高中生物竞赛知识点植物生理Word文档格式.docx
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至于将H从H2O传递给NADP＋形成NADPH则是属于光合作用的光反应的。
【参考答案】
D。
题目!
!
（三）判断
1.在无氧低温条件下，细胞对环境中离子的吸收将导致细胞内外可扩散离子浓度的乘积。
2.硝酸还原酶是一种适应酶，它催化NO3-－NH3的反应。
3.酰胺是植物体内NH3的最常见与最有效的贮存形式。
4.植物细胞吸附矿质离子，实际上是细胞的H+和HCO3-与环境中的阳离子和阴离子等价交换的过程。
5.NO2-的还原只在叶中进行驶，原因是光反应形成的Fd还是NO2-还原的唯一还原力。
6.杜南平衡属于植物主动吸收矿质元素的一种方式。
7.生物固氮只有在无氧条件下才能进行，因为氢化酶怕氧。
8.植物缺Mo时，即使增施NO3-态氮，亦表现出缺N症状。
9.缺N时植物幼叶首先变黄。
10.硝酸盐还原速率，夜间快于白天。
11.土壤施磷过多时会导致玉米出现花白叶病。
12.N不是矿质元素，而是灰分元素。
13.K在植物体内一般不形成稳定的结构物质。
14.在植物体内大量积累的元素，必定是植物必需的元素。
15.达到杜南平衡时是指细胞内外的阴阳离子浓度相等时的平衡。
16.灰分元素就是植物必需的矿质元素。
17.向土壤中施入过是的磷肥，易引起植物缺锌症。
18.生长在同一培养液中的任何植物，其灰分中各种元素的含量完全相同。
19.进入根表观自由空间的矿质元素完全可以被水提取出来。
20.CaM在植物体内可起第二信使的作用。
（四）概念
必需元素稀土元素协合作用与竞争载体学说
大量元素可再利用元素作用离子泵学说
微量元素不可再利用元素浓缩效应与稀释离子通道学说
有益元素胞饮作用效应正负离子平衡学
水培法与砂培法平衡溶液杜南平衡说
生理酸性盐钙调蛋白运输酶根外追肥
生理碱性盐单盐毒害外连丝缺素培养
生理中性盐离子拮抗载体跨膜电位。
（五）问题
1．列举出10种元素，说明它们在光合过程中的作用。
2．请设计一实验，证明Mg是植物必需营养元素。
3．请设计一实验，证明根系吸盐是主动的生理过程。
4．简述土壤状况对根系吸收矿质元素的影响。
5．简述采用水培法确定必需营养元素实验时应注意的事项。
6．简述硝酸盐（NO3-）同化到氨基酸水平的生化过程。
·
7．简述硝酸盐同化与光合作用的关系。
8．概要说明必需营养元素的生理作用。
9．简述确定必需营养元素的标准。
（五〉问题
①N:
叶绿素、Cyt类。
酶类、光合胲等的组分，参与光反应和暗反应。
②P:
同化力（ATP、NADPH2）的组分，参与光反应与暗反应，尤其是在光合碳循环中的中间产物均含磷酸基，与淀粉合成有关的ADPG，与蔗糖合成有关的UDPG与C3环代谢调节有关的Pi运转。
③K:
调节气孔幵放运动，以利C02进人叶绿体，合成有机物和促进光合产物运输。
@Mg:
叶绿素组分，参与光反应（光能的吸收、传递与转换）；
某些酶的激活剂，参与暗反应；
作为2H+的对应体，形成挎膜的质子动力势差（Apmf）。
⑤Fe:
Cyt类、Fd.Fe_S蛋白的组分，促进叶绿素合成，参与光反应。
⑥Cu:
PC组分，稳定叶绿素，参与光反应。
⑦Mn:
参与02的释放（水的光解）。
⑤S:
Fe_S蛋白组分，光合月莫组分，酶蛋白组分，参与光、暗反应。
®
B:
参与UDPG的生成，以利蔗糖合成；
与糖分子结合，以利光合产物运输。
⑩C1:
参与光合放02。
（11）Zn：
碳酸酥酶的组分，促进C02的同化。
