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8. 在植物细胞中，蔗糖和淀粉是怎样合成的？

光合作用中，在叶绿体间质中形成的磷酸丙糖经叶绿体被膜上的磷酸转运器与无机磷交换进入细胞质（见图7-7），磷酸二羟丙酮与磷酸甘油醛在醛缩酶催化下形成果糖－1,6－二磷酸（F-1,6-P），再由果糖－1,6－二磷酸酯酶催化水解形成果糖－6－磷酸（F-6-P），再在磷酸葡萄糖异构酶与变位酶催化形成葡萄糖－6－磷酸与葡萄糖－1－磷酸（G-1-P）。在UDPG焦磷酸化酶（UDP glucose pyrophosphorylase）催化下，形成UDPG和焦磷酸。UDPG是葡萄糖的转移体，可将葡萄糖转移到F-6-P上，形成蔗糖。

9. 给出一般植物光合作用光强曲线图并加以说明。

25T??CO2COT???2?20a?T??a11T???15¨|?CO2íˉ￡ìmol m-2s-1?3ao1??105a2113￥μ?￡¨CO2?üê?￡?CO2êí·?￡?￡°μo°??ü?ù?ê-502004006008001000üê??1a??￡¨|ìmol m-2s-1￡?图中曲线表示，植物在暗中不进行光合作用，可以测得呼吸释放的CO2量，随光强增

加，光合速率迅速上升，当达到某一光强，叶片光合速率等于呼吸速率时，即吸收的CO2与释放的CO2相等，此时测定表观光合速率为零，这时的光强称为光补偿点（light compensation point）。生长在不同环境中的植物光补偿点不同，一般来说，阳生植物光补

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偿点较高，约为10~20 mol·m·s；阴生植物的呼吸速率较低，其光补偿点也低，约为

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1~5 mol·m·s。所以在光强有限条件下，植物生存适应的一种反应是低光补偿点，即能更充分地利用低强度光。

10. 从光合作用机理上来讨论影响光合作用的各种环境因子。

在农业生产中，当选用一定品种后，光合速率主要受光照、CO2、温度、水分、矿质营养等环境因子的影响。

光对光合作用的影响：阳生植物的叶片厚，栅栏组织细胞长而且层数多，而阴生植物叶片较大且薄。阴生植物叶片叶绿体具有较大的基粒与更多的片层结构；每个反应中心含更多的叶绿素分子，有较高的叶绿素b/a比值；其PSII反应中心与PSI反应中心量为3:1，而阳生植物为2:1。阳生植物叶片叶绿体中含更多的可溶性蛋白，尤其是rubisco和叶黄素循环成份，因而能更充分利用同化化力、有更高的碳同化能力。

光合作用也与光质有关，在可见光谱范围内，不同波长的光的光合量子效率不同。由于叶绿体色素的吸收高峰在红光和兰紫光部分，所以在能量相等时，红光、兰光效率高于黄精品文档

精品文档 绿光。

11. 按功能列出与光合作用有关的矿质元素。

氮素营养状况不同的叶片的光合速率与其Rubisco的活性密切相关；

K+不足时会使Rubisco羧化活性降低。Ca2+直接与光合放O2有关，并且影响气孔的运动。

12. 在生产实践中如何应用光补偿点、光饱和点、CO2补偿点、CO2饱和点的知识？

植物的光补偿点和光饱和点随其它环境条件变化而变化。当CO2浓度增高时，光补偿点降低而光饱和点升高；温度升高时，光补偿点升高。植物的光补偿点和光饱和点显示了植物叶片对强光和弱光的利用能力，代表了植物的需光特性和需光量，即可利用光的上下限。在选用某地区栽培作物品种及正确选择间种、套作的作物以及林带树种搭配方面，在决定作物的密植程度方面有重要的参考价值。要想提高产量，从光量方面可考虑如何降低作物的光补偿点，而提高作物的光饱和点，以最大限度地利用日光能。

