根形式被吸收“黄斑病、尾鞭病”
7、氯：
氯离子形式被吸收，唯一的一价非金属元素
8、镍：
二价镍形式被吸收
第二节植物细胞对矿质元素的吸收
一、细胞吸收溶质的方式
（一）被动运输
1、单纯扩散不消耗能量
2、协助扩散不消耗能量（通道蛋白、载体蛋白）
（二）主动吸水
消耗ATP（ATP酶参与）
（二）包饮作用
第三节植物根系对矿质元素的吸收
一、植物吸收矿质元素的特点
1、对水分的吸收相互关联、相互独立、分配方向不同
2、对矿质元素的吸收有选择性
3、单盐毒害与离子拮抗
单盐毒害：
将植物培养在单一盐溶液中，不久就会呈现不正常状态，最后整株死亡，的现象
离子拮抗：
在单盐溶液中若加入少量其他盐类，单盐毒害现象就能减弱或消除，离子间能够相互消除毒害的现象
二、植物吸收矿质元素的部位
根冠和分生区根毛区
三、根系吸收矿质元素的过程
1、离子被吸附在根系细胞的表面
2、离子进入根部（共质体途径、质外体途径）
3、离子进入导管
四、影响根吸收矿质元素的土壤因素
1、土壤温度
2、土壤通气状况
3、土壤溶液浓度
4、土壤PH
5、土壤微生物活动
第四节矿质元素在植物体内的运输和分配
一、矿质元素在植物体内的运输
1、运输形式离子状态、有机化合物
2、矿质元素运输的途径（主要通过木质部向地上部运输，也可以横向运输到韧皮部）
二、矿质元素在植物体内的分配
可利用元素可以转移到其他部位被植物利用（氮、磷）、有些则不可被利用以钙为主
第五节植物对氮、磷、硫的同化作用
氮的同化
硝态氮的还原
一、硝酸盐还原为亚硝酸盐（细胞质中完成）亚硝酸盐还原为氨（质外体中完成）
二、氨态氮的同化（需要有氧呼吸提供能量）
三、磷的同化主要同化过程：
光合磷酸化、底物水平磷酸化、氧化磷酸化、ADP形成ATP
四、硫的同化
1、活化阶段
2、还原阶段
第四章植物的呼吸作用
第一节植物呼吸作用概述（异化作用）
植物呼吸作用的概念：
1、呼吸作用：
植物生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。
（1）有氧呼吸：
生活细胞在氧气的参与下，把有机物彻底氧化分解，放出二氧化碳和水，同时释放能量的过程。
（2）无氧呼吸：
在无氧的条件下，生活细胞把有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。
产物是乳酸或酒精
2、植物呼吸作用的生理意义：
（1）提供植物生命活动所需要的大部分能量
（2）提供其他有机物合成的原料
（3）提供还原力
（4）提高抗病免疫能力
第二节呼吸代谢途径
糖酵解途径
1、糖酵解：
淀粉、葡萄糖或果糖在细胞质内在一系列酶参与下，转变为丙酮酸的过程。
2、糖酵解过程：
（细胞质中进行）
（1）葡萄糖——6-磷酸葡萄糖
（2）6-磷酸葡萄糖——6-磷酸果糖
（3）6-磷酸果糖——1、6-二磷酸果糖
（4）1、6-二磷酸果糖——磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛
（5）磷酸二羟丙酮——3-磷酸甘油醛
（6）3-磷酸甘油醛——1,3-二磷酸甘油酸
（7）1,3-二磷酸甘油酸——3-磷酸甘油酸
（8）3-磷酸甘油酸——2-磷酸甘油酸
（9）2-磷酸甘油酸——磷酸烯醇式丙酮酸
（10）磷酸烯醇式丙酮酸——丙酮酸
（1）、（3）、（10）过程不可逆，三个调节位点
（7）、（10）步各有一次底物水平磷酸化生成ATP
3、糖酵解的作用：
（1）为三羧酸循环提供丙酮酸
（2）为其他物质合成提供原料
（3）为物质循环提供还原力
（4）为反应提供能量
三羧酸循环（线粒体中进行）
1、在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体完全氧化分解，形成二氧化碳和水的过程。
2、草酰乙酸——乙酰CoA——柠檬酸——异柠檬酸——阿拉法酮戊二酸——琥珀酰CoA——琥珀酸——延胡索酸——苹果酸——草酰乙酸
3、从葡萄糖——2分子丙酮酸（8ATP）——15*2=30个（ATP）总共：
