气孔运动及其影响因素

1.植物体内水分存在的形式与植物代谢强弱抗逆性有何关系？水在植物体内以束缚水和自由水两种形态存在。

束缚水是被原生质组分吸附，不能自由移动的水分。

自由水是不被原生质组分吸附，可自由移动的水分。

自由水/束缚水比值较高时，职务代谢活跃，但抗逆性差；比值较低时，代谢活性低，抗逆性强。

2.试述气孔运动的机制及其影响因素。

气孔运动实质：渗透调节保卫细胞。

一切影响气孔保卫细胞水势下降的条件都促使气孔张开。

气孔运动是一个非常复杂的问题，其调控涉及内在节律，以及外部因素。

气孔运动有一种内生近似昼夜节律，即使置于连续光照或黑暗之下，气孔仍会随一天的昼夜交替而开闭，这种节律可维持数天。

气孔蒸腾的速率受到内外因素的影响。

外界条件中以光照为主，内部因素中以气孔调节为主。

外部因子主要包括CO2,光,温度,叶片含水量,风,植物激素等。

3.水分的生理生态作用。

水对植物的生命活动有极重要的生理生态作用。

生理作用：水是原生质的主要组分；水直接参与植物体内重要的代谢过程；水是物质吸收,运输的良好介质(介电常数高)；水保持植物的固有姿态；细胞的分裂和生长需要足够的水。

生态作用：调节植物体内(高比热,高汽化热)；水对可见光有良好的通透性；水可调节植物的生存环境。

4.试述根系吸收矿质元素的特点,主要过程及其影响因素。

特点：对矿质元素和水分的相对吸收,离子的选择性吸收,单盐毒害和离子对抗。

主要过程：离子被吸附在根细胞表面-非代谢性交换吸附,离子进入根部内部,离子进入导管。

影响因素：土壤温度,土壤通气状况,土壤溶液的浓度,土壤溶液的PH值,土壤水分含量,土壤颗粒对粒子的吸附,土壤微生物,土壤中离子的相互作用。

5.氮磷钾三大元素生理功能，缺氮症。

氮：能使植物叶子大而鲜绿,使叶片减缓衰老,营养健壮,花多,产量高。

磷：能使作物代谢正常,植株发育良好,同时提高作物的抗旱性以及抗寒性,提早成熟。

钾：能使植物的光合作用加强,茎秆坚韧,抗伏倒,使种子饱满。

微专题5气孔与细胞代谢[知识必备]气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。

通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。

气孔的运动可以影响光合作用、细胞呼吸及蒸腾作用。

1.气孔的结构及分布气孔由两个肾形的保卫细胞(内含叶绿体)构成。

气孔一般分布在陆生植物如阳生植物下表皮，浮水植物只在上表皮分布。

2.气孔的开闭植物气孔的开闭运动关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。

由于保卫细胞的内外壁厚度不一样，当保卫细胞吸水膨胀时，较薄的外壁就会伸长，细胞向内弯曲，于是气孔就张开；当保卫细胞失水时，气孔就关闭了。

3.调节气孔开闭的因素(1)光植物气孔一般是按昼夜节律开闭：白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分损失。

(2)CO2浓度低浓度CO2气孔开启。

(3)含水量干旱或蒸腾过强失水多气孔关闭。

(4)植物激素细胞分裂素促进气孔开放，而脱落酸却引起气孔关闭。

[对点小练]1.(2019·全国卷Ⅰ，29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。

回答下列问题。

(1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力________。

(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是___________________________________________________。

(3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA 引起的。

请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。

要求简要写出实验思路和预期结果。

答案(1)增强(2)降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。

预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。

将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA 处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。

