高级植物生理学复习资料

1、共振传递：一个色素分子吸收光能被激发后，其中高能电子的振动会引起附近另一个分子中某个电子的振动（共振）。

2、激子传递：激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子，它能转移能量，但不能转移电荷。在由相同分子组成的聚光色素系统中，其中一个色素分子受光激发后，高能电子在返回原来轨道时也能释放出激子，此激子同样能使相邻色素分子激发，即把激发能传递给相邻色素分子。激发的电子可以相同的方式再放出激子，依次传递激发能。

3、受体：狭义概念：是细胞表面或亚细胞组分中的一种天然分子，可以识别并特异地与有生物活性的化学信号—配基结合，从而激活或启动一系列生物化学反应。广义概念：是指能够接受任何刺激（包括生物和非生物环境刺激等），并能产生一定细胞反应的生物大分子物质均称为受体。

4、它感作用：植物群生在一起，相互之间存在对环境生长因素，如光照、水肥的竞争和通过向周围环境释放有机化学物质，影响周围植物称为它感作用，也成为相生相克或异株克生作用。

5、它感化合物：也称克生物质，它感作用中把生物体产生的、能影响其它植物生长、健康、行为或群系关系的所有非营养物质统称为它感化合物。

6、量子产额：吸收一个光量子后所所释放的O

2的分子数或固定CO

2

的分子数，或光化学产物数。

7、花熟状态：当植物营养生长达到一定程度，即体内一些特殊物质积累达到一定量时，即产生对开花诱导条件能够发生反应状态，即为花熟状态。

8、光周期诱导：一定适宜的日照条件（光周期）诱导花熟状态的植物启动开花反应的现象。

9、光周期反应：植物能够接受一定适宜的日照条件（光周期）后体内进行花反应的生理现象。

10、开花：成花反应完成（叶原基转向花原茎），植物开花的现象。

11、临界夜长：昼夜周期中短日植物能开花的最小暗期长度或长日照植物能够开花的最大暗期长度。

12、临界日长：指昼夜周期中能诱导植物开花所需的最低或最高的极限日照长度。

13、根系提水作用：是指土壤表层干旱的条件下，当植物蒸腾作用降低时，处于深层湿润土壤中的根系吸收水分，并通过输导组织运至浅层根系进而释放到周围干燥土壤中的现象。

14、被动吸水：常称为“蒸腾拉力吸水”，是指叶片因蒸腾失水而造成与维管束系统一个连续的水势差而产生的使导管中水分上升的一种吸水形式，是植物水分吸收的主要形式。

15、协助扩散：是小分子物质经膜转运蛋白，顺浓度梯度或电化势梯度跨膜的转运，不需要细胞提供代谢能量。

16、空化现象：虽然水分子之间存在内聚力，但木质部中的水柱也有可能被其间的气泡所阻塞，导致水流中断的现象。

17、源：指制造营养并向其它器官提供营养的部位或器官，主要是指成熟的叶片。

18、库：指消耗养料和贮藏养料的器官，如生殖器官、干物质贮藏器官等。

19、活性氧：是指氧在还原过程中产生的、氧化性极强的一类中间产物的统称。

20、呼吸链电子漏：当电子由呼吸链的辅酶Q裂解出来，在细胞色素系统进行传递过程中，部分电子也会发生“泄露”现象，泄露的电子并使氧的单价还原的形式生成超氧阴离子自由基，这种现象称为呼吸链电子漏。

21、伤呼吸：植物在受伤后，伤处细胞呼吸均明显的增强，把这种呼吸习惯称为伤呼吸。

22、信号转导：植物细胞通过膜上的受体细胞感受和接受外界的各种刺激，并将这种刺激通过胞内各种转导

物质传递给细胞核，导致核基因表达和产生各种生长调控物质，调节植物适应环境和生长发育的过程称为信号转导。

23、变异电波（VP）：当植物在受到伤害的局部刺激时（割伤、挫伤、烧伤等）产生的一种生物电波称为变异电波。

24、动作电波（AP）：指植物细胞和组织中发生的相对于空间和时间的快速变化的一类生物电位。

25、中心色素分子：主要由PSⅡ捕光色素复合体和PSⅠ捕光色素复合体将吸收的光能集中传递给PSⅡ核心复合体和PSⅠ核心复合体上的一种特殊的叶绿素a分子进行电荷分离，将光能转化为化学能。这个特殊的叶绿素a分子被称为中心色素分子。