①按Knop营养湳配方，配制完全营养湳与玦Mg营养液，装于容积相同的容器咅2个，前者为对照（CK），后者为处理（TR〉；
②每个容器栽植根系无损、叶片完整、大小一致的向曰葵1株，罝于温室观察；
©
3TR组下部叶片变黄时，采取两种措施。
按Knon配方中的Ms盐浓度，一是加入溶湳中（TR1），二是喷洒叶片（TR2）;
④结果：
经过Mg处理后，经过一段时间（3〜5天），已黄叶片又变成绿色。
根据必需元素的标©
Mg是植物的必需元素。
主动吸收是植物消耗代谢能的生理过程，必然与呼吸作用有关。
采用水培法（营养液中加入一定浓度的32P）培养向日葵植株，分三种处理：
一是正常条件，作为对照（CK），二是培养液中加根系呼吸抑制剂（如NaN3）
（TR1）;
三是培养湳中加冰块（t=0tO（TR2）。
处理后经过一段时间（1〜2h），切断茎技，收集伤流，并分别测定伤流体积和伤流中32P的量。
结果是：
CK伤流量最多，32P最多；
TR1与TR2的伤流量少于CK,伤流中的量也少于CK。
由此证明：
呼吸强，产能多，吸收矿质也多。
温虔状况：
在一定范围内，随看土温升高根系吸盐速率加快，但土温过高，酶纯化，细胞透性増大，导致矿质外流，同时高温亦能加根系木质化，降低吸盐能力；
土温过低，酶的活性下降，细胞质粘性増大，离子难于进入，通常低温的影响大于高温。
通气状况：
02分压高C02分压低，有利于根系呼吸，促进吸盐；
反之，则降低吸盐。
PH状况：
首先，构成原生质的蛋白质是两性电解质。
在弱酸条件下，氨基酸带正电荷，易于吸收外液的阴离子；
在弱碱条件下，氨基酸带负电荷，易于吸收外湳的阳离子。
其次当土填碱性加强时，Fe2+，Ca2+,Mg2+,Zn2+，P043-等逐渐变为不溶状态，不利于植物吸收；
当土壇酸性加强时，K'
Ca2+，Mg2+，P043-等易溶解，易被雨水淋浴同时某些重金属盐类（Pb2+，Cd2+,Mn2+等）溶解虔加大，导致植物中毒。
@离子状况：
一是协合作用，一种离子的存在促进植物对另一种离子的吸收，如光下N03-促进K+的吸收，NH4+促进P043-的吸收；
二是竞争作用，一种离子的存在抑制植物对另一种离子的吸收，如Br-、I-的存在抑制植物对CI-的吸收；
此外，尚有浓缩效应与稀释效应。
⑤毒物状况：
土壌中的Fe2++H2S（Cytaa3的抑制剂）、某些有机酸（甲酸、乙酸、丁酸），伤害根系，降低吸收能力。
溶液状况：
低浓虔下，有利于植物吸收；
高浓虔下无明显影响，但对植物易造成生理干旱。
首先，配制营养湳：
①作为必需营养元素的制剂要纯净；
水质应纯净（重蒸或过树脂的无离子水）；
容器为瓷质、破璃、塑料，不能用陶质；
@溶液的浓度、矿质比例要适宜（按配方）；
⑤PH适宜。
其次，培养管理：
①植株根系完好，大小一致，发肓正常；
移栽时，苗应固定好，根系浸入溶液；
按时通气与更换营养液，调整PH值；
@_旦发现杂菌感染根系，立即消毒处理；
⑤做好观察记录。
硝酸盐同化到氨基酸水平，大致经历如下生化过程：
①N03-—N02-:
在硝酸还原酶（NR）催化下，由NADH2作为还原力，
N03-+NADH2—N02-+NAD++H20
N02-—NH3:
在亚硝酸还原酶（MR〉催化下，利用光反应形成的Fd还作为还原力，即：
N02-+Fd还NH3+Fd氧
NH3—谷酰胺：
在谷酰胺合成酶的催化下进行，即：
谷氨酸+NH3+ATP—谷敌胺+ADP+Pi
谷酰胺—谷氨酸：
在谷氨酸合成酶的催化下进行，即：
谷酰胺十a__戊二酸十NAD（P）H2—2谷氨酸十NAD（P）+
