自由水:距離膠粒較遠可以自由流動的水。 束縛水:靠近膠粒而被膠粒束縛,不易自由流動的水。
化學勢:在特定條件下,體係中每摩爾水具備的自由能。
水勢:每偏摩爾體積水的化學勢差,即體係中的水的化學勢與純水化學勢之差,再除以水的偏摩爾體積所得的商。
滲透勢:由於溶質顆粒的存在,降低了水的自由能,使其水勢低於純水水勢。
壓力勢:由於細胞壁壓力的存在而引起細胞水勢增加的值。
襯質勢:由於親水性物質和毛細管對自由水的束縛(吸附)而引起水勢降低值。
重力勢:水分因重力下移與相反力量相等時的力量。
質壁分離:植物細胞由於液泡失水而使原生質體和細胞壁分離的現象。
剛發生質壁分離時,水勢\\u003d0,滲透勢=壓力勢
當吸水飽和時,水勢\\u003d0,丨滲透勢丨\\u003d丨壓力勢丨
水分在植物生命活動中的作用:
是細胞質的主要組成成分
是代謝過程的反應物質
對物質吸收和運輸的溶劑
能保持植物的固有姿態
能調節植物體的溫度
滲透作用:水分從水勢高的係統通過半透膜,向水勢低的係統移動的現象。
吸脹作用:親水膠體吸水膨脹的現象。
代謝作用:細胞利用代謝能量使水分經過質膜進入細胞的過程。
蒸騰作用:水分以氣體狀態,通過植物體的表麵,從體內散失到體外的現象。
蒸騰作用的意義:
是植物對水分吸收和運輸的主要動力
礦物鹽類要溶於水中才能被植物吸收和在體內運轉
蒸騰作用能降低葉片的溫度,以免灼傷
有利於氣體交換,有利於光合作用
蒸騰速率:植物在一定時間內,單位葉麵積的蒸騰的水量。
蒸騰係數:植物製造累積1g幹物質蒸騰消耗的水分的克數。
蒸騰比率:植物蒸騰作用喪失的水分與光合作用同化CO2的物質的比值。
蒸騰拉力:由於蒸騰作用產生的一係列水勢梯度,使導管中水分上升的量。
根壓:由於植物根係生理活動而促使液流從根部上升的壓力。
傷流:從受傷或折斷的植物組織溢出液體的現象。
吐水:從沒受傷的葉片邊緣或尖端向外溢出液滴的現象。
內聚力學說:水分有較大的內聚力,足以抵抗張力,保證葉片至根的水柱不斷來解釋水分上分原因的學說。
質外體途徑:水分通過細胞壁,細胞間隙等沒有細胞質的部分移動。
共質途徑:水分從一個細胞的細胞質經過胞間連絲,移動到另一個細胞的細胞質,形成一個細胞質的連續體。
跨膜途徑:水分從一個細胞移動到另一個細胞,要兩次通過質膜,還要通過液泡膜。
徑向運輸:水分從土壤溶液中運輸至木質部導管的過程。
軸向運輸:水分在木質部導管向上運輸至植物頂部的過程。
氣孔運動:保衛細胞由於膨壓變化導致氣孔開放或關閉的運動。
氣孔運動的機理:
無機離子泵學說
保衛細胞滲透作用靠K+離子調節,光合磷酸化產生ATP,ATP是細胞質膜上的鉀-氫離子泵做功,使保衛細胞可以逆著與周圍表皮細胞之間的濃度差去吸收K+,降低保衛細胞內的水勢,氣孔張開,相反黑暗條件下氣孔關閉。
蘋果酸代謝學說
保衛細胞在光下進行光合作用,消耗CO2,使細胞內的PH值升高,活化PEP羧化酶,形成蘋果酸,蘋果酸解離產生的H+與表皮細胞的K+進行離子交換,蘋果酸維持K+的平衡,細胞內的水勢下降,從周圍細胞吸水,氣孔張開,當葉片由光轉入暗處,該過程逆轉。
澱粉糖轉換學說