植物之气孔气孔器是由植物叶片表皮上成对的保卫细胞以及之间的孔隙组成的结构，常称之为气孔，是植物与外界进行气体交换的门户和控制蒸腾的结构。

保卫细胞区别于表皮细胞是结构中含有叶绿体，只是体积较小，数目也较少，片层结构发育不良，但能进行光合作用合成糖类物质。

1 气孔的分布不同植物的叶、同一植物不同的叶、同一片叶的不同部位(包括上、下表皮)都有差异，且受客观生存环境条件的影响(见下表所举例子)从表中数据可看出，浮水植物只在上表皮分布，陆生植物叶片的上下表皮都可能有分布，一般阳生植物叶下表皮较多。

2 气孔的类型双子叶植物的气孔有四种类型：①无规则型，保卫细胞周围无特殊形态分化的副卫细胞；②不等型，保卫细胞周围有三个副卫细胞围绕；③平行型，在保卫细胞的外侧面有几个副卫细胞与其长轴平行；④横列型，一对副卫细胞共同与保卫细胞的长轴成直角.围成气孔间隙的保卫细胞形态上也有差异，大多数植物的保卫细胞呈肾形，近气孔间隙的壁厚，背气孔间隙的壁薄；稻、麦等植物的保卫细胞呈哑铃形，中间部分的壁厚，两头的壁薄。

3 气孔的开闭机理当肾形保卫细胞吸水膨胀时，细胞向外弯曲，气孔张开，而保卫细胞失水体积缩小时，壁拉直，气孔关闭；哑铃形保卫细胞吸水时两头膨胀而中间彼此离开，气孔张开，失水时两头体积缩小中间部分合拢，气孔关闭。

可见气孔运动的原因主要是保卫细胞吸水膨胀引起的。

4 影响气孔运动的主要因素4．1 光照引起的气孔运动保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，利用CO2，使细胞内pH值增高，淀粉磷酸化酶水解淀粉为磷酸葡萄糖，细胞内水势下降．保卫细胞吸水膨胀，气孔张开；黑暗里呼吸产生的CO2使保卫细胞的pH值下降，淀粉磷酸化酶又把葡萄糖合成为淀粉，细胞液浓度下降，水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭。

