6.光合作用的碳同化有哪些途径?试述水稻、玉米、菠萝的光合碳同化途径有什么不同? 答:有三种途径C3途径、C4途径和景天酸代谢途径。 水稻为C3途径;玉米为C4途径;菠萝为CAM。 植物种类 固定酶 CO2受体 初产物 C3 温带植物 Rubisco RUBP PGA C4 热带植物 PEPcase/Rubisco RUBP/PEP OAA CAM 干旱植物 PEPcase/Rubisco RUBP/PEP OAA 7.一般来说,C4植物比C3植物的光合产量要高,试从它们各自的光合特征以及生理特征比较分析。
叶片结构 叶绿素a/b CO2固定酶 CO2固定途径 最初CO2接受体 光合速率 CO2补偿点 饱和光强 光合最适温度 羧化酶对CO2亲和力 光呼吸 C3 无花环结构,只有一种叶绿体 2.8+-0.4 Rubisco 卡尔文循环 RUBP 低 高 全日照1/2 低 低 高 C4 有花环结构,两种叶绿体 3.9+-0.6 PEPcase/Rubisco C4途径和卡尔文循环 PEP 高 低 无 高 高,远远大于C3 低 总体的结论是,C4植物的光合效率大于C3植物的光合效率。 8.从光呼吸的代谢途径来看,光呼吸有什么意义?
光呼吸的途径:在叶绿体内,光照条件下,Rubisco把RUBP氧化成乙醇酸磷酸,之后在磷酸酶作用下,脱去磷酸产生乙醇酸;在过氧化物酶体内,乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢,过氧化氢变为洋气,乙醛酸形成甘氨酸;在线粒体内,甘氨酸变成丝氨酸;过氧化物酶体内形成羟基丙酮酸,最终成为甘油酸;在叶绿体内,产生甘油-3-磷酸,参与卡尔文循环。 ? 在干旱和高辐射期间,气孔关闭,CO2不能进入,会导致光抑制。光呼吸会释放CO2,
消耗多余的能量,对光合器官起到保护的作用,避免产生光抑制。 ? 在有氧条件下,通过光呼吸可以回收75%的碳,避免损失过多。 ? 有利于氮的代谢。
9.卡尔文循环和光呼吸的代谢有什么联系?
? 卡尔文循环产生的有机物的1/4通过光呼吸来消耗。
? 氧气浓度高时,Rubisco作为加氧酶,是RUBP氧化,进行光呼吸;CO2高时,Rubisco
作为羧化酶,使CO2羧化,进行卡尔文循环。
? 光呼吸的最终产物是甘油酸-3-磷酸,参与到卡尔文循环中。
10.通过学习植物水分代谢、矿质元素和光合作用知识之后,你认为怎样才能提高农作物的产量。
? 合理灌溉。合理灌溉可以改善作物各种生理作用,还能改变栽培环境,间接地对作用发
生影响。 ? 合理追肥。根据植物的形态指标和生理指标确定追肥的种类和量。同时,为了提高肥效,
需要适当的灌溉、适当的深耕和改善施肥的方式。 ? 光的强度尽量的接近于植物的光饱和点,使植物的光合速率最大,最大可能的积累有机
物,但是同时注意光强不能太强,会产生光抑制的现象。
? 栽培的密度适度的大点,肥水充足,植株繁茂,能吸收更多的CO2,但同时要注意光
线的强弱,因为随着光强的增加CO2的利用率增加,光合速率加快。同时,可通过人工的增加CO2含量,提高光合速率。 ? 使作物在适宜的温度范围内栽植,使作物体内的酶的活性在较强的水平,加速光合作用
的碳反应过程,积累更多的有机物。
11.C3植物、C4植物和CAM在固定CO2方面的异同。 受体 固定酶 进行的阶段 初产物 能量使用 C3 RUBP Rubisco CO2羧化、CO2还原、更新 C4 PEP PEPcase/Rubisco CO2羧化、转变、脱羧与还原、再生 CAM PEP PEPcase/Rubisco 羧化、还原、脱羧、C3途径 PGA OAA 先NADPH后ATP OAA 12.据你所知,叶子变黄可能与什么条件有关,请全面讨论。 ? 水分的缺失。水分是植物进行正常的生命活动的基础。 ? 矿质元素的缺失。有些矿质元素是叶绿素合成的元素,有些矿质元素是叶绿素合成过程
中酶的活化剂,这些元素都影响叶绿素的形成,出现叶子变黄。
? 光条件的影响。光线过弱时,植株叶片中叶绿素分解的速度大于合成的速度,因为缺少
叶绿素而使叶色变黄。 ? 温度。叶绿素生物合成的过程中需要大量的酶的参与,过高或过低的温度都会影响酶的
活动,从而影响叶绿素的合成。
? 叶片的衰老。叶片衰老时,叶绿素容易降解,数量减少,而类胡萝卜素比较稳定,所以
叶色呈现出黄色。
13.高O2浓度对光合过程有什么影响?
