植物生理学复习要点中学教育高考_中学教育-中学课件.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 植物生理学复习要点 第一章 植物的细胞结构与功能 3 1、细胞是生物体结构和功能的基本单位。2、植物细胞的主要结构(见课本 14 页图 1-2)植物细胞由细胞壁、原生质体组成。(注意把握胞间连丝)细胞器:双层膜(线粒体、叶绿体)单层膜(过氧化物体、乙醛酸循环体、液泡)无膜(核糖体、微管、微丝)3、大液泡、叶绿体和细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征 4、原生质胶体有两种存在状态,即溶胶和凝胶。当原生质处于溶胶状态时,粘性较小,代谢活跃,生长旺盛,但抗逆性较弱;当原生质呈凝胶状态时,细胞生理活性降低,但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高,有利于植物度过逆境。5、穿越
2、细胞壁、连接相邻细胞原生质(体)的管状通道被称为胞间连丝。6、由胞间连丝把原生质体连成一体的体系称为共质体,而将细胞壁、质膜与细胞壁间的间隙以及细胞间隙等空间叫作质外体。共质体与质外体都是植物体内物质和信息传递的通路。7、胞间连丝的功能:物质交换和信息传递。8、生物膜(biomembrane)是指构成细胞的所有膜的总称。可分为质膜和内膜。由蛋白质、脂类、糖和无机离子等组成。9、膜蛋白存在状态:外在蛋白、内在蛋白、膜脂蛋白、跨膜蛋白。10、膜脂相变指膜的脂质部分在一定条件下发生的物相转变。膜在正常条件下是一种液晶状态,在较高温度下呈液相状态,在低温下即转变为固相状态。液相(溶胶)固相(凝胶)11
3、、链越短或链的不饱和程度越高,膜的流动性越大,相变温度也越低;反之,相变温度也越高。12、生物膜的功能:分室作用、代谢反应和能量转换的场所、控制物质交换、信号识别与转导。13、植物细胞亚微结构的三大系统:微膜系统、微梁系统、微球系统。14、内质网(ER):粗糙型内质网(RER)和光滑型内质网(SER)15、微体可分为过氧化物体(参与光呼吸)和乙醛酸体(参与脂类代谢,生理功能是糖异生作用,即脂肪转变成糖类)。通常认为微体起源于内质网。16、微球系统是指细胞中由 DNA-蛋白质或 RNA-蛋白质组成的无膜结构的细胞器的总称。包括核粒与核糖体(蛋白质生物合成的场所)。17、高等植物细胞有三大基因组:
4、核基因组、叶绿体基因组和线粒体基因组,后两组称为核外基因。学习必备 欢迎下载 第二章 植物的水分代谢 7 1、植物细胞内水分以束缚水和自由水两种状态存在。束缚水与细胞组分紧密结合不能自由移动、不易蒸发散失的水。自由水与细胞组分之间吸附力较弱,可以自由移动的水。自由水 束缚水 两者比值 原生质 代谢 生长 抗逆性 高 溶胶 旺盛 快 弱 低 凝胶 活性低 迟缓 强 2、水是细胞原生质的主要组分。3、水在植物的生理活动中有重要的作用:(1)水是代谢反应物。(2)水是物质运输、吸收及生化反应的介质。(3)水维持细胞膨压,促进生长。(4)水能使植物保持固有的姿态。4、水对植物生存有重要的生态意义:(1
5、)水对植物体温的调节(2)水对植物生存环境的调节(3)水的透光性使水生植物的需光反应正常进行 5、生理需水:指用于植物生命活动和保持植物体内水分平衡所需要的水分。生态需水:指利用水的理化特性,调节植物生态环境所需要的水分 6、水势:每偏摩尔体积中水的化学势差。(了解水势、自由能、化学势)7、纯水的化学势w0 规定为 0。溶液的水势为负值。8、溶质势s:由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。9、标准压力下,溶液的水势等于其溶质势,即ws。溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小,因此溶质势又可称为渗透势。10、稀溶液的溶质势可用范特霍夫(Vant Hoff)公式(经验公式)来计算:s=-=