保卫细胞的渗透系统也可由K 来调节。

光合作用光反应(环式与非环式光合磷酸化)产生ATP，通过主动运输逆着离子浓度差吸收K ，降低保卫细胞水势，吸水使气孔张开。

气孔运动的机理假说植物是自然界中最为神奇的生命体之一，它们能够通过光合作用将阳光转化为能量，从而生长繁衍。

而气孔则是植物体内的一个重要器官，它们能够调节植物的水分和气体交换，是植物生长发育的关键。

那么，气孔是如何运动的呢？下面我们来探讨一下气孔运动的机理假说。

一、气孔的结构气孔是植物叶片表皮上的微小开口，由两个肾形的气孔器官和一个连接它们的细胞所组成。

气孔的开合是由两个肾形气孔器官的运动所控制的，它们之间的运动是由气孔细胞的膨胀和收缩所引起的。

二、气孔运动的影响因素气孔的开合受到多种因素的影响，其中最主要的是光照、温度、湿度和二氧化碳浓度。

在光照充足的情况下，气孔会打开以便进行光合作用，而在光照不足的情况下，气孔则会关闭以减少水分蒸发。

温度和湿度也会影响气孔的开合，当温度升高或湿度降低时，气孔会关闭以减少水分蒸发。

而二氧化碳浓度则会影响气孔的开合速度，当二氧化碳浓度升高时，气孔会打开以便进行光合作用。

三、目前，气孔运动的机理还没有完全被揭示。

但是，有一种被广泛接受的假说是“液压假说”。

这个假说认为，气孔的开合是由气孔细胞内的液压力所控制的。

当气孔细胞内的液压力升高时，气孔会打开；当液压力降低时，气孔则会关闭。

液压力的升降是由气孔细胞内的离子浓度和水分浓度的变化所引起的。

另外，还有一种假说是“蛋白质假说”。

这个假说认为，气孔的开合是由气孔细胞内的蛋白质所控制的。

当气孔细胞内的蛋白质发生变化时，气孔会打开或关闭。

这个假说目前还需要更多的实验证据来证实。

总之，气孔运动的机理是一个复杂的过程，需要多种因素的协同作用。

未来，我们还需要更多的研究来揭示气孔运动的机理，从而更好地理解植物的生长发育。

植物生理学思考题及答案第一章1.植物细胞和土壤溶液水势的组成有何异同点？答案：2一个细胞放在纯水中水势和体积如何变化？答案：水势升高，体积变大。

3植物体内水分的存在形式及其与植物代谢强度、抗逆性有何关系？答案：存在形式：束缚水，自由水；与植物代谢强度、抗逆性关系：自由水与束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但抗逆性差；反之，代谢活性低，但抗逆性较强。

4.气孔运动的机制及其影响因素。

答案：机制：淀粉-糖转化学说，无机离子吸收学说，苹果酸代谢学说；影响因素：凡能影响光合作用和叶子水分状况的各种因素：①光照（主要因素）②温度③二氧化碳（影响显著）④叶片含水量。

5水分进出植物体的途径及动力。

答案：途径：质外体途径，跨膜途径，共质体途径；动力：①上端原动力—蒸腾拉力；②下端原动力—根压；③中间原动力—水分子间的内聚力及导管壁附着力。

6.如何区别主动吸水与被动吸水？答案：第二章1.溶液培养法有哪些类型？用溶液培养植物时应注意的事项？答案：s2如何确定植物必需的矿质元素？植物必须的矿质元素有哪些生理作用？答案：植物必须元素的三个标准：①由于该元素缺乏，植物生育发生障碍，不能完成生活史；②去除该元素则表现出专一缺乏症，且这种缺乏症可以预防恢复；③该元素在植物营养生理上应表现直接的效果，绝不是因土壤或培养基的物理化学微生物条件的改变而产生的间接效果。

生理作用：①是细胞结构物质的组成成分；②是植物生命活动的调节者，参与酶的活动；③起电化学作用，即离子浓度的平衡，胶体的稳定和电荷中和。

3植物细胞通过哪些方式吸收矿质元素？答案：离子通道运输，载体运输，离子泵运输，胞饮作用。

4.试述植物从土壤中吸收的硝酸盐是如何进行还原和氨基酸的同化？答案：硝酸盐的还原：①硝酸盐还原成亚硝酸盐的过程是由细胞质中的硝酸还原酶催化的。

硝酸盐还原的步骤：②亚硝酸盐还原成氨是由叶绿体中的亚硝酸还原酸催化的，其酶促过程如下式：氨基酸的同化：谷氨酸脱氢酶途径，氨基交换作用，酰胺合成酶途径。

期引言在植物体的叶片表皮上，有许多孔状结构，每一个小孔都是由两个保卫细胞包围而成，科学家称之为气孔，植物与外界环境不断地进行气体交换也主要通过这个结构。

气孔运动与内部节律和外部因素有关。

研究发现，气孔在一天中有节奏的开关，这种状态可以持续几天，甚至可以在连续的光照或黑暗中。

另外，相比于内部因素，还有许多外界因素对气孔运动产生一定影响。

试图解释这个过程的各个学说都是以观察到或想象到的保卫细胞的变化为依据的，而这种变化又是光、CO2、相对湿度、植物含水量等引起的，它们还依据这些变化之间的可能关系与气孔反应。