不同植物的CO2饱和点与补偿点不同，特别是C3植物和C4植物有较大的区别。一般C4

植物的CO2饱和点比C3植物低。C4植物的CO2补偿点也比C3植物低（图7-23）。如C3植物小

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麦的CO2补偿点约为50l·L左右；而C4植物玉米的CO2补偿点约0-l·L。因此，在低CO2浓度时，C4植物的光合效率高于C3植物。为什么C3植物与C4植物的CO2补偿点会有如此大的区别？主要在于他们固定CO2的羧化酶不同，C4植物的PEPC与叶肉细胞胞质中的HCO3－

的亲和力较高，而且经苹果酸形成而浓缩CO2，降低了维管束鞘细胞中的光呼吸，因而能更充分地利用低浓度CO2进行光合作用，所以CO2补偿点明显低于C3植物。

CO2补偿点也受其它环境因素的影响，在温度升高、光照较弱、水分亏缺等条件下，CO2

补偿点上升，光合作用下降。在温室栽培中，加强通风、增施CO2可防止植物出现CO2 “饥饿”；在大田生产中，增加有机肥，经土壤微生物分解释放CO2，能有效地提高作物的光合效率。

13. 冬季在温室中栽培蔬菜，采取哪些农业措施来提高植物的光合速率？

延长照光时间，适当增加光强。

14. 作物光能利用率不高的原因有哪些？怎样提高作物群体光能利率？

第八章 植物的呼吸代谢及能量转换

1、 什么是呼吸作用？测量植物呼吸作用的指标有哪些？

呼吸作用又称为呼吸代谢。植物的呼吸代谢是指植物以碳水化合物为底物，经过呼吸代谢途径降解，产生各种中间产物和能量，供给其他生命活动过程之需要。

呼吸作用的生理指标 呼吸商：呼吸底物在呼吸过程中所释放的CO2的量和吸收的O2的量间的比值称为呼吸商（respiratory quotient，简称R.Q.）：

放出的CO2摩尔数

呼吸商（R.Q.）＝—————————— ……………………………… 8.2 吸收的O2摩尔数 精品文档

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呼吸强度又称呼吸速率（respiratory rate），是指单位重量的呼吸材料，在单位时间内进行呼吸所消耗的O2或释放的CO2数量。

2、 植物如何进行淀粉和蔗糖的降解？

淀粉水解为葡萄糖过程涉及多种酶的催化，其中最主要有三种酶，即-淀粉酶、-淀粉酶和淀粉磷酸解酶。只有-淀粉酶可以作用于完整的淀粉粒。-淀粉酶随机地作用于直链淀粉和枝链淀粉的1,4-键使淀粉粒分解。对于直链淀粉-淀粉酶可以将其最终水解为含有两个葡萄糖的麦芽糖。-淀粉酶作用于淀粉的非还原端将淀粉水解为-麦芽糖。

淀粉磷酸解酶从淀粉的非还原端开始分解淀粉，产生葡萄糖-1-磷酸。

枝链淀粉的分枝是由各种去分枝酶（debranching enzyme）进行水解的。主要有三类：枝链淀粉酶（pullulanase）、异构淀酶（isoamylase）和限制性糊精酶（limit dextrinase）经这些酶作用脱去分支的淀粉可以进一步被淀粉酶或淀粉磷酸解酶分解。淀粉水解产生的麦芽糖经麦芽糖酶催化水解产生2分子的葡萄糖。

植物中淀粉分解为六碳糖的过程发生在叶绿体和淀粉体中。 在植物中蔗糖可以经两条途径分解。 细胞质中的蔗糖被蔗糖合成酶（sucrose synthase）分解。蔗糖合成酶利用UTP将蔗糖分解为果糖、UDP-葡萄糖和无机磷酸。蔗糖水解的另一途径是利用蔗糖酶（invertase）将蔗糖水解为果糖和葡萄糖。

3、 比较植物和动物的糖酵解和三羧酸循环，说明其不同之处。

4、 丙酮酸是如何进入线粒体并进行氧化反应的？

丙酮酸是通过丙酮酸转运器（pyruvate translocator）输入线粒体基质的。丙酮酸进入线粒体基质后，经丙酮酸脱氢酶系催化，氧化脱羧产生NADH、CO2和乙酸；乙酸通过硫酯键与辅酶A（CoA）结合，形成乙酰辅酶A。