6、-iCRT 式中s:溶质势;渗透势;:渗透压;i:溶质的解离系数;C:质量摩尔浓度(molkg-1);R:气体常数(0.0083dm3MPamol-1K-1);T:绝对温度(K)11、衬质势m:由于衬质的存在引起体系水势降低的数值称为衬质势。12、压力势p(符号缩写)13、植物细胞吸水方式分为以下三种:渗透吸水、吸胀吸水、降压吸水。14、水通道蛋白:生物膜上具有通透水分功能的内在蛋白,亦称水孔蛋白。(以前考过)15、细胞外液 细胞失水,体积变小,此外液称低水势溶液,会发生质壁分离 16、植物细胞吸水与失水取决于细胞与外界环境之间的水势差(w)。17、相邻两个细胞之间水分移动的方向,取决于两细胞
7、间的水势差,水分总是顺着水势梯度移动。18、土壤植物大气连续体系(SPAC)(符号缩写)19、植物根系吸水,按其吸水动力不同可分为两类:主动吸水和被动吸水。胞的主要结构见课本页图植物细胞由细胞壁原生质体组成注意把握胞间连丝细胞器双层膜线粒体叶绿体单层膜过氧化物体乙醛酸循环体液泡无膜核糖体微管微丝大液泡叶绿体和细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征原生呈凝胶状态时细胞生理活性降低但对低温干旱等不良环境的抵抗能力提高有利于植物度过逆境越细胞壁连接相邻细胞原生质体的管状通道被称为胞间连丝由胞间连丝把原生质体连成一体的体系称为共质体而将细胞壁质膜与细胞壁间交换和信息传递生物膜是指构成细胞的所有膜
8、的总称可分为质膜和内膜由蛋白质脂类糖和无机离子等组成膜蛋白存在状态外在蛋白内在蛋白膜脂蛋白跨膜蛋白膜脂相变指膜的脂质部分在一定条件下发生的物相转变膜在正常条件下是学习必备 欢迎下载 主动吸水:由植物根系生理活动而引起的吸水过程。根系主动吸水的动力是根压。被动吸水:植物根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程。20、伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。21、蒸腾作用:植物体内的水分以气体方式散失到大气中去的过程。与一般的蒸发不同,蒸腾作用是一个生理过程,受到植物体结构和气孔行为的调节。22、蒸腾作用的主要方式为叶片蒸腾,它包括角质层蒸腾和气孔蒸腾。23、无机离子泵学说:又称 K+泵学说。保卫细胞质膜上
9、存在着的 H+-ATP酶,有着质子泵的作用,它可被光激活,水解由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的 ATP,产生的能量将 H+从保卫细胞分泌到周围细胞中,使得保卫细胞内的 pH 值升高,电势变低。这种由光照引起的保卫细胞跨膜的 H+梯度和膜电位合称为 H+电化学势梯度。在 H+电化学势梯度的驱动下,钾离子从周围细胞经保卫细胞质膜上的内向 K+通道进入保卫细胞,再进一步进入液泡,K+浓度增加,水势降低,水分进入,气孔张开。在 K+进入保卫细胞的同时,还伴随着等量负电荷的阴离子,如氯离子和苹果酸根进入,以保持保卫细胞的电中性,这也具有降低水势的效果。氯离子可能是通过 Cl-H+共运载体进入保卫细胞的。暗
10、中,光合作用停止,H+-ATP 酶停止做功,保卫细胞的质膜去极化,驱使 K+经外向 K+通道向周围细胞转移,并伴随着阴离子的释放,导致保卫细胞水势升高,水分外移,气孔关 闭。24、通常气孔在光下张开,暗中关闭。25、“内聚力学说”即植物体内水分具有相当大的内聚力,且水分子的内聚力远大于水柱张力,同时水分子与导管壁间还有附着力,从而维持导管水柱的连续性,使得水分不断上升。第三章 植物的矿质与氮素营养 4 1、植物生命活动的调节者 Mo K Ca Mn Cl 是固氮酶和许多反应及酶的激活剂。P 参与物质代谢和能量转化及物资运输。Cl Mn 参与光合水光解。B 促进花粉粒的萌发及花粉管的伸长。Zn