26、光合单位：两个反应中心通过一系列的光合电子传递体连接，构成了能够进行光能吸收、传递和光化学反应的一个基本单位，这个基本单位或协同体就称作“光合单位”。

27、荧光：处在第一单线态的叶绿素分子回到基态时发出的光称为荧光。

28、磷光：电子从三线态回到基态所释放出的光，其能更低，波长更长，需要用专门的仪器才能测到，称之为磷光。

29、红降：光子波长大于680nm的远红光时，仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降的现象。

30、双光增益效益：在长波红光之外在加上一些波长较短的光，光合作用量子效率会得到提高。

31、光呼吸：植物绿色组织在光下与光合作用相联系而发生的吸收氧和释放二氧化碳的过程。

32、植物的光形态建成：光提供能量，激活酶的活性，和气孔开放，调节光和机构的发育，为植物提供信号来调节共发育过程，使更好的适应外界环境，这种调节通过生物膜系统结构、透性的变化和基因表达的变化，促进细胞的分化，最终汇集成组织和器官的建成。

33、光受体：光的吸收需要有特定的物质，这种物质叫做光受体，他们能接受光能、光强、光照时间和光照方向所表现的各种信，调节植物的生长发育和生长过程。

34、质体醌：是去mg叶绿素pheo的电子受体，是类囊体上含量最多的双电子和双质子传递体。

35、光敏色素：是一种易溶于水的浅蓝色是色素蛋白，由生色团和蛋白质两部分组成。

36、双重性：植物的需氧性与氧对植物潜在的危害性称为氧对生命过程的双重性。

37、光稳态平衡值θ：通常将生理活跃型pfr在光敏色素总量中所占的比例pfr/plot。

38、Ca印迹（Ca2- signalure）：细胞能对某种刺激产生独特的Ca2-时空的特异性方式。

级联放大：被细胞信号激发的一个蛋白激酶分子可以对数百靶蛋白进行磷酸化，因此可以将外界的信号极大的放大，引起蛋白质磷酸化后的一系列反应的过程。

39、膜相变：植物处在逆境下或植物氧代谢失调时，发生膜脂过氧化的自由基链式反应，膜脂由液晶态转化为凝胶状态，从而导致膜流动性下降，这种由膜相改变而引起膜流动性变化称作膜相变。

40、植物的光合色素：叶绿素类、类胡萝卜素类和藻胆色素。

41、外周天线系统：也称为远侧天线，是捕光天线系统的主体，存在于CP47和CP43多肽的外围，在高等植物中，LHCⅡ主要以三聚体形式存在。

42、蛋白质复合体：在高等植物中，光合色素大多与蛋白质结合成复合体，嵌合于叶绿素类囊体膜上，具有2中存在形式：PsⅡ蛋白质，主要存在于叶绿体基粒片层；PsⅠ蛋白复合体，主要存在于间质片层。

43、激发态电子：当一个处于基态的电子吸收光量子时，光量子的能量就被传到电子上，这个电子称为激发

态电子，不同激发态电子的状态可用“单线态”“双线态”“三线态”描述能转移电荷。

44、原初电子受体：中心色素分子被包围在捕光色素和乙烯利而电子传递体中间，在获得其他天线色素分子传递的光能和直接吸收光能后，其激发态的电子直接由色素分子和其他分子所捕获，这类分子称为原初电子受体。

45、光合磷酸化：电子在光合链上传递的过程中，利用贮存在跨类囊体膜的质子梯度的光能，把ADP和Pi合成ATP的偶联反应，光合磷酸化是光合作用的一个重要功能，是将无能转化为化学能的重要标志。