保衛細胞在光下進行光合作用,消耗CO2,使細胞內的PH值升高,促使澱粉在磷酸化酶下水解為可溶性糖,導致細胞內水勢下降,從周圍細胞吸水,氣孔張開,相反黑暗條件下,氣孔關閉。
影響氣孔運動的因素:
光:通常氣孔在光下張開,暗中關閉,光促進氣孔開啟,是調節氣孔運動的主要環境信號。
溫度:氣孔隻有在一定溫度內才開放,在溫度範圍內,氣孔隨著溫度升高而增大。
水分:當缺水,氣孔減少開度或關閉,當水分充足,氣孔開放。
CO2濃度:低濃度促進張開,高濃度關閉。
植物激素和抗蒸騰劑:脫落酸抑製氣孔開放。
風:空氣的流動通過影響保衛細胞的水分丟失來控製氣孔開閉。
水分臨界期:植物對水分不足特別敏感的時期。
暫時萎蔫:蒸騰太大,降低蒸騰能消除水分虧缺,恢複原狀。
永久萎蔫:土壤缺乏可利用水,降低蒸騰不能消除水分虧缺,隻有澆水,才能恢複原狀。
永久萎蔫係數:植物剛發生永久萎蔫時,土壤存留的水分含量。
礦質營養:植物對礦物質的吸收、轉運和同化。
大量元素:植物需求量較大的元素,包括碳、氧、氫、氮、鉀、鈣、鎂、磷、硫等元素。
必需元素:在植物生長發育中作為
微量元素:植物需要量極微,稍多即發生毒害的元素。
灰分元素:將幹燥植物材料燃燒後,剩下不能揮發的元素。
根外營養(葉麵營養,根外追肥):指植物葉片吸收礦物質和小分子有機物如尿素、氨基酸等養分的過程。
必需礦質元素在植物體內的生理作用:
細胞結構物質的組成成分
植物生命活動的調節者,參與酶的活動
起電化學作用,即離子濃度的平衡,氧化還原,電子傳遞和電荷中和
作用細胞信號傳導的第二信使
植物必要元素的三條標準:
完成植物整個生長周期不可缺少的
在植物體內的功能是不能被其他元素代替的,植物缺乏該元素時會表現出專一的性狀,隻有補充這種元素才會消失
這種元素對植物體內所起的作用是直接的,而不是通過改變土壤理化性質,微生物生長條件等原因產生的間接作用
溶液培養法:在含有全部或部分營養元素的溶液中培養植物的方法,
生理酸性鹽:對於(NH4)2SO4類鹽,植物吸收NH4+較SO42-多而快,這種選擇吸收導致溶液變酸,故稱這種鹽類為生理酸性鹽。
生理堿性鹽:對於NANO3類鹽,植物吸收NO3-較Na+多而快,這種選擇吸收導致溶液變堿,故稱這種鹽類為生理堿性鹽。
被動吸收:轉運過程中順電化學梯度進行,不需要代謝供給能量。
主動吸收:轉運過程中逆電化學梯度進行,需要代謝供給能量。
缺素症狀:
N(老葉):存在:無機態氮(銨態氮和硝態氮),有機態氮。缺素:植株矮小、瘦弱,葉片發黃,產量低。
功能:是構成蛋白質的主要成分,參與能量代謝。是細胞質,葉綠素、細胞核和酶的組成成分。
P(老葉):存在:正磷酸鹽。缺素:生長緩慢,植物矮小,葉片紫紅色。
功能:參與糖類、蛋白質的代謝和運輸。是許多輔酶的組成成分。NADP+的組成成分,在ATP反應中起關鍵作用。
K(老葉):植株瘦弱易倒伏,葉片發黃,邊緣焦枯。 功能:對氣孔開放有調節作用。酶的活化劑。
Ca(幼葉):生長點異常,易裂果。 B(幼葉):花而不實,落花落果。 Zn(老葉):小葉叢生,白條症。
離子跨膜運輸的方式:
簡單擴散:溶質從高濃度區域跨膜移向低濃度區域的物理過程。
協助擴散:
通道運輸:當細胞外側某一離子濃度高於內側,離子就順著電化學梯度被動的單方向跨膜運輸進內側。