硝酸盐同化与光合作用的关系表现在如下三个方面：
①光合作用提供还原力：
在叶片中，N03-—N02-时在细胞中进行，直接还原力为NADH2,但光反应形成的则是NADPH2,后者不能透过叶绿体胲进人细胞质，然而可通过四碳二羧酸穿梭式反应（通过二羧酸载体完成〉，即0AA+2H+MAL-2H+可将叶绿体内的NADPH2转换成细胞质中的NADH2。
在叶绿体中，N02-—NH3时，利用光反应形成的Fd还作为还原力。
同时谷酰胺十a—酮戊二酸—2谷氨酸时，利用光反应形成的NADPH2。
或Fd还还作为还原力。
②光合作用提供能量（ATP）：
NH3被同化为氨基酸过程中，要利用ATP的能量，即：
谷氨酸十NH3+ATP—谷自I胺十ADP+Pi
光合作用提供C架：
结合NH3的有机酸，归根结底来源于光合碳循环。
①作为细胞结构物质的组分，C、H、0、N、P、S等是糖类、脂类、蛋白质、核酸等的组分，参与细胞壁、细胞月莫、细胞质、细胞核的组成；
②作为生命活动调节者，如酶、酶的激活剂、生理活性物质等组分，调控代谢过程；
©
参与_基酿化，如硼酸参与_基酯化，有利于有机物运输；
磷酸参与If基酯化，利于物质活化与能量拷化；
④电化学作用，维持离子平衡，电荷中和，原生质胶体稳定。
影响正常生长发肓，如缺乏某种必需元素时，植物不能完成生活史；
如缺乏某种必需元素，植物出现特有的缺素症，只有加入该元素后才能逐渐恢复正常；
凡是必需元素对植物的营养功能都是直接的，并非间接效应。
4.一种植物中，一些生理过程只在植物受到全光谱白光或者其中的红光成分照射时才能进行，其他单色光源则无法产生效应。
基于这一点，植物的这一生理过程是由下列哪种物质调节的？
A叶绿素B光敏色素C一种类黄酮色素D植物生长素或赤霉素
分析从题意可知，调节这一生理过程的物质具有独特的吸光特性，只吸收红光成分，则该物质为光敏色素。
所有能进行光合作用的植物均含有微量的光敏色素。
光敏色素是一种能调节植物生长发育的色素蛋白质，它有红光吸收型和远红光吸收型两种类型存在形式，这两种形式可在红光与远红光的照射下发生可逆的转变，从而调节植物开花等一系列生理活动。
B。
5.水稻种子萌发时，往往表现有“干长根、湿长芽”的现象。
试分析发生这种现象的原因？
分析水稻种子萌发时，根的生长，既有细胞的伸长和扩大，也包括细胞分裂。
而细胞分裂需要有氧呼吸提供能量和中间代谢产物，因而在水中氧气含量过低的条件下，生长会受到抑制；
而胚芽鞘的生长，只有细胞的伸长和扩大，没有细胞分裂，只要水分供应充足，细胞就能伸长和扩大，所以在水层中芽生长较快，根生长受抑制。
水稻种子萌发时表现出“干长根、湿长芽”的现象，主要是由于根和胚芽鞘的生长所要求的含氧量不同所致。
6.作物对水分最敏感时期，即水分过多或缺乏对产量影响最大的时期，称为作物水分临界期。
临界期不一定是植物需求量最多时期。
各种作物需水的临界期不同，但基本都处于营养生长即将进入生殖生长时期。
一般作物的水分临界期与花芽分化的旺盛时期相联系，如小麦是孕穗至抽穗期，玉米是开花至乳熟期。
另外，不同作物与品种，其临界期不相等，临界期越短的作物和品种，适应不良水分条件的能力越强，而临界期越长，则适应能力越差。
如果作物对水分相当敏感，又正是当地降水条件较差却不稳定的时期，就成为水分影响产量的关键时期，称为作物的水分关键期，与作物的水分临界期可能一致也可能不一致。
如我国北方旱地玉米往往春播期间的降水对于出苗率和产量有极大影响，可以认为是一个水分关键期，但这时的需水量并不大，敏感程度也赶不上开花期，并不是需水临界期。
作物水分关键期概念综合考虑了作物的特性和当地的农业气象条件，在生产上很实用。
