四川农业大学植物生理学课件第1章
植物生理学第一章
1
植物生理学复习纲要
2010——2011学年
授课老师：姜帆
整理人：李怡菁
第一章 植物的水分生理
一、水的氢键对水分子的物理、化学性质的影响。
1、水的溶解性强
2、水具有高比热和高蒸发潜热
a比热：比热指单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫这种物质的比热。
b汽化潜热：是指恒定温度下,单位质量某种物质由液相变为气相所吸收的热量。
3、水具有较大的内聚力、粘附力和表面张力
a内聚力：水分子间的氢键使分子间产生相会吸引力，称为内聚力。
b附着力：指水分子与固相间的吸引力，如水分子与细胞壁或玻璃表面。
c表面张力：在水和空气间界面的水分子的两边是不同的分子，界面水分子与邻近水分
子间的作用力大于其与空气分子间的作用力，因此水总是倾向于维持最小的水和空气间的界
面。要增加气-水界面的面积，就需要吸收能量，打断氢键。提高表面积所需的能量叫做表
面张力。
4、水有较强的抗张强度
a抗张强度：一个连续水柱断裂前单位面积所能承受的最大力。
b毛细现象：内聚力、附着力和表面张力共同作用使水分可以在较小直径的毛细管中上
升到一定高度，这种现象叫毛细现象。
二、水势
1、水势：衡量水分反应或作功能量的高低。在植物生理学上，水势就是每偏摩尔体积
水的化学势。（书上的定义~）
ψ
w = （实际应用中的近似公式）
纯水的自由能最大，水势也最高。水势指示水流的方向，水总是从水势高处向水势低处
移动。
水势是指在一定条件下，相对于纯水的水的势能。（老师课件上的~） 2
水势的组成:
Ψ = Ψ
π + Ψ
p + Ψ
g + Ψ
m
Ψ
π 溶质势或渗透势 由于溶质颗粒的存在降低了水的自由能
Vant’s Hoff方程式： Ψ
π = − CiRT
C：溶质的摩尔浓度；i：解离常数；R：大气常数； T ：绝对温度
Ψ
p 压力势 指细胞的原生质体吸水膨胀，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。
植物生理学（李合成）四川农业大学版课后答案
植物生理学（李合成）四川农业大学版课后答案
植物生理学
李合生第二版
绪论至第六章课后题
绪论：
1.什么是植物生理学？植物生理学研究的内容和任务是什么？
答：植物生理学是研究植物生命活动规律及其相互关系，揭示植物生命现象本质的科学。
P1
内容：细胞生理、代谢生理、生长发育生理、信息生理、逆境生理、分子生理（及其生产应用）。P2
任务：研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机制，并将这些研究成果应用于植物生产。P2
2.植物生理学是如何诞生和发展的？从中可以得到哪些启示？
答：孕育：1627年荷兰学者凡·海尔蒙做柳枝盆栽称重实验开始，19世纪40年代德国化学家李比希创立植物矿质营养学，约400年；p2
诞生：至1904年《植物生理学》出版（半个世纪）；p3
发展：于20世纪进入快速发展时期。P4
启示：
3.21世纪植物生理学发展趋势如何？
答：①.与其他学科交叉渗透，微观与宏观相结合，向纵向领域拓展；p5
②.对植物信号传递和转导深入研究，（将为揭示植物生命活动本质，调控植物生长
发育开辟新的途径）；p6
③.物质代谢和能量转换的分子机制及其基因表达调控仍将是研究重点；p6
④.植物生理学和农业科学技术的关系更加密切。P7 4.如何看待中国植物生理学的过去、现在和未来？
答：中国古代人民在生产实践中总结出许多有关植物生理学的知识。
我国现代植物学起步较晚，由于封建体制的限制。
新中国成立后，中国的植物生理学取得了很大的发展。
现在在某些方面的研究已经进入了国际先进水平。P6、p7
5.如何理解“植物生理学是合理农业的基础”？
答：植物生理学的每一次突破性进展都为农业生产技术的进步起到了巨大的推动作用。
P7.