38个ATP
4、琥珀酰CoA——琥珀酸进行底物水平磷酸化生成一个ATP
3、磷酸戊糖途径
1、过程：
（1）葡萄糖的氧化脱羧过程：
（2）葡糖糖再生阶段：
2、作用：
（1）为物质的合成提供还原剂
（2）为物质合成提供原料
（3）提高植物的抗病力和适应力
三、电子传递链和氧化磷酸化
（一）电子传递链：
是指呼吸底物氧化降解中脱下的氢离子或电子按一定顺序排列的传递体传递到分子氧的总轨道。
1、NADH和FADH呼吸链：
氢传递体、电子传递体（详见生化笔记）
2、抗氢呼吸链：
当用氰化物CN-做抑制剂可以阻断NADH和FADH呼吸链的电子传递
（1）生理作用：
放热：
有利于传粉、种子萌发
增加乙烯生成，促进果实成熟
对防御真菌感染起作用
氧化磷酸化
1、呼吸链上的磷酸化作用，也就是底物脱下的氢，经呼吸链电子传递，氧化放能并伴随ADP磷酸化生成ATP的过程。
2、化学渗透学说
3、磷氧比：
呼吸链每消耗1个氧原子所用去的无机磷的分子数或有几个分子的ADP生成ATP。
4、末端氧化酶
（一）线粒体内的末端氧化酶
1、细胞色素氧化酶：
幼嫩组织中比较活跃
2、交替氧化酶：
贮藏器官中比较活跃，马铃薯块茎，油料作物如：
向日葵、棉花、大豆等种子萌发初期。
（二）线粒体外的末端氧化酶
1、酚氧化酶：
含酮的酶，存在质体和微体中，催化各种酚类氧化为醌类
马铃薯、苹果切伤变褐，为其作用。
制绿茶、红产
2、抗坏血酸氧化酶
3、乙醇酸氧化酶
5、呼吸代谢的多样性：
电子传递途径
途径
部位
NADH来源
NADH脱氢酶
鱼藤酮
抗霉素
CN
P/O
主路
内膜
内源
FMN
敏感
3
支路一
内膜内
FP2
不敏感
2
支路二
内膜外
外源
FP3
支路三
外膜
FP4（FAD）
1
抗氰途径
非血红素蛋白
第三节、呼吸作用的控制
一、代谢产物对呼吸作用的反馈调节
1、乙酰辅酶A、柠檬酸、琥珀酰辅酶A
二、能荷对呼吸作用的调节
三、NAD*/NADH和NADP*/NADPH对呼吸作用的调节
第四节影响呼吸作用的因素
呼吸作用的指标
1、呼吸速率：
单位时间内单位重量的植物组织或细胞所放出的二氧化碳的数量或吸收氧气的数量。
又称呼吸强度
2、呼吸商（RQ）：
又称呼吸系数，植物组织在一定时间内放出二氧化碳的量与吸收氧气的量之比。
3、公式：
RQ=放出的二氧化碳/吸收的氧气
4、碳水化合物完全氧化：
RQ=1
脂肪酸、蛋白质等：
RQ<
有机酸：
RQ>
无氧呼吸不吸收氧气，RQ无穷大
影响呼吸速率的内部因素
1、不同植物种类呼吸速率不同
2、同一植物不同器官呼吸速率不同
3、植物处于不同生理状态呼吸速率不同
4、植物的营养状态
三、影响呼吸速率的外部因素
1、温度
（1）呼吸最适点（25~35摄氏度）
（2）温度系数：
温度升高10摄氏度引起呼吸速率的增加的比例称为温度系数，简称Q10
2、水分
干种子含水量低时，呼吸速率随含水量的增加而提高
3、氧气
无氧呼吸消失点：
当氧气升高至9%时，无氧呼吸停止
氧饱和点：
当氧气浓度增至一定程度，有氧呼吸速率不再增加
4、二氧化碳：
二氧化碳浓度过高，有明显抑制呼吸作用
5、机械损伤和病原菌侵染：
促进组织呼吸
第五节呼吸作用和农业生产
1、安全含水量：
国家规定入库种子有一最高含水量标准。
2、呼吸作用与果蔬贮藏
（1）避免机械损伤
（2）控制温度
（3）湿度
（4）调气体
3、呼吸跃变：
苹果、梨、香蕉、桃、杏、西瓜
非呼吸跃变：
柑橘、葡萄、草莓、蔬菜
第五章植物的光合作用
1、光合作用：
绿色植物利用太阳能将二氧化碳和水合成有机物，并释放氧气的过程。
2、光合作用意义：
把无机物质转变成有机物质
（1）把无机物转变成有机物
（2）将光能转变成化学能
（3）维持大气二氧化碳和氧气的相对平衡
第一节叶绿体和光和色素
一、叶绿体的结构
1、叶绿体的形态：
（1）形状：
大多呈扁平的椭圆形
（2）分布：
主要集中于栅栏组织中
2、叶绿体的结构
（1）组成：
被膜、类囊体和基质
（2）基质成分：