46、ATP合酶（偶联因子）：催化TDP和Pi合成ATP的一个多亚基复合酶，由于能将ATP合成与电子传递和H+跨膜运输联起来又称为偶联因子。

47、载体蛋白质：也是一种膜上蛋白，在离子转运中，首先与载体蛋白的活性部位结合，结合后载体蛋白产生构象变化，将被转运物质暴露于膜的另一侧，并释放出来。

48、离子通道由膜中内在蛋白.通过其三级或四级结构内部空间相互连接构成的微型孔道.其可被化学或电学方式激活.控制离子通过.离子主要是顺电化学梯度进入。

49、膜脂钳（Pc）技术：指使用一个微电极从一小片细胞膜上获取电子信息的技术。其试验材料主要为原生质体或细胞器，主要用于分析膜上离子运动，研究细胞间离子运输，气孔运动和光受体，激素受体以及信号分子作用机理。乙醛酸循环（GAC）：在高等植物特别是油料作物中.脂肪酸经β-氧化生成乙醛COA可分别与乙醛酸缩合形成苹果酸和异柠檬酸.后者被异柠檬酸裂解酶裂解称乙醛酸和琥珀酸.这一代谢过程称乙醛酸循环。

50、百草枯（甲基紫精）：是一种1,1`-双甲基-4,4`-双吡啶化合物，也是目前经常使用的一种O

2

-源。Fenton

反应：1894年Fenton首次发现H

2

O与Fe2+反应产生一种氧化力极强的反应物。后由Haber Wiss证明Fenton 反应产物的羟基自由基。

51、超氧化物歧化酶（SOD）：是植物氧化代谢的关键酶，它催化体内分子氧活化的第一个中间产物-O

2

-的歧化

反应而形成H

2O和O

2

52、春化作用：低温诱导促使植物开花的反应称春化作用。

53、化学信号：是指细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应的物质。一般认为植物激素是主要的胞间化学信号物质，其合成与输出的量随刺激的增强而增加的为正信号，反之为负信号。

54、膜上信号转换：将经过外界刺激产生的，长距离传递至细胞膜上的胞间信号通过膜上的转换系统转变为能够启动各种下游信号系统的胞内信号的过程。其包括：靶细胞膜上受体感受胞间信号，通过结合反应放大胞间信号，转换形成启动各种下游信号系统的胞内信号。

简答题：

1.试述叶绿体三种光合电子传递途径的基本特点？

答：光合电子传递途径有三种：非环式光合电子传递，环式光合电子传递，假环式光合电子传递。特点：①非环式光合电子传递：PSⅡ和PSⅠ两个光系统之间受光激发，水光解产生电子经过一系列传递，最终传递给NADP+而生成NADPH和H+，偶联生成ATP，是光合电子传递的主要途径，一般占电子传递70%以上。

2ADP+2Pi+2NADP++2H

2O→2ATP+2NADPH+2H++O

2

②

2

环式光合电子传递：只有PSⅠ受光激发，电子由P

700

出发经

cytb

6返回至PQ再经FeS蛋白，cytb

6

f和PC回到P

700

而构成围绕PSⅠ的循环电子传递，这个过程中仅伴随类

囊体腔内外H+浓度差引起的ATP的形成。③假环式光合电子传递：H

2

O裂解产生的电子通过PSⅡ和PSⅠ传递给Fd，Fd将电子传递给分子态氧，形成超氧自由基。一般很少发生只有在高光强或低温下使NADPH和H+积累而引起NADP+缺乏时才有可能发生此途径。