5、 什么是氧化磷酸化？氧化磷酸化的基本过程是如何进行的？

6、 什么是交替途径，它是如何进行的？

除了NADH和FADH2的电子传递途径之外，大多数植物具有交替途径（alternative pathway），进行氧的还原。这一途径对氰化物、迭氮化物和一氧化碳等抑制NADH和FADH2的电子传递途径的抑制剂不敏感。因此也称抗氰呼吸或氰不敏感呼吸、抗霉素A不敏感呼吸、氧肟酸敏感呼吸等等。

一般认为，交替途径与NADH和FADH2的电子传递途径的分支点在泛醌。由于正常的NADH和FADH2的电子传递途径从泛醌往下主要是一些细胞色素电子载体，因此也可将之称为细胞色素途径（cytochrome pathway）。而在交替途径中，电子可能从泛醌传递给一种黄素蛋白，然后通过交替氧化酶再传递到氧

7、 植物体中有哪些非线粒体的末端氧化体系？

多酚氧化酶，抗坏血酸氧化酶，过氧化物酶和过氧化氢酶，乙醇酸氧化酶体系。

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8、 什么是化学渗透学说？

化学渗透学说认为：电子载体在线粒体内膜的几何分布使得当电子进行传递时，质子会跨膜进行转移，从线粒体基质转移到膜间隙。由于线粒体膜对质子是不通透的，因此可以建立起跨膜的质子电化学势梯度（proton electrochemical gradient），或者也可以称为质子动势（proton motive force）：

△P＝△E－Z△pH …………………………………………… 8.5

其中△E为跨线粒体内膜的电位差，内膜外为正而内膜内为负；Z＝2.303RT/F（在25℃时约为59）；△pH为跨膜的质子浓度差（pH差）。

9、 ATP是如何合成的？

结合转化机制认为：在ATP的合成过程中，主要耗能的步骤是ATP的释放，而非ATP高能键的形成；亚基上有核苷酸的结合位点并具有开放（open）、松弛（loose）和紧张（tight）三种构象，F1的3个亚基分别处于不同的构象，并分别对应于底物（ADP和Pi）的结合、产物形成和释放等过程；当质子顺质子电化学梯度通过时，会引起亚基的旋转，结果引起3个亚基构象的依次转化，完成ADP和Pi的结合，ADP和Pi的高能磷酸键的合成，并使ATP得以从催化复合体上释放。

10、植物的呼吸代谢途径有哪些调控位点？

第十章 韧皮部运输与同化物分配

1、如何证明植物体中的同化物运输是通过韧皮部运输的？

早期植物学家所做的树皮环割的观察。由于树木的韧皮部在树的树皮部分而木质部在树的树干部分，如果将树木或枝条茎部的一圈树皮用手术完全除去，这样韧皮部就会被完全截断而木质部依然畅通。被环割的树或枝条通常可以在相当长时间内正常生活，环割以上的叶的蒸腾照常进行，但是环割以下部位的树皮逐渐枯竭死去，而环割以上部位的树皮则仍然健康，在环割部位上方的树皮会逐渐膨大起来，这是由于在树叶中生产的同化物的运输被阻断并在环割处积累所致。据此可以推测光合作用生产的同化物主要是在韧皮部中进行运输的。

利用放射性同位素示踪的方法可以更加精确地证明同化物是在韧皮部进行运输的。带放射性同位素的物质可以通过多种途径引入植物体内，例如可以在叶面或切除叶片的叶柄直接饲喂带有放射性同位素的蔗糖，也可以用含有放射性碳同位素的CO2饲喂特定叶片，利用植

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物光合作用固定CO2将放射性同位素引入植物体内。比较常用的方法是饲喂C同位素CO2

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的方法。经植物叶光合作用固定CO2的作用，放射性同位素C被转化到光合同化物中，因此光合同化物的运输可以通过对其放射性的监测进行研究。对于同位素的监测有放射性测定仪和放射性自显影等方法。利用放射性同位素的方法已经证明同化物的运输是在植物韧皮部进行的。

2、筛管和伴胞各有哪些类型，它们各有哪些形态解剖上的特征？

被子植物的筛管分子是高度分化的细胞。成熟的筛管分子是细长的筒状细胞，直径约20～40m，长度为100～500m。成熟筛管分子中缺少许多正常细胞具有的细胞器，例如细胞核、高尔基器、液泡、核糖体以及微管和微丝等，但是筛管分子仍然有一些线粒体和滑面内精品文档