特點:1.選擇性 2.無明顯和現象
載體運輸:載體蛋白的活性部分首先於膜的一側與轉運物質結合,形成載體-轉運物質複合物,通過載體蛋白的構想變化,
將被轉運的物質暴露於膜的另一側,釋放出去。
特點:1.專一性 2.有被動運輸和主動運輸 3.有飽和現象
離子泵運輸:離子跨過生物膜需要代謝提供能量,逆電化學梯度向上進行運輸的方式。
特點:1.逆濃度跨膜運輸 2.具有選擇性 3.耗能運輸
初級主動運輸:植物細胞膜上由於H+-ATP酶所執行的主動運輸過程。其結果是建立跨膜的質子電化學勢梯度。
次級主動運輸:由H+-ATP酶活動所產生的的跨膜質子動力勢所驅動的其他無機離子或小分子有機物質跨膜運輸的過程。
胞飲作用:細胞通過膜的內陷從外界直接攝取物質進入細胞的過程。
特點:非選擇性吸收
植物吸收礦質元素的基本過程:
離子吸附在根部細胞表麵:通過離子交換吸附完成,不需要消耗能量,吸附速度快,同荷等價。
離子進入根的內部:1.質外體途徑 2.共質體途徑
離子進入導管或管胞:有被動擴散或主動過程。
植物吸收礦質元素有哪些特點:
對礦質元素和水分既有關又無關:無關表現在根係對礦質元素和水分的吸收不是同步進行的,二者的吸收是互相獨立的,兩者的吸收是相對的。有關表現在鹽分一定要溶解在水中,才能被根部吸收利用。並且根係吸收水分以被動吸收為主,吸收礦質元素以主動吸收為主。
離子的選擇吸收:指植物對同一溶液中不同離子或同一鹽分中的陰、陽離子吸收比例不同的現象。
單鹽毒害和離子拮抗:當植物培養在單一鹽溶液中,不久便會呈現不正常的狀態,最後整株死亡,這種現象稱為單鹽毒害。
在發生單鹽毒害的溶液中加入少量其他金屬離子,即能減弱或消除這種單鹽毒害,離子間的這種作用稱為離子拮抗。
影響根係吸收礦質元素的因素:
溫度:在一定範圍內,根係吸收礦質元素的速度,隨土溫的升高而加快,當超過一定溫度時,吸收速度反而下降。
通氣狀況:通氣良好的土壤吸收礦質元素速度快。
溶液濃度:在土壤溶液濃度低時,根係吸收礦質元素的速度,隨著濃度的增加而增加。
土壤PH值:一般陽離子吸收速率隨PH升高而加速,陰離子則相反。
誘導酶:植物本來不含有某種酶,但在特定外來物質的誘導下生成的酶。
生物固氮:某些微生物把空氣中的遊離氮固定轉化為含氮化合物的過程。
固氮微生物的類型:
共生固氮微生物:1.豆科植物共生的根瘤菌 2.水生蕨類紅萍共生的藍藻 3.非豆科植物共生的放射菌
自生固氮微生物:1.好氣細菌 2.嫌氣細菌 3.藍藻
固氮酶複合物的特性,並說明生物固氮的原理:
由鐵蛋白和鉬鐵蛋白組成,兩部分同時存在才具有活性
對O2高度敏感,很快被鈍化
能還原許多種底物
氨是固氮菌的固氮作用的直接產物,NH3的積累會抑製固氮酶複合物的活性
生物固氮的原理:
固氮是一個還原過程,要有還原劑提供電子,還原一份子N2為兩分子NH3,需要6個電子和6個H+,主要電子供體有丙酮酸,NADH,NADPH,H2等,電子載體有鐵氧還蛋白,黃素氧還蛋白等。
固氮過程需要能量,由於N2具有了三價鍵,打開它需要很多能量,大約每傳遞兩個電子需要4-5個ATP,整個過程至少要12~15個ATP
在固氮酶複合物的作用下把氮還原成氨
硝態氮進入植物體之後是怎樣運輸的?如何還原成氨?