6.怎样学好植物生理学？
答：①.必须有正确的观点和学习方法；
②.要坚持理论联系实际。
第一章、植物细胞的亚显微结构和功能
（一）名词解释
真核细胞：体积较大，有核膜包裹的典型细胞核，有各种结构与功能不同的细胞器分化，有复杂的内膜系统和细胞骨架系统存在，细胞分裂方式为有丝分裂和减数分裂。
植物生理学第一章 2
植物生理学第一章
1
（15分）
问答题：典型的植物细胞与动物细胞的最主要差异是什么？这些差异对植物生理活动有什么影响？
回答：
1、大液泡、叶绿体、细胞壁
2、大液泡能够让植物细胞有质壁分离的能力
3、叶绿体能够让植物细胞有光合作用的能力
4、细胞壁起维持细胞形状，控制细胞生长、物质运输与信息传递、防御与抗性、物质合成识别
互评模块 (该阶段只有在互评阶段开放后才可使用）
得分指导：
典型的植物细胞中存在大液泡和质体，细胞膜外还有细胞壁，这些都是动物细胞所没有的，这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环境具有重要的作用。
请给予评分：(满分5分)
0分 1分 2分 3分 4分 5分
得分指导：
例如大液泡的存在使植物细胞与外界环境构成一个渗透系统，调节细胞的吸水机能，维持细胞的挺度，另外液泡也是吸收和积累各种物质的场所。
请给予评分：(满分4分)
0分 1分 2分 3分 4分
得分指导：
质体中的叶绿体使植物能进行光合作用；而淀粉体能合成并贮藏淀粉。
请给予评分：(满分3分)
0分 1分 2分 3分 得分指导：
细胞壁不仅使植物细胞维持了固有的形态，而且在物质运输、信息传递、抗逆防病等方面起重要作用。
请给予评分：(满分3分)
0分 1分 2分 3分
点评
答题者可见
2
（9分）
问答题：原生质的胶体状态与其生理代谢有什么联系？
回答：
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。
互评模块 (该阶段只有在互评阶段开放后才可使用）
原生质胶体的两种状态，即溶胶态与凝胶态。
请给予评分：(满分3分)
0分 1分 2分 3分
得分指导：
当原生质处于溶胶状态时，粘性较小，细胞代谢活跃，分裂与生长旺盛，但抗逆性较弱。请给予评分：(满分3分)
0分 1分 2分 3分
得分指导：
植物生理学(李合成)四川农业大学版课后问题详解
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文案大全 植
物
生
理
学
李合生 第二版
绪论至第六章课后题 实用标准文档
文案大全 绪论：
1. 什么是植物生理学？植物生理学研究的内容和任务是什么？
答：植物生理学是研究植物生命活动规律及其相互关系，揭示植物生命现象本质的科学。P1
内容：细胞生理、代谢生理、生长发育生理、信息生理、逆境生理、分子生理（及其生产应用）。P2
任务：研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机制，并将这些研究成果应用于植物生产。P2
2. 植物生理学是如何诞生和发展的？从中可以得到哪些启示？
答：孕育：1627年荷兰学者凡·海尔蒙做柳枝盆栽称重实验开始，19世纪40年代德国化学家李比希创立植物矿质营养学，约400年；p2
诞生：至1904年《植物生理学》出版（半个世纪）；p3
发展：于20世纪进入快速发展时期。P4
启示：
3. 21世纪植物生理学发展趋势如何？
答：①.与其他学科交叉渗透，微观与宏观相结合，向纵向领域拓展；p5
②.对植物信号传递和转导深入研究，（将为揭示植物生命活动本质，调控植物生长发育开辟新的途径）；p6
③.物质代谢和能量转换的分子机制及其基因表达调控仍将是研究重点；p6
④.植物生理学和农业科学技术的关系更加密切。P7
4. 如何看待中国植物生理学的过去、现在和未来？
答：中国古代人民在生产实践中总结出许多有关植物生理学的知识。
我国现代植物学起步较晚，由于封建体制的限制。
新中国成立后，中国的植物生理学取得了很大的发展。
现在在某些方面的研究已经进入了国际先进水平。P6、p7
5. 如何理解“植物生理学是合理农业的基础”？
答：植物生理学的每一次突破性进展都为农业生产技术的进步起到了巨大的推动作用。P7.