4.试述光呼吸的生理功能及其与其他代谢的关系？

答：光呼吸的生理功能是：①在有氧条件下，是不可避免地会发生加氧反应，而生成乙醇酸，导致有机C的

损失。证据：缺乏C2循环的酶的突变体在光呼吸条件下不能存活②光呼吸消耗了多余的能量，对光合器起保

护作用，避免引起伤害而产生光抑制。证据：在强光下因缺乏CO

2和O

2

时，便发生光抑制。关系：①光呼吸与

氮代谢的关系：抑制光呼吸使植物的固氮大大加强，C

2

循环中由甘氨酸氧化脱所生成的NADH，可穿梭之细胞

质供硝酸还原之用。②与碳水化合物的代谢：光呼吸将部分C氧化为CO

2

，降低了光合效率，使叶片中醛糖合成减小，在严重情况下，甚至完全不能合成醛糖，叶绿体内的淀粉也会被动员，转变为C3环的中间产物，最

后被氧化为CO

2

，并释放出植物体外，在这种情况下，植物不能生长而最终死亡。③光呼吸与暗呼吸的关系：一方面，由甘氨酸氧化生成的NADH可以进入呼吸进而被氧化生成ATP，另一方面，甘氨酸氧化需要NAD+参与这便会与CAT环中需NAD+的脱氢酶如，异柠檬酸脱氢酶。α-酮戊二酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶等竞争NAD+，从而影响正常的呼吸作用。④与磷代谢的关系：补充了叶绿体光合产物—糖的磷酸化而产生叶绿体的pi。⑤光

呼吸与C

1代谢的关系：在植物的许多合成过程如甲硫氨酸，嘌呤，胸苷酸等的合成需要C

1

单位参与，光呼吸

的甘氨酸脱羧反应生成的N5、N10-亚甲基四氢叶酸是C

1

单位的重要来源。

7.试述光敏素、隐花色素和UV-B受体的基本特性？

答：①光敏素的基本特性：光敏色素是一种易溶于水的浅蓝色的色素蛋白，由生色团和蛋白质两部分组成。一般由PⅠ、PⅡ两种类型，PⅠ为不稳定型、在红光下降解多而合成少，在黑暗中能大量合成；PⅡ含量较少，但较稳定，在光下和暗中都能合成。不同光敏素分子具有脱辅基蛋白，但它们的生色团结构相同，光敏色素具有两种可以相互转化的构象形式，红光吸收型Pr和远红光吸收型Pfr。②隐花色素（CRY）的基本特性：拟南芥CRY是小基因家族，目前功能上较好阐明的CRY1和CRY2。CRY1、CRY2蛋白与光裂解酶具有高水平的氨基酸序列的同源性。在强蓝光下，CRY2蛋白会发生降解，而CRY1蛋白稳定性不受蓝光强度的影响，同时，蓝光能够诱导CRY蛋白发生磷酸化。是吸收蓝光和近紫外光的一类光敏受体，在隐花植物光形态建成中具有重要调节作用。③UV-B（紫外光受体）：是细胞内吸收280—320nm波长紫外光引起光形态建成反应的物质。它可诱导玉米黄化苗胚芽鞘和高粱第一节间形成花青苷；诱导欧芹悬浮培养细胞积累黄酮类物质，与光敏素协同作用；对植物细胞有一定伤害作用，能降低黄瓜、向日葵、大豆和火炬松的高度，叶面积和光合作用。11.试述拟南芥水孔蛋白（AQP）分子结构的基本特点？

答：拟南芥AQP单体由5个短环A-E连接6个跨膜α-螺旋组成，其N-、C-末端及B、D环朝向细胞质，而A、C、E环朝向细胞质外或液泡、分泌系统的内腔。B环和E环各含有一段高度保守的氨基酸序列：天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸，已知序列的MIP蛋白中几乎均具有该结构域，为水孔蛋白标志性序列，并在胞内B环和胞外E 环各形成半个跨膜螺旋，并围绕成腔型使NPA折叠形成狭窄的水孔，形成“水漏模型”参与AQP的活性调控。大多数AQP均有一个对Hg2+敏感的半胱氨酸残基Cys189，其邻近的NPA结构域结合Hg2+后水孔受阻塞，因此常用HgCI2研究AQP的通透性。在B环和D环上还存在组氨酸残基和两个磷酸化位点—丝氨酸残基，为感受胞内PH的位点。在关闭构象中D环从胞质端盖在通道上方，从而封闭水通道，在开放构象中D环位移16A而打开水通道。

14.试析离子跨膜运输几种形式的基本特点?

