植物生理学笔记整理
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《现代植物生理学》
绪论
1、植物生理学:是研究植物生命活动规律及其与环境相互关系、揭示植物生命现象本质的科学。植物生理学的研究对象是高等植物。高等植物的生命活动主要分为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3个方面。
2、萨克斯于1882年撰写出《植物生理学讲义》并开设课程,他的弟子费弗尔1904年出版三卷本《植物生理学》著作。这两部著作的问世,标志着植物生理学从植物学中脱胎而出,独立成为一门新兴的科学体系。
细胞生理
3、水势(Ψw ):同温同压下,每偏摩尔体积纯水与水的化学势差。(细胞水势由三部分组成:溶质势(ψs),衬质势(ψm)和压力势(ψp),即Ψw=ψs+ψm+ψp)
4、溶质势(ψs ):由于溶质的存在而使水势降低的值称为溶质势。
压力势(ψp):细胞壁对原生质体产生压力引起的水势变化值。
衬质势(ψm):由于亲水物质对水的吸引而降低的水势。
5、蒸腾作用的生理意义:a.水分吸收和运输的主要动力;
b.是矿质元素和有机物运输的动力;
c.降低叶温。
d.有利于气体交换
现已确定有17种元素是植物的必需元素:碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、硫(S)钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、硼(B)、钼(Mo)、镍(Ni)、氯(Cl)。
根据植物对必需元素需要量的大小,通常把植物必需元素划分为两大类,即大量元素和微量元素。
缺素症
9、单盐毒害:将植物培养在单一盐溶液中(即溶液中只含有一种金属离子),不久植物就会呈现不正常状态,最终死亡,这种现象称为单盐毒害。
离子对抗:在单盐溶液中若加入少量含有其他金属离子的盐类,单盐毒害现象就会减弱或消除,离子间的这种作用称为离子对抗。
(单盐毒害和离子对抗的内容也要看下及书上面的什么是“生理酸性盐”、“生理碱性盐”、“生理中性盐”也要看P81)
植物的光合作用过程
光合作用:是绿色植物大规模地利用太阳能把CO₂和H2O合成富能的有机物,并释放出O2的过程。
12、C4植物比C3植物光合作用强的原因
⑴结构原因:C3:维管束鞘细胞发育不好,无花环型,叶绿体无或少;
光合在叶肉细胞中进行,淀粉积累影响光合。
C4:维管束鞘细胞发育良好,有花环型,叶绿体较大;
光合在维管束鞘细胞中进行。有利于光合产物的就近运输,防止淀粉积累影响光合。⑵生理原因:①PEPC对CO2的Km(米氏常数)远小于Rubisico,所以C4对CO2的亲合力大,低CO2浓度(干旱)下,光合速率更高。
②C4植物将CO2泵入维管束鞘细胞,改变了CO2/O2比率,改变了Rubisico的作用方向,降低了光呼吸。
13.光补偿点:当达到某一光强度时,叶片的光合速率与呼吸速率相等,净光合速率为零,这时的光强度称为光补偿点。
光饱和点:光合速率开始达到最大值时的光强度称为光饱和点。——P132
CO₂补偿点:当光合速率与呼吸速率相等时,外界环境中的CO₂浓度即为CO₂补偿点(图中C点)。CO₂饱和点:光合速率开始达到最大值时的CO₂浓度被称为CO₂饱和点。(图中S点)——P134
图4-26
14.实验证明,呼吸链中酶复合体I 、III 和IV 是3个偶联部位,酶复合体II 不是偶联部位。NADH 经呼吸链氧化要通过酶复合体I 、III 和IV 3个偶联部位,可形成3molATP 。FADH2经呼吸链氧化只通过酶复合体III 和IV 2个偶联部位,所以只形成2molATP 。
15.磷/氧比(P/O ratio )是评价氧化磷酸化作用活力的指标,是指呼吸作用每消耗1mol 氧经氧化磷酸化作用合成了多少(mol )ATP 。
电子传递链
呼吸链:代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一系列的传递体,最后传递给被激活的氧分子,并与之结合生成水的全部体系称为呼吸链。
和FADH2电子传递途径