植物吸收NO3-後,可從根中或枝葉中還原
在根中和枝葉中還原所占的比值,因不同植物及環境條件而異,如蒼耳根內無硝酸鹽的還原,根吸收的NO3-通過共質體中徑向運輸
即根的表皮→皮層→內皮層→中柱薄壁細胞→導管,然後再轉運到枝葉中被還原成氨,通過酶的催化形成氨基酸、蛋白質。
在光合細胞內,硝酸鹽還原為亞硝酸鹽是在催化下在細胞內完成;亞硝酸鹽還原為氨是亞硝酸還原酶催化下在葉綠體內完成。
需肥臨界期:作物在一生中對缺乏礦質最為敏感的時期,又稱植物營養臨界期。
最高生產效率:施肥對作物增產效果最好的時期,又叫植物營養最大效率期。(生殖生長時期)
臨界含量:獲得最高產量的最低養分含量。
需肥規律:1.不同作用需肥不同 2.同一作物不同生育期需肥不同
合理追肥的指標:1.形態指標:葉色、長勢、長相 2.生理指標:營養元素診斷、酰胺含量、酶的活性、葉綠素的含量
施肥增產的原因:1.增加光合麵積 2.提高光合能力 3.延長光合作用時間 4.促進物質運輸和分配 5.改良作物的生活環境
光反應(光合膜):必須在光下才能進行,由光引起的光化學反應。
暗反應(基質):在暗處或光下都能進行,由若幹酶所催化的化學反應。
光合單位:能用於光合作用的最小結構單位,由聚光色素和反應中心組成。
聚光色素:沒有光化學活性,隻有收集光能的作用,將光能聚集起來傳給反應中心色素。
P680:光合作用中光係統Ⅱ的作用中心色素分子,特征是吸收680nm的紅光,並進行光化學反應。
P700:光合作用中光係統Ⅰ的作用中心色素分子,特征是吸收700nm的光,是長波光反應,進行NADP的還原。
紅降:當光波波長大於685nm(遠紅光)時,雖然光量子仍被葉綠素大量吸收,但量子產額急劇下降的現象。
增益效應:在遠紅光的條件下,如補充紅光,則產額大增,比這兩種波長的光單獨照射的總和還多,因這兩波長的協同作用而增加的光合效率的現象。
希爾反應:離體葉綠體在光下所進行的分解水並釋放出氧氣的反應。
熒光現象:葉綠素溶液在透射光下呈綠色,在反射光下呈紅色。
高等植物葉綠體有哪些色素?他們的理化性質和光學性質有何異同?他們分布在那裏?
答:有葉綠素和類胡蘿卜素,葉綠素有葉綠素a和葉綠素b兩種,類胡蘿卜素有葉黃素和胡蘿卜素兩種。
葉綠素和類胡蘿卜素都不溶於水,而溶於有機溶劑。都能吸收可見光,都分布在類囊體膜上。
葉綠素吸收光譜最強區域有640~660nm的紅光部分和430~450nm的藍紫光部分;類胡蘿卜素最大吸收區域在400~500的藍紫光部分。
葉綠素能發生皂化反應,吸收光能後可發射熒光,因此在透射光下呈綠色,在反射光下呈紅色。
葉綠素:類胡蘿卜素\\u003d3:1 丨 葉綠素a:葉綠素b\\u003d3:1 丨 葉黃素:類胡蘿卜素\\u003d2:1
光合作用:綠色植物吸收陽光的能量,同化CO2和水,製造有機物並釋放氧氣的過程。
光合作用的意義:
把無機物變為有機物:植物通過光合作用製造有機物
積蓄太陽能量:把太陽光能轉變為化學能,貯存在有機物中
環境保護:植物吸收CO2,釋放氧氣,是大氣中的CO2和O2含量保持相對穩定
光合作用的總過程可分為哪幾個階段,試說明其過程及其發生的部位:
原初反應:包括光能的吸收,傳遞和轉化 ,將光能轉化為電能
電子傳遞和光和磷酸化:將電能轉化為活躍的化學能(ATP和NADPH)
碳同化:把活躍的化學能轉變為穩定的化學能(固定CO2和形成糖類)
前兩步反應發生在光合膜上,碳反應發生在基質中。
原初反應(光係統的反應中心):指光合作用中,葉綠素分子由受光激發到引起第一個光化學反應為止的過程。
原初反應的過程:
光能的吸收:光→聚光色素→反應中心色素
光能的傳遞:光在在色素間以共振傳遞方式傳遞
光能的轉換:激發態色素分子把激發能傳遞給原初反應受體