7.蒸腾拉力是由于蒸腾作用而产生的。
由于蒸腾，靠近气孔下腔的叶肉细胞含水量减少。
水势降低，向相邻细胞吸取水分，当相邻细胞水势减低时，转向其相邻细胞吸水，如此依次传递直至向导管吸水。
这就犹如造成了一种将导管中的水向上拉的力量，这种由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量就称为蒸腾拉力。
气孔
（1）气孔的面积小，蒸腾速率高气孔一般长约7～30μm，宽约1～6μm。
而进出气孔的CO2和H2O分子的直径分别只有0.46nm和0.54nm，因而气体交换畅通。
气孔在叶面上所占面积百分比，一般不到1%，气孔完全张开也只占1％～2％，但气孔的蒸腾量却相当于所在叶面积蒸发量的10％～50％，甚至达到100%。
也就是说，经过气孔的蒸腾速率要比同面积的自由水面快几十倍，甚至100倍。
这是因为气体通过多孔表面扩散的速率,不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。
这就是所谓的小孔扩散律（smallporediffusionlaw）。
这是因为在任何蒸发面上，气体分子除经过表面向外扩散外，还沿边缘向外扩散。
在边缘处，扩散分子相互碰撞的机会少，因此扩散速率就比在中间部分的要快些。
扩散表面的面积较大时（例如大孔），边缘周长与面积的比值小，扩散主要在表面上进行，经过大孔的扩散速率与孔的面积成正比。
然而当扩散表面减小时，边缘周长与面积的比值即增大，经边缘的扩散量就占较大的比例,且孔越小,所占的比例越大，扩散的速度就越快.
（2）.保卫细胞体积小,膨压变化迅速保卫细胞比表皮细胞小得多。
一片叶子上所有保卫细胞的体积仅为表皮细胞总体积的1/13或更小。
因此，只要有少量溶质进出保卫细胞，便会引起保卫细胞膨压（turgorpressure）迅速变化，调节气孔开闭。
（3）保卫细胞具有多种细胞器保卫细胞中细胞器的种类比其他表皮细胞中的多，特别是含有较多的叶绿体。
保卫细胞中的叶绿体具有光化学活性，能进行光合磷酸化合成ATP，只是缺少固定CO2的关键酶Rubisco，但是保卫细胞的细胞质中含有PEP羧化酶，能进行PEP的羧化反应，其产物为苹果酸（PEP+HCO3-→苹果酸）。
叶绿体内含有淀粉体，在白天光照下淀粉会减少，而暗中淀粉则积累。
这和正常的光合组织中恰好相反。
此外，保卫细胞中还含有异常丰富的线粒体，为叶肉细胞的5～10倍，推测其呼吸旺盛，能为开孔时的离子转运提供能量。
8.谷氨酰胺合成酶（glutaminesynthetase）缩写为GS。
为在ATP的存在下使氨与谷氨酸结合生成谷氨酰胺的酶，广泛分布于微生物和高等动植物中，除了可供给谷氨酰氨外，还有与谷氨酸合成酶偶联向α-氨基酸供给氨基的重要功能。
9.大多数生物包括部分植物的有氧呼吸会被一些能与细胞色素氧化酶中的铁原子结合的阴离子强烈地抑制。
这些阴离子中以氰化物（CN-）和叠氮物（N3-）最为有效。
此外，一氧化碳（CO）也能与铁原子形成极强的复合物而阻碍电子的传递和毒害呼吸作用。
但是对于一些植物组织，在细胞色素氧化酶抑制剂存在时呼吸作用仍然进行，这类抑制剂对呼吸作用的影响并不大。
这时的呼吸作用称为抗氰呼吸。
抗氰呼吸途径的电子传递是在正常呼吸链中,电子从CoQ分路,电子传至CoQ以前的途径相同;
从CoQ以后电子经一种黄素蛋白（FPma）传递给抗氰氧化酶再直接传递到分子氧,并且生成H2O2,而不是生成H2O.实验表明这段电子传递不生成ATP.植物抗氰呼吸的P/O的比值为1或0.