答：离子跨膜运输的基本形式主要由初级运输、次级共运输和单向运输。初级运输：是指H+-ATPase泵出H+同时形成△μH++的过程。次级共运输：是以△μH+为动力进行的离子同向共运输和反向共运输。单向运输指通过通道运输和载体运输。

17.试析活性氧分子的生化特性？

答：活性氧(ROS)是氧在还原过程中产生的、氧化性极强的一类中间产物的统称。它在植物体内的性质极其活泼。①电子激发与单电子还原：基态氧不能同时获得两个电子而发生双价还原，所以氧分子有两条出路，一是吸收能量使一个电子激发，导致电子自旋反转形成单线态氧，但单线态氧违反量子力学的供持原则，所以极不稳定，很快的又释放能量回到基态上，二是氧分子的单电子还原，按照核外电子排布原则，外加的一个电子必然是进入最外层轨道并与原有的不配对电子自旋方向相反，这样外层电子就只剩下一个不配对电子，称为超氧阴离子自由基。②多电子还原特性：植物体内存在诸多酶类和复杂的电子系统，它们可以使氧绕过电子自旋限制，从而进行单价、双价、三价到四价的电子还原，如:

③活性氧可为氧化剂，也可为还原剂和歧化反应，参与植物体内许多重要生化过程:超氧阴离子自由基可作为强还原剂失去一个电子被氧化成O

2

，而是其他物质还原，超氧阴离子自由基可作为氧化剂，能争取一个电

子和两个H+，自发还原成H

2O

2

，而使其他物质被氧化，超氧阴离子自由基又发生歧化反应，即一个超氧阴离子

自由基失去电子，另一个超氧阴离子自由基获得电子，

21.为何将氧自由基对蛋白质和DNA的损伤叫做“定位损伤”？

答：组成蛋白质的所有氨基酸对O2?，特别是?OH的氧化均十分敏感，原因是它们具有不饱和性质，所以易受到氧自由基的攻击而氧化，实验证明，植物氧伤害与蛋白质合成受阻和原有蛋白质受破坏直接相关，造成蛋白质含量下降，其原因是：Cu2+与蛋白质分子的组氨酸（His）残基和半胱氨酸（Cys）残基发生特异性络合反应，被络合Cu2+可被Vc还原成Cu+；Cu++Vc+H2O2→〃OH。产生〃OH的部位就是络合Cu2+位点，该位点上产生的〃OH与His残基或肽链发生反应并造成这一位臵His破坏，导致蛋白质分子定位断裂。

直接攻击DNA，并造成共损失的氧自由基是：〃OH对DNA降解的作用方式是：由DNA连上的某些成员（特别是碱基）发生结合的Cu或Fe催化产生〃OH(Fenton反应)，〃OH可能就在产生位点上造成DNA链的断裂和损伤，即定位断裂。原因：①〃OH 寿命很短；②生物细胞内存在各种各样的活性氧清除剂，〃OH不可能进行扩散。

24.试设计一个试验来证实，高氧浓度对植物生长的伤害是活性氧

答：高氧浓度对植物生长的伤害可能是活性氧造成的。试验设计如下：①将水稻幼苗分别培养在空气（CK）、40%、60%、80%高氧浓度条件下，观察其生长情况。②百草枯是一种常用的O2?诱导源，当它的浓度分别为0.01、0.1和0.5mol∕L时，观察花生胚轴的生长情况。如果在百草枯处理时加入SOD的抑制剂：DDC（二乙基二硫代氨基甲酸钠）能明显的加重花生胚轴的抑制作用；如在处理中分别加入活性氧清除剂：没食子酸丙脂、甘露醇或苯甲酸，则能降低胚轴生长的受抑制率。实验结果分析：

27.目前膜上信号受体的类型和基本特点？

答：信号受体包括细胞表面受体和细胞内受体，细胞表面受体有细胞外受体、细胞间受体和质膜受体。质膜受体又分离子通道偶联受体 G-蛋白偶联受体、酶联受体。

离子通道型受体离子通道是主要存在于膜上并可以跨膜运输转运离子的一类蛋白质，能转运离子和特异的结合与识别配基，也称离子通道连接受体。当这类受体与配基结合接收信号后，可以引起跨膜的离子流动，把胞外的信息通过膜上离子通道转换为细胞内某一离子浓度改变的信息。