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质网。筛管分子首尾相接串联在一起形成一个“管道”，称为筛管(sieve tube)。筛管中筛管分子的端壁上形成多孔的特化筛域叫筛板(sieve plate)。筛板是在筛管分子分化过程中逐步形成的。在筛管分子的分化过程中，相邻筛管分子间胞间连丝扩大，胞间连丝扩大的部位会发生胼胝质的沉积并逐步突破细胞壁的中胶层形成穿孔，即筛孔。筛孔的孔径可达0.5m或更宽，筛孔面积约占筛板总面积的50%。

裸子植物中的筛分子是筛胞。筛胞的特化程度不如被子植物的筛管分子。筛胞也是细长的筒形细胞，长度可达1mm，筛胞的两端成斜面，不具备筛板，筛孔区通常在两侧。筛胞中没有P-蛋白存在。由于筛胞间没有直接的通道相连，因此同化物在裸子植物筛胞内的运输机制可能与被子植物筛管分子的运输机制完全不同。

在成熟叶片的小叶脉伴胞至少具有三种类型，普通伴胞(ordinary companion cell)、转移细胞(transfer cell)和中间细胞(intermediary cell)

普通伴胞 普通伴胞具有叶绿体，叶绿体中有发育完好的类囊体。普通伴胞除了与筛管分子之间有大量胞间连丝之外，在其他部位很少有胞间连丝。这些细胞中的物质必须通过质外体途径进入伴胞，再进一步进入筛管。

转移细胞 转移细胞与普通伴胞类似，也仅与筛管分子间具有大量胞间连丝，但是转移细胞具有另一个显著的特征，即转移细胞的细胞壁向内形成许多指状内突，特别是那些不与筛管分子相邻的壁。细胞壁的这种内突使转移细胞与质外体空间的接触面积极为扩大，增加了细胞跨膜运输的能力。

中间细胞 中间细胞的叶绿体不含淀粉，类囊体常发育不完全，细胞中有大量的小液泡。中间细胞最重要的特征是与周围细胞，特别是和鞘细胞间有大量的胞间连丝相联系。因此中间细胞的功能是通过共质体途径吸收溶质。

3、P－蛋白是指哪一类蛋白，它们的可能功能是什么？

P-蛋白在筛管分子中可以有多种存在形式，例如管状、丝状、颗粒状、结晶状等等，这些存在形式往往与植物种类和筛管分子的成熟程度相关。在幼嫩的筛管分子中，P-蛋白在细胞质中形成扭曲盘绕的球形或纺锤形蛋白结构，称为P-蛋白体(P-protein body)。细胞成熟后，P-蛋白形成管状或丝状的结构。

P-蛋白的功能可能是防止筛管中汁液的流失。在筛管中通常需要维持较大的压力用于筛管的集流运输。当筛管发生破裂或折断时，筛管内的压力会将筛管汁液挤出筛管因而造成营养物质的流失，如果不把受伤的筛管堵住，植物就可能会因“血流不止”而死亡，因此，筛管的及时堵漏是很重要的。在筛管发生断裂时，P-蛋白会随汁液流动并在筛板处堵塞通道从而防止汁液的进一步流失。

4、什么是同化物运输的源和库，源库间的同化物运输存在哪些规律？

源(source)是指生产同化物以及向其他器官提供营养的器官，例如绿色植物的成熟叶片、种子萌发时的子叶或胚乳组织；而库(sink)是指消耗或积累同化物的接纳器官，例如幼叶、根、花、果实、种子等。“源”和“库”是相对的概念。

源库运输的规律

1) 就近运输；2) 向生长中心运输；3) 优先在有维管束相连接的源库间运输；4) 维管束的并接(anastomosis)。

5、什么是压力流动学说？有哪些研究证据支持该学说？

压力流动学说认为筛管的液流是靠源端和库端渗透势所引起的膨压差所建立的压力梯度来推动的。在源端韧皮部进行溶质的装载，溶质进入筛管分子后细胞渗透势下降同时水势也精品文档