10.末端氧化酶：
定义：
指能将底物上脱下的电子最终传给O2，使其活化并形成H2O或H2O2的酶类。
分布：
存在于线粒体内，本身就是电子传递体；
也存在于细胞质基质和其它细胞器中。
（1）细胞色素氧化酶
主要的末端氧化酶。
呼吸所耗O2的80%由它完成；
包括cyta和cyta3，含有2个铁卟啉和2Cu，将电子从cyta3传给O2；
与氧的亲和力最高。
受氰化物、CO的抑制。
（2）交替氧化酶
含Fe，将电子从UQ经FP传给O2；
对氧的亲和力较高。
易受水杨基氧肟酸（SHAM）所抑制。
对氰化物不敏感。
（3）线粒体外的氧化酶
参与的电子传递途径没有能量截留和利用。
如：
酚氧化酶：
含Cu，分布于微粒体和质体中，分为单酚氧化酶和多酚氧化酶。
它与酚类底物分别被间隔在细胞的不同部位.与植物的木质化、木栓化、抗病性有关。
受氰化物和CO的抑制。
当马铃薯块茎、苹果果实受到伤害后出现褐色就是此酶将酚氧化为醌的结果。
制红茶时要揉破细胞，通过酚氧化酶的作用将茶叶中的酚类氧化并聚合红褐色的色素从而制红茶。
制绿茶时先需马上杀青以破坏酚氧化酶。
伤呼吸：
植物组织受伤后呼吸增强的部分。
它与酚氧化酶活性增加有关。
抗坏血酸氧化酶：
分布在细胞质中，含Cu，将维生素C（抗坏血酸）氧化为脱氢抗坏血酸；
与植物的受精作用、能量代谢、物质合成有密切关系；
对氧的亲和力低，受氰化物抑制，对CO不敏感。
乙醇酸氧化酶：
为一种黄素蛋白，含FMN，不含金属；
催化乙醇酸氧化为乙醛酸并产生H2O2，与甘氨酸和草酸的合成有关；
与氧的亲和力极低，不受氰化物、CO的抑制。
黄素氧化酶（黄酶）：
不含金属；
存在于乙醛酸循环体，把脂肪氧化分解最后形成H2O2。
过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物岐化酶：
生物体内在逆境、衰老、物质氧化等时体内会产生过氧化物、H2O2和自由基（活性氧）。
O2+e-→O2.ˉ+2H+→H2O2（SOD催化）
SOD：
Cu-Zn-SOD（高等植物的叶绿体和细胞质），
Mn-SOD（线粒体，细菌），
Fe-SOD（细菌）。
H2O2的清除：
H2O2在过氧化氢酶（CAT）作用下生成水和O2；
酚类、胺类等物质在过氧化物酶（POD）作用下被氧化，脱下的氢用于生成水。
11.呼吸商
呼吸商（respiratoryquotient简称RQ），又称气体交换率，指生物体在同一时间内，释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比，即指呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子比。
糖类和脂质的呼吸商
由于糖类、脂质和蛋白的供能顺序不同，只有糖类和脂质都供能不足时，才会出现蛋白质的氧化供能。
而这种情况在生物体内很少发生，所以通常情况下所测定的呼吸商，实际上是非蛋白呼吸商，即以糖类和脂质为氧化分解的底物时所测定的呼吸商。
不过糖类和脂质的呼吸商数值也是有差异的，分析如下：
糖类：
俗称碳水化合物Cm（H2O）n。
当其完全氧化分解时，释放m摩尔CO2与吸收m摩尔O2相等，故呼吸商为1。
脂质：
完全氧化分解时，由于其分子中氢对氧的比例较糖分子中高，氧既需用于碳氧化，也要用于与氢氧化，需消耗较多的氧，故呼吸商小于1（0.7～0.8）。