酶联受体，这种受体蛋白既是受体又是酶，一旦被配体激活即具有酶活性并将信号放大，又称催化受体。按照受体的细胞内结构域是否具有酶活性将此类受体分为两大类，①缺少细胞内催化活性的酶联受体；②具有细胞内催化活性的酶联受体。该内受体具有受体的功能外，本身还是一种酶蛋白。其蛋白序列通常由3个结构域组成：胞外配基结构域、跨膜结构域和胞内酶结构域。当胞外的受体区域和配基结合，可以激活具有酶活性的胞内结构域，引起酶活性的改变，从而引起细胞内侧的反应，将信号传递到胞内。如具有受体功能的络氨酸蛋白激酶，当其胞外的受体部分接受了外界信号后，激活了胞内具有蛋白激酶活性的结构域，从而使细胞内某些蛋白的络氨酸残基磷酸化，进而在细胞内形成信号转导途径。

G蛋白偶联受体种类很多，结构上很相似，都是一条多肽链，并有7次a螺旋跨膜区。

31.促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）的作用特点及其生理作用？

答：MARK通过Thr和Tyr残基被上游的激酶MAPKK/MEK所磷酸化，从而转变为有活性的激酶，行使相应的生理功能。而MAPKK则是通过自身活性位点上丝氨酸或苏氨酸残基被上游的MAPKKK激酶磷酸化而被激活的，也就是说，通过MAPKKK→MAPKK→MAPK逐级的磷酸化，级联反应将信号不断传递下去。①MAP激酶级联途径与植物对干旱、高盐、低温、激素（乙烯、脱落酸、赤霉素、生长素）、创伤、病原反应以及细胞周期调节等多种反应的信号传递有关。②MAP激酶级联途径在植物细胞有丝分裂、细胞伸长和膨大、胞质酸化即质子胞内信使信号的进一步传递中也起着很重要的作用。③此外，它们还参与了植物逆境信号的转导。

34.G蛋白、CaM和CGMP在光信号传递中的作用和相互关系

答：G蛋白，Ca2+/CaM和cGMP在光敏素信号传导过程中起重要作用。光敏素接受光信号转变的pfr.pfr再将光信号传递给G蛋白，然后分为二支途径：通过cGMP途径活化chs基因表达，导致花青素生物合成；而通过Ca2+/CaM则活化Cab基因表达，二者协同作用引起叶绿体的发育。

G蛋白参与植物细胞多种物质代谢中光信号的传导，它作用于光敏素的下游；Ca2+/CaM在光敏素信号传导过程中可能作用于G蛋白的下游；cGMP作用于G蛋白的下游；Ca2+/CaM和cGMP作用是相对独立的。

G蛋白，Ca2+/CaM和cGMP在光敏素信号传导过程中起重要作用。光敏素接受光信号转变的pfr.pfr再将光信号传递给G蛋白，然后分为二支途径：通过cGMP途径活化chs基因表达，导致花青素生物合成；而通过Ca2+/CaM 则活化Cab基因表达，二者协同作用引起叶绿体的发育。

35.植物他感化合物向环境释放的基本途径

答：向环境释放的基本途径有：1、淋洗：植物地上部受雨、露、霜、雾等的淋洗，将完感物质带至土壤或直接淋在其他植物上。 2、根系分泌：由植物根系直接分泌它感物质而影响相邻植物根系的生长 3、挥发：即从地上部产生挥发性物质。 4、植物残体分解

4.植物主动吸收与被动吸收矿物质的类型与特点？

答：植物吸收矿物质的被动过程包括扩散作用和协助扩散。扩散作用又为简单扩散和Donnan平衡（[Nai+]×[Cli]=[Na。]×[Cl。]），这两种方式是由植物细胞本身特殊结构（膜系统）造成内外离子浓度差和电荷差，即膜内外的电化势梯度存在，使矿质离子被动进入植物细胞。

植物吸收矿物质的第一道屏障就是细胞质膜，离子通过膜时需要ATP提供能量，推动膜上的离子转运器。这个转运器就ATP酶（ATPase）、ATP作为ATPase的正变构效应剂，激活ATPase使其与底物结合，并发生构象变化和与底物亲和力的变化将底物运入细胞内，或通过ATPase水解ATP，将H+“泵”出细胞外，形成跨越质膜的电化学梯度（H+-ATP泵）驱动无机离子进入细胞（共运转）。这是细胞吸收矿物质的主要方式。