1、综合练习试卷 96 及答案与解析一、名词解释题1 光稳态平衡(photostationary equilibrium)2 三指图案(three finger pattern)3 向重性(gravitropism)4 感震性(seismonasty)5 生物钟(biological clock)6 信号转导(signal transduction)7 受体(receptor)8 配基(ligand)9 G 蛋白(G protein)10 蛋白激酶(protein kinase，PK)二、简答题11 植物细胞的水势由哪些组分组成?12 一植物组织细胞的 s 为-08 MPa， p 为 01 MPa
2、，在 27时，将该组织放入03mol.L -1 的蔗糖溶液中，问该组织的重量或体积是增加还是减小?13 3 个相邻细胞 A、B、C 的 s、 p 如下表，这 3 个细胞的水势各为多少?用箭头表示出这 3 个细胞之间的水分流动方向。14 简述影响根系吸水的土壤条件。15 气孔开闭机理如何? 植物气孔蒸腾是如何受光、二氧化碳浓度和温度调节的?16 常用的作物灌溉的生理指标有哪些?17 试述光敏色素的分子种类和构型，及其构型变化与生理作用的可能关系。18 光如何对植物的生长发育发生作用?三、解答题19 说出下列符号的中文名称并简要叙述其功能或作用Pfr20 说出下列符号的中文名称并简要叙述其功能或作
3、用LFR综合练习试卷 96 答案与解析一、名词解释题1 【正确答案】 指在某种光照条件下光敏色素的 Pr 和 Pfr 相对含量具有一定比值的现象。【知识模块】 综合2 【正确答案】 指蓝光受体的作用光谱在 400500 nm 区域内有相邻的 3 个峰，形似排列在一起的食指、中指和无指三指构成的图案。用三指图案可判定一个光控反应是否有蓝光受体的参与。【知识模块】 综合3 【正确答案】 指感受重力刺激，并在重力矢量方向上发生生长反应的现象，也称为向地性。根有正向重性，茎有负向重性。【知识模块】 综合4 【正确答案】 指由于机械刺激而引起的植物运动。【知识模块】 综合5 【正确答案】 指生命活动中内
4、源性节奏的周期变化现象，亦称为生理钟(physiological clock)。由于这种内源性节奏的周期接近 24h，因此又称为近似昼夜节奏(circadian rhythem)。【知识模块】 综合6 【正确答案】 受体细胞通过受体接收胞外信号，将胞外信号转变为胞内信号，并经一系列胞内信号转导途径的传导和放大，控制相关基因表达和引起特定的生理反应，这种从细胞受体感受胞外信号，到引起特定生理生化反应的一系列信号转换过程和反应机制称为信号转导。【知识模块】 综合7 【正确答案】 存在于细胞表面或细胞内部，能感受信号或与信号分子特异结合，并能引起特定生理生化反应的生物大分子。【知识模块】 综合8 【
5、正确答案】 指与受体特异结合的化学信号分子。【知识模块】 综合9 【正确答案】 即 GTP 结合蛋白(GTP binding protein)，是细胞内一类具有重要生理调节功能的蛋白质，参与细胞信号转导过程的 G 蛋白主要有小 G 蛋白和异三聚体 G 蛋白，其中异三聚体 G 蛋白由 、 和 3 个不同亚基组成。【知识模块】 综合10 【正确答案】 指催化蛋白质发生磷酸化反应的酶，它可对底物蛋白质的特定氨基酸残基进行磷酸化修饰，参与多种信号转导过程，如催化相应蛋白的磷酸化，调控细胞内酶、离子通道、转录因子等的活性，从而引起相应的反应。【知识模块】 综合二、简答题11 【正确答案】 植物细胞的水势
6、主要由溶质势( s)、压力势( p)和衬质势( m)3 个组分组成。 细胞的水势公式为： 细胞 =s +m +p。溶质势是指植物中含有大量溶质，由于溶质颗粒的存在而引起细胞水势降低。溶质的质点数愈多，细胞液的溶质势就越低。压力势是指外界如细胞壁对细胞的压力而使细胞水势改变的值，压力势一般为正值。衬质势是指由于细胞中的亲水物质对自由水的束缚而引起水势降低的值。由于具有中央液泡的细胞含水量很高，衬质吸附水后，衬质势趋于 0，可忽略不计。因此有液泡的成熟细胞的水势公式为： 细胞 =s +p。 高处的水比低处的水具有较高的水势，研究水分在高大植物体内的运动时，应将重力势作为水势的一个组分。重力势( s