答:对于光合过程有抑制的作用。高的O2浓度,会促进Rubisco的加氧酶的作用,更偏向于进行光呼吸,从而抑制了光合作用的进行。 15.“霜叶红于二月花”,为什么霜降后枫叶变红?
答:霜降后,温度降低,体内积累了较多的糖分以适应寒冷,体内的可溶性糖多了,就形成较多的花色素苷,叶子就呈红色的了。
第四章 植物的呼吸作用
6.用很低浓度的氰化物和叠氮化合物或高浓度的CO处理植物,植物很快会发生伤害,试分析该伤害的原因是什么?
答:上述的处理方法会造成植物的呼吸作用的抑制,使得植物不能进行正常的呼吸作用,为植物体提供的能量也减少了,从而造成了伤害的作用。 7.植物的光合作用与呼吸作用有什么关系? 相对性 物质代谢 能量代谢 主要环境因素 场所 光合作用 合成物质 储能过程:光能-化学能 光合电子传递、光合磷酸化 光、CO2 叶绿体 呼吸作用 分解物质 放能过程:化学能-ATP/NADPH 呼吸电子传递、氧化磷酸化 温度、O2 所有活细胞 相关性:
? 载能的媒体相同:ATP、NADPH。
? 物质相关:很多重要的中间产物是可以交替使用的。
? 光合作用的O2可以用于呼吸作用;呼吸作用的CO2可以用于光合作用。 ? 磷酸化的机制相同:化学渗透学说。 8.植物的光呼吸和暗呼吸有哪些区别? 代谢途径 底物 发生条件 发生部位 暗呼吸 葡萄糖,新形成或储存的 光、暗处都可以进行 胞质溶胶和线粒体 光呼吸 乙醇酸,新形成的 光照下进行 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 高O2促进,高CO2抑制 光合磷酸化 光能 水的光解 水--NADP 类囊体膜 内膜》外膜 光 氧化磷酸化 化学能 底物氧化脱氢 NADPH---O2 线粒体内膜 外膜》内膜 O2和温度 糖酵解、三羧酸循环等途径 乙醇酸代谢途径 对O2和CO2浓度反应 无反应 9.光合磷酸化与氧化磷酸化有什么异同? 驱动能量 H、e的来源 H、e的传递方向 场所 H梯度 影响因素 相同点:使ADP与pi合成ATP。 10.分析下列的措施,并说明它们有什么作用? 1) 将果蔬贮存在低温下。
2) 小麦、水稻、玉米、高粱等粮食贮藏之前要晒干。 3) 给作物中耕松土。
4) 早春寒冷季节,水稻浸种催芽时,常用温水淋种和不时翻种。 答:分析如下
1) 在低温情况下,果蔬的呼吸作用较弱,减少了有机物的消耗,保持了果蔬的质量。 2) 粮食晒干之后,由于没有水分,从而不会再进行光合作用。若含有水分,呼吸作用会消
耗有机物,同时,反应生成的热量会使粮食发霉变质。 3) 改善土壤的通气条件。
4) 控制温度和空气,使呼吸作用顺利进行。
11.绿茶、红茶和乌龙茶是怎样制成的?道理何在?