NADH 电子传递途径通过了酶复合体I 、III 、IV ,每传递一对电子可磊出10个H ,因此该途径P/O=3,该途径受鱼藤酮、抗霉素A 、氰化物抑制。FADH2电子传递途径绕过了酶复合体I,通过了酶复合体III 、IV ,每传递一对电子可磊出6个H ,因此该途径P/O=2 ,该途径不受鱼藤酮、抗霉素A 、氰化物抑制。另外,植物细胞线粒体内膜还存在一种对鱼藤酮不敏感的NADH 脱氢酶,氧化从“苹果酸穿梭”产生的NADH ,该电子传递途径绕过了酶复合体I ,电子从UQ 处进入电子传递链,每传递一对电子可磊出6个H ,P/O=2,该途径被看做酶复合体I 超负荷运转时分流电子的一条支路。
NAD (P )H 电子传递途径
这是一条细胞色素呼吸电子传递链的支路。电子由UQ 处进入电子传递链。电子传递途径绕过了酶复合体I ,每传递一对电子可磊出6个H ,因此该途径P/O=2。该途径不受鱼藤酮抑制,受抗霉素A 和氰化物抑制。
交替途径(AP )
主路 P/O=3 支路ⅠⅡ P/O=2 支路Ⅲ P/O=1 交替途径 P/O=1
这是植物细胞线粒体中存在的一条对氰化物不敏感的电子传递途径,故又称为抗氰支路。这时一条细胞色素呼吸链之外的电子传递途径。电子自NADH脱下后,经FMN→Fe-S传递到UQ,然后从UQ传递给一种黄素蛋白,再经酶复合体III、IV,其P/O=1,电子传递释放出能量,主要以热能形式散失。该电子传递途径受鱼藤酮抑制,不受抗霉素A和氰化物抑制。
16. 糖酵解(EMP)关键酶:
①果糖磷酸激酶(最关键的限速酶):AMP比值对该酶活性的调节具有重要的生理意义。当ATP 浓度较高时,该酶几乎无活性,酵解作用减弱;当AMP积累,ATP较少时,酶活性恢复,酵解作用增强。
可抑制果糖磷酸激酶的活性,它可防止肌肉中形成过量的乳酸而使血液酸中毒。
c.柠檬酸含量高,说明细胞能量充足,葡萄糖就无须为合成其前体而降解。因此柠檬酸可增加ATP 对酶的抑制作用。
d.果糖6-磷酸在果糖磷酸激酶的催化下可磷酸化为果糖-2,6-二磷酸。果糖-2,6-二磷酸能消除ATP对酶的抑制效应,使酶活化。
②己糖激酶:G-6-磷酸是该酶的别构抑制剂
③丙酮酸激酶:a.果糖-1,6-二磷酸是该酶的激活剂,可加速酵解速度
b.丙氨酸是该酶的别构抑制剂
、乙酰辅酶A、柠檬酸等也可抑制该酶的活性,减弱酵解速度。
17. 三羧酸循环(TCA)关键酶:
①丙酮酸脱氢酶系:该酶催化的反应虽不属于柠檬酸循环,但对于葡萄糖来说是进入柠檬酸循环的必经之路。乙酰CoA和NADH是该酶的抑制剂,NAD+和CoA则是该酶的激活剂。
②柠檬酸合酶:是该途径关键的限速酶。其活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA的抑制;草酰乙酸和乙酰CoA的浓度较高时,可激活该酶的活性。
③异柠檬酸脱氢酶:受到Ca 和ADP的别构激活和NADH的抑制。
④α-酮戊二酸脱氢酶系:是三羧酸循环的另外一种限速酶。它们的活性也受ATP、NADH的抑制;琥珀酰CoA是该酶的抑制剂。
受体:是指能够特异地识别并结合信号分子,进而引起生物学效应的物质。
受体的功能:①受体能识别特异的信号分子——配体(如激素),并能同它发生特异性结合;
②受体能够把识别和接收的信号准确无误地放大并传递到细胞内部,启动一系列胞内生化反应,最后导致特定的细胞反应,使得胞间信号转换为胞内信号。
受体的特性:①特异性②亲和性③饱和性④有效性⑤可逆性
信使
第一信使(胞外信息分子):激素
第二信使(胞内信息分子):3',5'环腺苷酸(cAMP)、3',5'环鸟苷酸(cGMP)、Ca 、1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DAG)
19、植物生长物质:是指具有调节植物生长发育功能的一些生理活性物质,包括植物激素和植物生长调节剂。
植物激素:是指在植物体内合成的,可以移动的,对生长发育产生显著作用的微量有机物质。
植物生长调节剂:是指人工合成的具有类似植物激素生理活性的化合物。
生长素类(IAA)、赤霉素类(GA)、细胞分裂素类(CTK)、脱落酸(ABA)和乙烯(ETH)的生理作用及各激素间的相互关系:
1)生长素的生理作用:
1.促进生长
A.双重效应
B.不同器官对IAA敏感性:根>芽>茎
C.离体器官效应明显,对整株效果不明显。
2.促进不定根的形成核分裂