6. 怎样学好植物生理学？
答：①.必须有正确的观点和学习方法；
②.要坚持理论联系实际。
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文案大全 第一章、植物细胞的亚显微结构和功能
植物生理学第一章 3
第一章
1. 四大代谢：水分、矿质、有机物、能量
2. 植物生理学：研究植物生命活动规律，揭示植物生命现象
本质的科学。
3、植物的生命活动：生长发育与形态建成、物质与能量代
谢、信息传递和信号转导。
4、植物生理活动的特性：自养型、营固定式生活、再生或 更新能力强、体细胞具全能性。
5、植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为 植物的水分代谢。
6、植物的水分代谢包括：水分的吸收———水分的运输— ——水分的利用———水分的散失
7、不同植物含水量不同 水生植物 —— 鲜重的 90％以上
地衣、藓类 —— 仅占 6％左右
草本植物一一70%〜85% 木本植物 —— 稍低于草本植物。
8、 同一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿 > 向阳、干燥环境
9、 同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶 —— 60%〜 90%
树干——40〜50% 休眠芽 40% 风干种子为10 %〜14%
10、 生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
11、 束缚水一一被原生质胶体吸附不易流动的水
特性：（1）不能自由移动，含量变化小，不易散失
（2） 冰点低，不起溶剂作用
（3） 决定原生质胶体稳定性
（4） 与植物抗逆性有关
12、 自由水 ——距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。
特性：（1）不被吸附或吸附很松，含量 变化大
（2） 冰点为零，起溶剂作用
（3） 与代谢强度有关
自由水/束缚水：比值大，代谢强、抗性弱
比值小，代谢弱、抗性强
13、
自由水
束缚水 者值
两比 原生质 代谢 生长 抗逆性
高 溶胶 旺盛 快 弱
低 凝胶 弱 迟缓 强
14、自由水参与各种代谢作用，自由水占总含水量的百分比 越大，则植物代谢越旺盛。束缚水不参与代谢作用，束缚水 含量与植物抗性大小有密切关系
15、 水的生理生态作用
1、 水是细胞质的主要成分
2、 水是代谢过程的反应物质
3、 水是物质吸收和运输的良好溶剂
植物生理学第一章-第六章
植物生理学：研究植物生命活动规律的科学。
第一章：
自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。
水势Ψw：每偏摩尔体积水的化学势，单位Pa。即水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
渗透势Ψs：由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值。
压力势Ψp：细胞壁阻止原生质体吸水膨胀的力量，是增加水势的值。
重力势Ψg：水分因重力下移而增加水势的值。
衬质势Ψm：细胞内胶体物质的亲水性而引发水势降低的值。
质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部份移动。此途径速度快。
跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。
共质体途径：水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
根压：靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。
伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。
吐水：从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。
蒸腾拉力：植物因蒸腾失水而产生的吸水动力，
内聚力学说：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。
蒸腾作用：水分以气体状态，通过植物体的表面（主如果叶片），从体内散失到体外的现象。
蒸腾速度：植物在一按时间内单位叶面积蒸腾的水量，用g/m2*h表示。
蒸腾比率：植物光合作用产生的干物质与蒸腾失水量的比值，用g.kg-1表示。