如蓖麻油的氧化方程式表示为：
2C57H104O9+157O2→114CO2+104H2O，可推算出呼吸商RQ=114/157=0.73。
注意：
在氧气充足的情况下，用呼吸商的数值可推断呼吸底物。
但是在低氧的条件下，由于生物体内存在无氧呼吸，特别是以糖类做为呼吸底物时，呼吸商明显会大于1。
因此生物体呼吸作用类型的不同，在一定程度上也影响呼吸商数值的大小。
另外，如果呼吸底物是机酸，因其相对含氧量高，呼吸商也会大于1。
12.生长素
（一）生长素的生物合成
色氨酸是植物体内生长素生物合成重要的前体物质，其结构与IAA相似，在高等植物中普遍存在。
通过色氨酸合成生长素有两条途径：
（1）色氨酸首先氧化脱氨形成吲哚丙酮，再脱羧形成吲哚乙醛；
（2）色氨酸先脱羧形成色胺，然后再由色胺氧化脱氨形成吲哚乙酸。
吲哚乙醛在相应酶的催化下最终氧化为吲哚乙酸。
可见，吲哚乙醛是两种途径的共同中间产物（图6-5）。
至于生长素的生物合成究竟走哪条途径，因植物的种类及器官不同而异，大多数研究者认为，第一条途径是高等植物体内生长素生物合成的主要途径。
此外在十字花科植物中存在较多的吲哚乙腈，在酶的作用下也可转变成为吲哚乙酸。
这些合成生长素的途径的存在，可以保证不同的植物类型以及植物在不同的生育期、不同的环境下维持体内生长素的正常水平。
（二）生长素的分解
生长素和其他物质一样，在植物体内不断合成也不断分解，植株体内天然生长素的含量，实际上是合成反应与降解反应两者动态平衡的结果。
生长素的分解有两条途径，即酶氧化与光氧化。
广泛存在于植物体内的吲哚乙酸氧化酶和某些过氧化物酶能够将吲哚乙酸氧化分解，酶氧化是IAA的主要降解过程。
IAA氧化酶是含铁的血红蛋白，它需要两个辅助因子，即Mn2＋和酚。
IAA氧化酶的活性为一些一元酚（如2，4-二氯苯酚、阿魏酸等）加速，受一些二元酚（如：
绿原酸、儿茶酚等）的抑制。
酚类物质很可能是IAA降解的调节剂。
IAA氧化酶的活性与植物器官的生长速率有负相关关系。
衰老器官中IAA氧化酶活性比幼嫩器官中高得多，距根尖或茎尖越远，IAA氧化酶活性越高。
矮生植物体内IAA氧化酶活性比正常植物高，因此，矮生植物体内的生长素含量减少，从而限制了茎和根的伸长生长，表现出矮生特性。
在实践中，常常可通过对胚芽鞘或某些器官中IAA氧化酶、过氧化物酶活性的分析测定，早期预测植物的高度。
（三）
生长素含量与分布和植物叶片的脱落有密切的关系。
试验证明，当离层远轴端生长素浓度较近轴端的浓度高时，叶片不脱落；
当二者的浓度差很小或不存在时，叶片就脱落；
当离层远轴端生长素浓度较近轴端的浓度低时，就加速叶片的脱落。
植株正常生长的条件下，叶片不断产生生长素，使远轴端的生长素浓度高于近轴端，营养物质供应充足，叶片健壮生长而不脱落。
当叶片衰老时，叶片中产生的生长素量减少，使远轴端生长素浓度等于或低于近轴端，这时叶片脱落。
13.GA和ABA
一、GA（赤霉素）的生理作用：
促进麦芽糖的转化（诱导α—淀粉酶形成）；
促进营养生长（对根的生长无促进作用，但显著促进茎叶的生长），防止器官脱落和打破休眠等
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