11、是 Trp 合成酶的辅因子。所以能促进生长 作为细胞重要的信号转导信使,如Ca2+为信号转导中的重要第二信使;作为渗透调节物质调节细胞的膨压等。如:K、CI-。4)电荷中和作用可调节 PH 值。2、硝酸盐的还原:植物体内硝酸盐转化为氨的过程。在一般田间条件下,NO-3是植物吸收的主要形式 3、硝酸还原酶(NR):催化硝酸盐还原为亚硝酸盐的酶;是一种可溶性的钼黄素蛋白;一种诱导酶(受底物的诱导而合成的酶),NR 的活性可作为植物利用氮素能力的指标。绿色组织中硝酸还原供氢体是 NADH,而在非绿色组织(如根组织)中的硝酸还原酶胞的主要结构见课本页图植物细胞由细胞壁原生质体组成注意把握胞间连丝细胞器
12、双层膜线粒体叶绿体单层膜过氧化物体乙醛酸循环体液泡无膜核糖体微管微丝大液泡叶绿体和细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征原生呈凝胶状态时细胞生理活性降低但对低温干旱等不良环境的抵抗能力提高有利于植物度过逆境越细胞壁连接相邻细胞原生质体的管状通道被称为胞间连丝由胞间连丝把原生质体连成一体的体系称为共质体而将细胞壁质膜与细胞壁间交换和信息传递生物膜是指构成细胞的所有膜的总称可分为质膜和内膜由蛋白质脂类糖和无机离子等组成膜蛋白存在状态外在蛋白内在蛋白膜脂蛋白跨膜蛋白膜脂相变指膜的脂质部分在一定条件下发生的物相转变膜在正常条件下是学习必备 欢迎下载 可以 NADH 或 NADPH 为氢供体。4、
13、亚硝酸还原酶 NiR):指催化亚硝酸盐还原为铵的酶,受光照和硝酸根的诱导而合成。第四章 植物的光合作用 10 1、光合作用的意义:1).把无机物变为有机物的重要途径;2).巨大的能量转换过程“能量转换站”;3).维持大气中 O2 和 CO2 的相对平衡。2、叶绿体是光合作用的场所,叶绿体色素在光能的吸收、传递和转换中起着重要作用。3、蛋白复合体主要有四类:即光系统(PSI)、光系统(PS)、Cytb/f 复合体和 ATP酶复合体(ATPase)。4、类囊体膜参与了光能吸收、传递与转化、电子传递、H+输送以及 ATP 合成等反应,类囊体膜也称光合膜。5、光合色素有 3 大类:叶绿素(a:b=3:
14、1),类胡萝卜素(胡萝卜素:叶黄素=1:2),藻胆素。三者共同特点:分子内具有许多共轭双键,能捕获光能,捕获光能能在分子间传递。6、叶绿素是双羧酸的酯。高等植物光合色素按化学结构可分为两类四种:叶绿素叶绿素 a 和叶绿素 b 类胡萝卜素胡萝卜素和叶黄素 7、天线色素或聚(集)光色素(light harvesting pigment):不能参与光化学反应,起吸收和传递光能的作用,大多数的叶绿素 a、全部的叶绿素 b、类胡萝卜素。反应中心色素:参与光化学反应,它不仅能捕获光能,还能将光能转换成电能处于光系统中反应中心 部分叶绿素 a 分子,如:P700、P680。无论是天线色素还是反应中心色素,它
15、们只有与蛋白质结合组成色素蛋白复合体后才能行使其功能。8、根据能量转化的性质,将光合作用分为三个阶段:1).光能的吸收、传递和转换成电能,主要由原初反应完成;2).电能转化为活跃化学能,由电子传递和光合磷酸化完成;3).活跃的化学能转化为稳定的化学能,由碳同化完成。9、原初反应:是指从光合色素分子受光激发,到引起第一个光化学反应为止的过程。它包括:光物理反应光能的吸收、传递;光化学反应有电子得失。在类囊体膜上的光系统中进行。10、光化学反应:激发态色素分子把激发的电子传递给受体分子。是由光引起的反应中心色素分子与原初电子受体间的氧化还原反应,它将光能转化为电能。11、光合链:指定位在光合膜上的