蒸腾系数：植物制造1 g干物质所需水分的克数，用g.g-1表示。 水分临界期：植物对水分不足最敏感的时期。
第二章：
矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化
灰分元素：指以氧化物形式存在于灰分中的元素，又叫矿质元素。
大量元素：植物对其需要量相对较大的元素，碳、氢、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫九种。
微量元素：植物需要量极微，稍多即发生迫害的元素，氯、铁、锰、硼、锌、铜、镍、钼八种。
通道运输理论：细胞质膜上有内在蛋白组成的通道，横跨膜的双侧，离子顺着跨膜的电化学势梯度进入细胞。不同离子有不同的离子通道。
植物生理第一章
水分代谢（water metabolism）：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
第一节 植物对水分的需要
一、植物的含水量
二、植物体内水分存在的状态
三、水分在植物生命活动中的作用
一、植物的含水量
三、水在植物生命活动中的作用
1．水分是细胞质的主要成分；
2．水分是代谢作用过程的反应物质；
3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂；
4．水分能维持植物的固有姿态；
一、扩散（diffusion）
是一种自发过程，指由于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，扩散是顺着浓度梯度进行的。
适合于水分的短距离迁徙，不适合长距离迁徙。
二、集流（mass flow）
是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动；
可以远距离运输，与溶质浓度梯度无关；
通过膜上的水孔蛋白（aquaporin）形成的水通道（water channal）进行。
水孔蛋白（aquaporin）：
水通道蛋白（蛋白质性质的跨膜水通道）；
存在于细菌、酵母、动物和植物中；
有3种：
质膜上的质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic protein）
液泡膜上的液泡膜内在蛋白（tonoplast intrinsic protein）
根瘤共生膜上的内在蛋白（nodulin-like intrinsic protein）
功能：调节细胞中水分的快速流动
三、渗透作用(osmosis) （一）自由能和水势
（二）渗透现象
（三）植物细胞可以构成一个渗透系统
（四）细胞的水势
（五）细胞间的水分移动
（一）自由能和水势
水势（water potential）：
每偏摩尔体积水的化学势差。即水溶液的化学势(μw)与纯水(μ0w)的化学势之差，除以水的偏摩尔体积(Vw)所得的商。
水势的单位：Pa
纯水的水势最高，定为0，其它溶液的水势为负值。
四川农业大学植物生理学
第一章 植物细胞全能性与基因表达
一、植物细胞全能性
1.概念：是指每一个生活的植物细胞包含有整个植株的全套基因或全部遗传信息，具有在一定条件下培养成一个完整植株的能力。
2.植物细胞全能性是细胞分化和组织培养的理论基础1
二、植物细胞基因的结构及其表达
1.植物细胞基因的类型、结构
基因：指DNA或RNA分子上具有遗传效应的核苷酸顺序，是遗传信息传 才 递、表达、性状分化发育的依据。
原核生物的基因：为一条裸露的、连续的DNA分子，很少有间隔序列和重复序列，为多顺反子，有操纵子。
真核生物的基因：由DNA与组蛋白及大量非组蛋白结合形成的嵌合体,包含外显子（DNA上编码的部分）和内含子（DNA上不编码的部分），基因序列往往是不连续的，含有大量的重复序列，基因为单顺反子。
植物细胞基因的结构：由以下4个区域结构组成
○15′上游区：转录启始点，含启动子和与表达调控相关的许多元件。
○25′非翻译区：转录启始点到翻译起始密码子之间的序列。
③编码区：翻译起始密码子到终止密码子之间的序列，即外显子。
④ 3′非翻译区：终止密码子后面的一段序列及其调控元件，它们对mRNA的稳定性和翻译的效率有重要调节作用。
植物细胞基因组：细胞中携带生命信息的DNA及其蛋白质复合物的总称为基因组。植物的基因组有核基因组、叶绿体基因组、线粒体基因组。叶绿体和线粒体基因组具有转录和翻译功能，但其中的大部分多肽是由核基因编码并在细胞质的核糖体上合成，然后由转运肽引导进入相应的细胞器内。因此属于半自主细胞器。
2.植物细胞基因的表达调控
2.植物细胞的基因表达调控
基因表达是指基因在RNA聚合酶作用下转录成RNA，再加工成mRNA，进一步翻译成多肽并折叠成有活性的蛋白质的过程。