可溶性蛋白质、DNA和核糖体、淀粉粒、质体小球也称嗜锇颗粒
（3）类囊体：
扁平的膜状结构，由两个或多个类囊体相互垛叠在一起而形成的结构成为基粒，或称基粒片层。
贯穿于基质中，连接基粒的大类囊体称为基质类囊体或基质片层
3、光合色素
（1）叶绿素：
叶绿素a：
蓝绿色
叶绿体b：
黄绿色
（2）类胡萝卜素：
光合作用的辅助色素
胡萝卜素：
橙黄色
叶黄素：
黄色
作用：
将吸收的光能传递给叶绿素分子、保护叶绿素分子，防止被氧化分解
（3）藻胆素
（4）反应中心色素和聚光色素
反应中心色素：
少数叶绿体a将光能转换成电能
聚光色素（天线色素或补光色素）：
大部分叶绿素a、全部的叶绿素b、类胡萝卜素和藻胆素
4、光和色素的性质
（1）酯化反应
（2）取代反应
（3）吸收光谱
（4）荧光现象：
叶绿素的乙醇溶液在透射光下为翠绿色，而反射光下为暗红色
磷光现象：
当荧光出现后，立即中断光源，叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光
5、叶绿素的生物合成及影响因素
（1）谷氨酸是叶绿素合成的起始物质
（2）影响叶绿素合成的环境因素：
光照、温度、营养元素、水分
6、光和色素的含量
胡萝卜素=3：
（2）叶绿素a：
叶绿素b=3：
（3）叶黄素：
胡萝卜素=2：
第二节光合作用机理
光合作用的三个阶段：
（1）原初反应：
光能的吸收、传递和转化阶段
（2）电子传递和光能磷酸化：
电能转换为活跃的化学能
（3）二氧化碳同化：
活跃的化学能转变成稳定的化学能
反应部位分：
类囊体反应、基质反应
一、原初反应
（一）光能的吸收
1、光的性质：
光具有波粒二象性，光的粒子称为光子或光量子
2、E=hv
3、叶绿素分子吸收一定量的光量子后从基态转为激发态
4、每个分子每次只能吸收一个光量子，这个被吸收的光量子只能激发一个电子
5、蓝光量子的能量高，所激发的电子处于较高的能级，称为第二单线态
6、红光量子能量低，所激发的电子处于较低能级，称为第一单线态
7、第二单线态的电子不稳定，只有转至第一单线态才能用于化学反应，多余的能量以热量的形式释放。
8、第一单线态的叶绿素分子的激发电子可以通过多种方式释放能量，回到稳定基态：
（1）激发态分子通过电荷分离，丢失一个电子，并交给一个电子受体使受体分子还原
（2）进行能量传递
（3）以光能形式释放，产生荧光
（4）非辐射衰减中以热的形式释放
三、光合电子传递和光合磷酸化
（一）两个光系统
1、红降：
在叶绿素吸收光谱范围内，大多数波长下的量子产额是相对恒定的，但当波长大于680nm时，虽然光量子仍被叶绿素大量吸收，光和效率却急剧下降的现象
2、双增效益（爱默生效应）：
在长波光照射下补照短波红光，则光合速率显著增加，大于两种波长光单独照射时的光合速率之和。
3、一个光系统对680纳米的短波红光有较好吸收，称为光系统二（PS二），另一个光系统优先吸收700纳米的长波光，称为光系统一（PS一）
（二）光合电子传递链
1、PS二复合体
2、PS一复合体
3、细胞色素b6/f复合体
（三）光合电子传递
1、光合电子传递主要发生在类囊体膜上，是由一系列氧化还原反应组成的。
2、非环式电子传递
3、环式电子传递：
环式电子传递形成
第四节影响光合作用的因素
一、光合作用指标
1、光合速率：
单位时间、单位叶面积吸收二氧化碳的量或放出氧气的量。
2、光合产率：
（净同化率）植物在较长时间内，单位叶面积产生的干物质量。
二、影响光合作用的内部因素
1、叶龄：
光合速率随叶龄的增加呈：
低——高——低的变化规律
2、光合产物输出：
反馈抑制、淀粉粒的影响
三、影响光合作用的外部因素
（一）光照
1、光照强度
（1）光补偿点：
在光照条件下，随着光照强度的增强，光合速率相应提高，当达到某一强度时，叶片的光合速率和呼吸速率为零，此时净光合速率为零，这时的光照强度。
（2）光饱和点：
光合速率开始达到最大时的光照强度。
（3）注意光合速率曲线
2、光质：
太阳辐射光谱中对光合作用有效的部分是可见光.