16、,由多个电子传递体组成的电子传递的总轨道。12、“Z”方案特点(一部分):水的氧化与 PS电子传递有关,NADP+的还原与 PS电子传递有关。电子最终供体为水,水氧化时,向 PS传交 4 个电子,使 2H2O 产生 1 个 O2 和 4 个 H+。电子的最终受体为 NADP+。PQ 是双电子双 H+传递体,它伴随电子传递,把 H+从类囊体膜外带至膜胞的主要结构见课本页图植物细胞由细胞壁原生质体组成注意把握胞间连丝细胞器双层膜线粒体叶绿体单层膜过氧化物体乙醛酸循环体液泡无膜核糖体微管微丝大液泡叶绿体和细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征原生呈凝胶状态时细胞生理活性降低但对低温干旱等不良环
17、境的抵抗能力提高有利于植物度过逆境越细胞壁连接相邻细胞原生质体的管状通道被称为胞间连丝由胞间连丝把原生质体连成一体的体系称为共质体而将细胞壁质膜与细胞壁间交换和信息传递生物膜是指构成细胞的所有膜的总称可分为质膜和内膜由蛋白质脂类糖和无机离子等组成膜蛋白存在状态外在蛋白内在蛋白膜脂蛋白跨膜蛋白膜脂相变指膜的脂质部分在一定条件下发生的物相转变膜在正常条件下是学习必备 欢迎下载 内,连同水分解产生的 H+一起建立类囊体内外的 H+电化学势差。13、铁氧还蛋白(Fd)和-NADP还原酶(FNR)(符号缩写)14、Fd 也是电子传递的分叉点。电子从 PS传给 Fd 后有多种去向:传给 FNR 进行非环式
18、电子传递;传给 Cyt b/f 或经 NADPH 再传给 PQ 进行环式电子传递;传给氧进行假环式电子传递;交给硝酸参与硝酸还原;传给硫氧还蛋白(Td)进行光合酶的活化调节。15、叶绿体在光下把无机磷和 ADP 转化为 ATP 的过程,叫做光合磷酸化。光合磷酸化与电子传递相偶联。16、化学渗透学说:1)该学说假设能量转换和偶联机构具有以下特点:由磷脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子的透过具有选择性 具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜 膜上有偶联电子传递的质子转移系统 膜上有转移质子的 ATP 酶 2)该学说强调:光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力(proton mot
19、ive force,pmf),并由质子动力推动的合成。3)化学渗透学说由英国的米切尔(1961)提出认为,在光合链传递电子的过程中,形成跨类囊体膜的质子动力势差,在 H+通过 ATP 酶返回膜外时,推动 ADP 和 Pi 形成 ATP。4)在类囊体膜上的电子传递体中 PQ 可传递电子和质子。在光下,PQ在将电子向下传递的同时,又把膜外基质中的质子转运至类囊体膜内,PQ 在类囊体膜上的这种氧化还原往复变化称为 PQ 穿梭。此外,水在膜内侧光解也释放出 H+,于是膜内外产生电位差和质子浓度差,两者合称质子动力势,是光合磷酸化的动力。H+沿着浓度梯度返回膜外时,在 ATP 酶催化下,合成 ATP。1
20、7、电子传递与光合磷酸化的结果:ATP 和 NADPH 是光合作用中电子传递与光合磷酸化的结果。一方面两者都能暂时将能量(活跃的化学能)贮存,并向下传递;另一方面 NADPH 的 H 又能进一步还原 CO2,这样就把光反应和暗反应联系起来了。由于 ATP 和 NADPH 在碳素同化中用于 CO2 的同化,故合称为同化力。18、碳同化途径分为三类:C3 途径、C4 途径和 CAM(景天科酸代谢)途径。19、C3 途径的各反应均在叶绿体基质中进行。过程可分为:羧化、还原、再生三个阶段。20、光呼吸:植物的绿色细胞在光照下有吸收氧气,释放 CO2 的反应。(从碳素角度来看,光呼吸是一种浪费)O2对光