第六章 植物体内有机物的运输
1.植物叶片中合成的有机物质是以什么形式和通过什么途径运输到根部?如何用实验证明植物体内有机物运输的形式和途径?
答:形式主要是还原性糖,例如蔗糖、棉子糖、水苏糖和毛蕊糖,其中以蔗糖为最多。运输途径是筛分子-伴胞复合体通过韧皮部运输。
验证形式:利用蚜虫的吻刺法收集韧皮部的汁液。 蚜虫以其吻刺插入叶或茎的筛管细胞吸取汁液。当蚜虫吸取汁液时,用CO2麻醉蚜虫,用激光将蚜虫吻刺于下唇处切断,切口处不断流出筛管汁液,可收集汁液供分析。 验证途径:运用放射性同位素示踪法。
5.木本植物怕剥皮而不怕空心,这是什么道理?
答:叶片是植物有机物合成的地方,合成的有机物通过韧皮部向双向运输,供植物的正常生命活动。剥皮即是破坏了植物的韧皮部,使有机物的运输收到阻碍。
第七章 细胞信号转导
1.什么叫信号转导?细胞信号转导包括哪些过程?
答:信号转导是指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。包括四个步骤:第一,信号分子与细胞表面受体的相结合;第二,跨膜信号转换;第三,在细胞内通过信号转导网络进行信号传递、放大和整合;第四,导致生理生化变化。 2.什么叫钙调蛋白?它有什么作用? 答:钙调蛋白是一种耐热的球蛋白,具有148个氨基酸的单链多肽。两种方式起作用:第一,可以直接与靶酶结合,诱导构象变化而调节靶酶的活性;第二,与CA结合,形成活化态的CA/cam复合体,然后再与靶酶结合,将靶酶激活。 3.蛋白质可逆磷酸化在细胞信号转导中有什么作用?
答:是生物体内一种普遍的翻译后修饰方式。细胞内第二信使如CA等往往通过调节细胞内多种蛋白激酶和蛋白磷酸酶,从而调节蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程,进一步传递信号。 4.植物细胞内钙离子浓度变化是如何完成的?
答:细胞壁是胞外钙库。质膜上的CA通道控制CA内流,而质膜上的CA泵负责将CA泵出细胞。胞内钙库的膜上存在CA通道、CA泵和CA/H反向运输器,前者控制CA外流,后两者将胞质CA泵入胞内钙库。
第八章 植物生长物质
1.生长素是在植物体的哪些部位合成的?生长素的合成有哪些途径? 答:合成部位---叶原基、嫩叶、发育中种子
途径(底物是色氨酸)----吲哚丙酮酸途径、色胺途径、吲哚乙腈途径和吲哚乙酰胺途径。 2.根尖和茎尖的薄壁细胞有哪些特点与生长素的极性运输是相适应的? 答:生长素的极性运输是指生长素只能从植物体的形态学上端向下端运输。在细胞基部的质膜上有专一的生长素输出载体。
3.植物体内的赤霉素、细胞分裂素和脱落酸的生物合成有何联系。
4.细胞分裂素是怎样促进细胞分裂的? 答:CTK+CRE1——信号的跨膜转换——CRE1上的pi基团到组氨酸磷酸转移蛋白上——细胞核内反应蛋白——基因表达——细胞分裂
5.香蕉、芒果、苹果果实成熟期间,乙烯是怎样形成的?乙烯又是怎样诱导果实成熟的? 答:Met——SAM——ACC+O2——Eth(MACC)
诱导果实的成熟:促进呼吸强度,促进代谢;促进有机物质的转化;促进质膜透性的增加。 6.生长素与赤霉素,生长素与细胞分裂素,赤霉素与脱落酸,乙烯与脱落酸各有什么相互关系?
8.生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯在农业生产上有何作用?
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