3、光照时间：
光合滞后期
（二）二氧化碳
1、二氧化碳补偿点：
随着二氧化碳的浓度的增高，植物光合速率增加，当植物光合速率与呼吸速率相等时，外界二氧化碳的浓度。
2、二氧化碳饱和点：
当二氧化碳浓度提高到某一值时，光合速率达到最大值，此时，环境中的二氧化碳的浓度。
（三）温度
1、光合作用有温度的三基点：
最低、最适、最高
2、高温使光合速率下降的原因：
光合膜结构和酶蛋白的热变性；
高温下光呼吸和暗呼吸速率加强，致使净光合速率下降。
（四）水分
1、水是光合作用的原料之一
2、缺水对光合作用的影响主要是间接原因
（五）矿质元素
1、直接或间接影响植物光合作用
2、N、Mg、Fe、Mn是叶绿素的合成所必须的
（六）光合作用的日变化
1、中午前后光合速率下降，呈现光合“午休”现象。
2、光合速率呈现明显的日变化
第五节作物的光能利用率
一、作物的光能利用率
1、到达地球大气外层的太阳辐射平均能量为：
1.353kj/（平方米.秒），实际到达地面的不会超过1kj
2、对光合速率有效的这部分太阳辐射能称为光合有效辐射（400~700nm）
3、最终作物的光能利用率最多只有5%。
4注意光能利用率公式
二、提高作物光能利用率的方法
1、提高净同化率：
拉大昼夜温差
2、增加光合面积：
提高单株植物的光和面积
3、合理密植：
延长光照时间，减少漏光损失、延长生育期、增加光照
第六章植物同化物的运输与分配
第一节同化物的运输与分配概述
一、同化物运输的途径
（一）短距离运输
1、主要是指细胞内与细胞间的运输，距离一般只有几微米
2、细胞内运输：
细胞器之间的物质交换，主要方式：
物质扩散、原生质环流、细胞器膜内外的物质交换和囊泡的形式及其内含物的释放
3、细胞间运输：
共质体途径、质外体途径和交换途径，主要经由包间连丝进行细胞间物质和信息交流，被动的自由扩散，速度较快
（二）长距离运输
1、是指同化物在器官之间通过韧皮部进行运输
2、同化物长距离运输的途径是韧皮部
二、同化物运输的方向
1、由源到库
2、代谢源：
生产同化物，并向其他器官提供营养的器官或组织
3、代谢库：
积累或消耗同化物的器官或组织
4、韧皮部可双向运输有机营养物质
木质部向上运输无机营养物质
含氮有机物和激素，木质部、韧皮部都客运顺，只是方向不同
根部合成含氮有机物由木质部向上运输，茎尖合成的含氮有机物由韧皮部向下运输
四、同化物运输的形式
1、最主要的形式是：
蔗糖
2、原因：
溶解度大、含能量高、具有较高的稳定性、运输速率快
五、同化物运输的度量
1、通常有两种方法表示：
运输速率和比集运量
2、运输速率：
单位时间内被运输物质移动的距离
3、比集运量：
（SMT）又称质量运输速率，物质在单位时间内通过单位韧皮部或筛管横截面积运输的量。
4、大多数植物的SMT为1~13g/（平方厘米.S）
5、STM=单位时间内干物质的运输量/韧皮
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