21、合作用有抑制作用,这种现象被称为瓦伯格效应。21、光呼吸的生化途径是乙醇酸的代谢。(以下是反应场所)叶绿体:RuBP 吸收O2 在 Rubisco(RUBP 羧化加氧酶)的催化下产物为乙醇酸。过氧化体:吸收O2 线粒体:放出CO2 22、光呼吸生理意义:(1)回收碳素乙醇酸中 3/4 的碳;(2)维持 C3 光合碳还原循环的运转;(3)防止强光对光合机构的破坏作用;(4)消除乙醇酸的毒害 胞的主要结构见课本页图植物细胞由细胞壁原生质体组成注意把握胞间连丝细胞器双层膜线粒体叶绿体单层膜过氧化物体乙醛酸循环体液泡无膜核糖体微管微丝大液泡叶绿体和细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征原生呈凝胶
22、状态时细胞生理活性降低但对低温干旱等不良环境的抵抗能力提高有利于植物度过逆境越细胞壁连接相邻细胞原生质体的管状通道被称为胞间连丝由胞间连丝把原生质体连成一体的体系称为共质体而将细胞壁质膜与细胞壁间交换和信息传递生物膜是指构成细胞的所有膜的总称可分为质膜和内膜由蛋白质脂类糖和无机离子等组成膜蛋白存在状态外在蛋白内在蛋白膜脂蛋白跨膜蛋白膜脂相变指膜的脂质部分在一定条件下发生的物相转变膜在正常条件下是学习必备 欢迎下载 光呼吸代谢中涉及多种氨基酸的转变,这可能对绿色细胞的氮代谢有利。C3 植物中有光呼吸缺陷的突变体在正常空气中是不能存活的,只有在高 CO2 浓度下(抑制光呼吸)才能存活,这也说明在正
23、常空气中光呼吸是一个必需的生理过程。23、C4 植物含有两类光合细胞:叶肉细胞(MC)和维管束鞘细胞(BSC),均含叶绿体。C4植物叶片具“花环”结构。24、C4 途径中的反应虽因植物种类不同而有差异,但基本上可分为羧化、还原或转氨、脱羧和底物再生四个阶段:(1)羧化反应:在叶肉细胞中;(2)还原或转氨作用:在叶肉细胞中;(3)脱羧反应:在 BSC 中;(4)底物再生:在 BSC 中。25、光强-光合曲线个阶段的限制因素:比例阶段光强限制;饱和阶段 CO2限制。26、通常把植物光合作用所积累的有机物中所含的化学能占光能投入量的百分比作为光能利用率。第五章 植物的呼吸作用 10 *1、糖酵解、三
24、羧酸循环和电子传递/氧化磷酸化是需氧生物呼吸代谢最主要的三个阶段,分别发生在细胞质、线粒体基质和线粒体内膜上。(把握糖酵解即可)2、戊糖磷酸途径(PPP)葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧,并以戊糖磷酸为重要中间产物的有氧呼吸途径。己糖磷酸途径(HMP)戊糖磷酸途径的总反应式可写成:6G6P12NADP+7H2O6CO212NADPH12H+5G6PPi*3、参与生物氧化反应的有多种氧化酶,其中处于一系列反应的最末端、能活化分子氧的酶称为末端氧化酶。种类:1)线粒体内的末端氧化酶:细胞色素氧化酶、抗氰氧化酶;2)线粒体外的末端氧化:酶酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶等。*4、呼吸跃变现象当果实
25、成熟到一定时期,其呼吸速率突然增高,然后又迅速下降的现象称之为呼吸跃变现象。按成熟过程中是否出现呼吸跃变将果实分两类:一类是呼吸跃变型,如苹果、梨、香蕉、番茄、桃、杏、柿、无花果等;另一类非呼吸跃变型,如柑橘、葡萄、菠萝、樱桃、草莓、绿色蔬菜等。第六章 同化物的运输和分配 6 1、伴胞通常具有浓的细胞质和大量的线粒体。*SE-CC 是指筛管与伴胞配对组成的筛管分子-伴胞复合体。*SE-CC 在筛管吸收与分泌同化物以及推动筛管物质运输等方面起着重要作用。2、同化物的分配规律:(大题)1)、.总规律是由源到库:由某一源制造的同化物主要流向与其组成源-库单位中的库。2)、优先供应生长中心;3)、就近
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