7、)指由于重力的存在使体系水势增加的数值。但在细胞间和小型植物内部的水分运动时，重力势往往忽略不计。【知识模块】 综合12 【正确答案】 细胞的水势 w=s+p =-08 MPa+01MPa=-0 7 MPa 蔗糖溶液的水势吼溶液=-icRT=-0 3 mol.L -100083 L.MPa.moL -1.K-1(273+27)K =-0747 MPa 由于细胞的水势 蔗糖溶液的水势，因此细胞放入溶液后会失水，使组织的重量减少，体积缩小。【知识模块】 综合13 【正确答案】 最终 C 细胞的水分流向 A 细胞，直至 3 个细胞的水势相等。【知识模块】 综合14 【正确答案】 (1)土壤水分状况土
8、壤中的毛管水是植物吸收水分的主要来源。通常土壤含水量为田间持水量的 70左右时，最适宜根系吸水。当土壤缺少可利用的水分时，植株会发生萎蔫。 (2)土壤温度在一定温度范围内，根系吸水速率随土温的升高而加快。低温下水的黏度增加，扩散阻力加大；根系代谢活动减弱，主动吸水降低；根系生长缓慢，影响吸水面积增加。高温加速根的老化，使酶蛋白变性失活。骤然降温会使根系吸水减少，引起萎蔫。 (3)土壤通气状况土壤中水分适宜、氧气充足，可促进根系有氧呼吸，增加主动吸水，也有利于根系的生长和吸水面积的扩大。如果土壤板结或水分过多、氧气不足、CO 2 积累，影响根系的正常呼吸，影响水肥吸收，还会因无氧呼吸累积较多的酒
9、精而使根系受到毒害。 (4)土壤溶液浓度土壤溶液浓度高时水势低，根系无法吸水甚至发生水分的反渗透，出现烧苗现象。【知识模块】 综合15 【正确答案】 气孔运动是由于保卫细胞的膨压变化引起的。关于气孔运动机理的主要学说有 K+泵学说、苹果酸代谢学说、淀粉一糖转化学说等。 (1)无机离子泵学说(又称 K+泵学说) 保卫细胞质膜上存在着 H+-ATP 酶，有着质子泵的作用，它可被光激活，水解 ATP，产生的能量将 H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞内的 pH 升高，电势变低。在 H+电化学势梯度的驱动下，钾离子从周围细胞经保卫细胞质膜上的内向 K+通道进入保卫细胞， K+浓度增加，水势降低
10、，水分进入，气孔张开。在 K+进入保卫细胞的同时，还伴随着等量负电荷的阴离子(如氯离子和苹果酸根)进入，以保持保卫细胞的电中性。暗中，光合作用停止，H +-ATP酶停止做功，保卫细胞的质膜去极化，以驱使 K+经外向 K+通道向周围细胞转移，并伴随着阴离子的释放，导致保卫细胞水势升高，水分外移，气孔关闭。 (2)苹果酸代谢学说保卫细胞内淀粉和苹果酸之间存在一定的数量关系。光下，保卫细胞内CO2 被利用，pH 上升至 8085，活化了细胞质中的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，它催化由淀粉降解产生的磷酸烯醇式丙酮酸与 HCO3-结合形成草酰乙酸，并进一步被 NADPH 还原为苹果酸。苹果酸解离为 2H+和苹
11、果酸根，在 H+-K+泵的驱使下，H+与 K+交换，苹果酸根进入液泡和 Cl-共同与 K+在电学上保持平衡。同时，苹果酸的存在还可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，苹果酸含量减少。 (3)淀粉糖转化学说该学说认为，气孔运动与保卫细胞中淀粉和糖之间的相互转化有关。淀粉转化为可溶性糖时渗透势降低，气孔张开；可溶性糖转化为淀粉时渗透势上升，气孔关闭。这一学说曾被广泛接受，但由于钾离子在气孔运动中作用的发现，使得这一学说被忽视。最近的研究结果表明，蔗糖在保卫细胞渗透调节的某些阶段起着重要的渗透溶质的作用。 气孔蒸腾显著受光、CO 2 和温度等因素的调节。 光是影响气孔运动的
12、主要环境因素。多数植物的气孔在光下张开，在暗中关闭。光促进气孔开启的效应有两种，一种是通过光合作用发生的间接效应；另一种是通过蓝光受体感受光信号活化质膜 H+-ATP 酶，将质子泵出细胞，对气孔开启直接的效应。 低浓度 CO2 促进气孔张开，高浓度 CO2 促使气孔关闭(无论光下还是暗中都是如此)。可能原因是：高浓度 CO2 会使质膜透性增加，导致 K+泄漏，消除质膜内外的溶质势梯度；同时高浓度 CO2 使细胞内酸化，影响跨膜质子浓度差的建立。 气孔开度一般随温度的上升而增大。在 30左右气孔开度最大，超过 30或低于 10，开度变小或关闭。高温使水分散失加快、呼吸升高，导致叶内 CO2 浓度