植物生理学第01章 植物的水分代谢
第一章 植物的水分代谢
本章内容提要
水是植物生命的基础。植物水分代谢包括水的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸水有三种方式：渗透吸水、吸胀吸水和代谢性吸水，以渗透吸水为主。 根系是植物吸水的主要器官，吸水的主要区域为根毛区，吸水的方式有主动吸水和被动吸水，其吸水动力分别为根压和蒸腾拉力。蒸腾拉力是植物主要的吸水动力。水分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉力—内聚力克服水柱张力的结果。
植物主要通过叶片蒸腾散失水分，具有重要生理意义。气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。蒸腾速率与气孔的开闭关系很大。气孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。许多外界因子能调节气孔开闭。
作物需水因作物种类不同而异，一般而论，植物的水分临界期是花粉母细胞四分体形成期，合理灌溉要综合考虑土壤含水量、作物形态指标及生理指标。灌溉的生理指标能即使反映植物体内的水分状况，是较为科学的。
第一节 水分在植物生命活动中的作用
一、植物体内的含水量
不同植物的含水量不同；同一种植物生长在不同的环境中含水量也有差异；在同一植株中不同器官和不同组织的含水量也不同。
二、水对植物的生理作用
1、原生质的主要组分。原生质一般含水量在70%～90%以上，这样才可使原生质保持溶胶状态，以保证各种生理生化过程的进行。如果含水量减少，原生质由溶胶变成凝胶状态，细胞生命活动大大减缓（例如休眠种子）。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。
3、多生化反应和物质吸收、运输的良好介质。植物体内绝大多数生化过程都是在水介质中进行的。水分子是极性分子，参与生化过程的反应物都溶于水，控制这些反应的酶类也是亲水性的。各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配，以及无机离子的吸收和运输在水介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。细胞含有大量的水分，维持细胞的紧张度，因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。
植物生理学(李合成)四川农业大学版课后答案
植
物
生
理
学
李合生 第二版
绪论至第六章课后题
绪论：
1. 什么是植物生理学？植物生理学研究的内容和任务是什么？
答：植物生理学是研究植物生命活动规律及其相互关系，揭示植物生命现象本质的科学。P1
内容：细胞生理、代谢生理、生长发育生理、信息生理、逆境生理、分子生理（及其生产应用）。P2
任务：研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机制，并将这些研究成果应用于植物生产。P2
2. 植物生理学是如何诞生和发展的？从中可以得到哪些启示？
答：孕育：1627年荷兰学者凡·海尔蒙做柳枝盆栽称重实验开始，19世纪40年代德国化学家李比希创立植物矿质营养学，约400年；p2
诞生：至1904年《植物生理学》出版（半个世纪）；p3
发展：于20世纪进入快速发展时期。P4
启示：
3. 21世纪植物生理学发展趋势如何？
答：①.与其他学科交叉渗透，微观与宏观相结合，向纵向领域拓展；p5
②.对植物信号传递和转导深入研究，（将为揭示植物生命活动本质，调控植物生长发育开辟新的途径）；p6
③.物质代谢和能量转换的分子机制及其基因表达调控仍将是研究重点；p6
④.植物生理学和农业科学技术的关系更加密切。P7
4. 如何看待中国植物生理学的过去、现在和未来？
答：中国古代人民在生产实践中总结出许多有关植物生理学的知识。
我国现代植物学起步较晚，由于封建体制的限制。
新中国成立后，中国的植物生理学取得了很大的发展。
现在在某些方面的研究已经进入了国际先进水平。P6、p7
5. 如何理解“植物生理学是合理农业的基础”？
答：植物生理学的每一次突破性进展都为农业生产技术的进步起到了巨大的推动作用。P7.
6. 怎样学好植物生理学？
答：①.必须有正确的观点和学习方法；
②.要坚持理论联系实际。
第一章、植物细胞的亚显微结构和功能
（一）名词解释
真核细胞：体积较大，有核膜包裹的典型细胞核，有各种结构与功能不同的细胞器分化，有复杂的内膜系统和细胞骨架系统存在，细胞分裂方式为有丝分裂和减数分裂。