13、增高，气孔关闭。【知识模块】 综合16 【正确答案】 叶片是反映植株生理变化最敏感的部位，叶片的相对含水量、渗透势、水势、细胞汁液浓度和气孔开度等均可作为灌溉的生理指标。植物体水分失去平衡时，叶片的含水量下降，溶质势下降、水势下降、细胞汁液浓度升高、气孔开度减小甚至关闭。当有关生理指标达到临界值时，就应及时灌溉。【知识模块】 综合17 【正确答案】 光敏色素的分子种类：在拟南芥等植物中有 phy A、phy B 、phy C、phy D 和 phy E 5 种光敏色素，它们的基本结构和功能区相似，由生色团和脱辅基蛋白组成，脱辅基蛋白有 N 端功能区与 C 端功能区。 phy A 属类型光敏色素
14、(type phytochrome，P )，光不稳定型，主要存在黄化组织中，含量高；phy B、phy C、phy D 和 phy E 属类型光敏色素(type Phytochrome，P)，光稳定型，主要存在于绿色组织中，含量低。光敏色素的分子构型：光敏色素单体有两种可以互相转化的构型：红光吸收型(Pr)和远红光吸收型(Pfr) 。普遍认为，Pr 型是光敏色素的生理钝化形式；Pfr 型是光敏色素的生理活化形式。照射白光或红光后，Pr 型转化为 Pfr 型；相反，照射远红光使 Pfr 型转化为 Pr 型。Pr 比较稳定，Pfr 比较不稳定。在黑暗条件下，Pfr 也会逆转为 Pr，降低 Pfr
15、浓度。但其逆转速率较光转换速率慢，且受温度、pH 和化学物质等的影响。较高的温度和较低 pH 可以加快暗逆转。光敏色素构型变化与生理作用的可能关系：在 Pr 和 Pfr 发生光转换时，由生色团吸收光，其吡咯环 D 的 C14 与 C15 之间发生单键旋转，C15 与 C16 之间进行顺反异构化，四吡咯环构象的变化也会带动脱辅基蛋白质结构变化。推测：光敏色素在 Pr 型时，生色团遮盖脱辅基蛋白的疏水表面，光敏色素分子处于钝化状态。当Pr 型向 Pfr 型转化时，因生色团移位与变构，脱辅基蛋白的疏水表面比 Pr 暴露得多些，这就使 Pfr 分子易于与其他分子发生作用，可引起快速的生理反应。另外，由
16、于脱辅基蛋白在链合区会跟随生色团的变构发生结构变化，使得光敏色素 C 端的 NLS 暴露出来，最终导致光敏色素分子有选择地从细胞质向细胞核转移。光敏色素一旦进入细胞核，便与很多核定位的转录因子相互作用，从而启动基因的表达。由此可见，光敏色素的一个重要功能就是作为一个光激活开关来调节基因的表达。【知识模块】 综合18 【正确答案】 光对植物生长发育的影响有两种作用，一是间接作用，二是直接作用。(1)间接作用 即为光合作用提供辐射能，合成光合产物供生长发育需要。它是通过光合色素吸收传递光能，在反应中心发生光化学反应，把光能转化电能，进而形成同化力，并经过一系列的生化反应将同化力转变成化学能，储藏在
17、光合产物中。(2)直接作用 指光控发育作用，即光对植物形态建成的作用。如光控种子萌发、黄化苗转绿、光控植株形态、向光性生长、气孔运动、芽的休眠与萌发、花芽分化以及器官衰老等都受光的控制。这种光控发育作用，光是以信号对植物发生作用，首先光信号要被植物体中光受体感受，然后通过信号转导将光信号转变成细胞内第二信使，由第二信使启动生理代谢或诱发基因表达，进而控制细胞的分裂、分化与生长，并最终汇集到器官发育和形态建成上。总之，由植物的光合色素与光受体分别或交替吸收自然光照，进行光能转化或信号转导，共同调节植物的物质与能量代谢，控制植物的生长发育。【知识模块】 综合三、解答题19 【正确答案】 光敏色素的远红光吸收型(far-red light-absorbing form)，为吸收远红光的生理活化型。Pfr 型吸收红光可以转化为无生理活性的 Pr 型。【知识模块】 综合20 【正确答案】 光敏色素的低光量反应(low fluence response)的类型，在光量达到10mol.m -2 才会发生，到了 1 000mol.m-2 达到饱和。需光种子萌发是典型的低光量反应。低光量反应可被一个短暂的红闪光诱导，并可被随后的远红光照射所逆转。【知识模块】 综合