1光光照能促进保卫细胞内糖、苹果酸等物质的积累。

气孔运动对蓝光更敏感。

红光对气孔有间接影响，蓝光对气孔张开有直接影响。

有人还提出了“光主动开放”和“光主动关闭”的观点，简言之，气孔的开放和光合作用是否能被分离存在争议。

2CO2浓度CO2具有亲脂性、无极性的性质，通过扩散透过细胞膜进入细胞。

研究表明，存在于叶片表面保卫细胞胞质膜上的离子通道在高浓度的二氧化碳情况下可以被激活，同时，二氧化碳可以促进保卫细胞释放氯离子，从而使保卫细胞去极化。

一些阴离子从细胞中跑出来，从而使保卫细胞内的膨压降低，导致气孔关闭。

综上所述，当环境中的二氧化碳浓度较低时，气孔开放，植物光合作用有效进行，反之，当环境中的二氧化碳浓度较高时，气孔关闭。

3温度随着温度的升高，气孔的开度在30℃左右时增加到最大，但在大于30℃或小于10℃时，气孔部分开闭。

植物的呼吸作用和光合作用都与温度有着重要的联系，而呼吸和光合又与气孔开闭相关，所以温度也影响气孔运动。

研究表明温度对气孔密度及指数、气孔开度大小、气孔空间格局都有一定的影响。

值得一提的是，气孔密度和气孔指数也是这样。

当环境中温度升高时，气孔长度减小，气孔宽度、气孔面积和周长开始增大，但气孔宽度在40℃时升高幅度明显变小。

由此可见，温度通过一定的气孔特征来影响气孔运动。

4水分除了以上几种因素，水分含量对气孔的影响也是不容忽视的。

植物叶片的气孔结构开闭机理当肾形保卫细胞吸水膨胀时，细胞向外弯曲，气孔张开，而保卫细胞失水体积缩小时，壁拉直，气孔关闭；哑铃形保卫细胞吸水时两头膨胀而中间彼此离开，气孔张开，失水时两头体积缩小中间部分合拢，气孔关闭．可见气孔运动的原因主要是保卫细胞吸水膨胀引起的。

气孔运动1.光照引起的气孔运动保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，利用CO2，使细胞内pH 值增高，淀粉磷酸化酶水解淀粉为磷酸葡萄糖，细胞内水势下降．保卫细胞吸水膨胀，气孔张开；黑暗里呼吸产生的CO2使保卫细胞的pH值下降，淀粉磷酸化酶又把葡萄糖合成为淀粉，细胞液浓度下降，水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭．保卫细胞的渗透系统也可由K 来调节。

光合作用光反应(环式与非环式光合磷酸化)产生ATP，通过主动运输逆着离子浓度差吸收K ，降低保卫细胞水势，吸水使气孔张开．注意：①如果光照强度在光补偿点以下，气孔关闭；②在引起气孔张开的光质上以红光与蓝紫光效果最好；③景天科植物夜晚气孔张开，吸收和贮备CO2(形成苹果酸贮于液泡中)，白天气孔关闭，苹果酸分解成丙酮酸释放CO2进行光合作用。

2.二氧化碳影响气孔运动低浓度CO2促进气孔张开，高浓度CO2使气孔迅速关闭，无论光照或黑暗皆如此．抑制机理可能是保卫细胞pH下降，水势上升，保卫细胞失水，必须在光照一段时间待CO2逐渐被消耗后，气孔才迅速张开。

3.温度影响气孔运动气孔张开度一般随温度的上升而增大，在30％左右达到最大，低温(如10％以下)虽长时间光照，气孔仍不能很好张开，主要是淀粉磷酸化酶活性不高之故，温度过高会导致蒸腾作用过强，保卫细胞失水而气孔关闭。

4.叶片含水量影响气孔运动白天若蒸腾过于强烈，保卫细胞失水气孔关闭，阴雨天叶子吸水饱和，表皮细胞含水量高，挤压保卫细胞，故白天气孔也关闭。

气孔运动机理三种学说气孔运动是植物体内发生的重要生理现象之一，随着植物环境和内部调控因素的变化而不断发生修改。

至今为止，学术界已经提出了多种关于气孔运动机理的学说，主要包括传统物理学说、生物化学学说和生态生理学说。

本文将从三种学说角度从简单易懂的角度出发，对气孔运动机理进行详细解释，以帮助读者更好地理解气孔运动的本质与原理。

一、传统物理学说传统物理学说认为，气孔运动的机理主要是由于气压的变化造成的。

它们认为，气孔的开合是由于叶片的细胞与气孔内外空气压力的差异所引起的。

植物细胞内有许多气孔，当细胞内外的空气压力不同时，气孔就会自然地开启或关闭。

这种机理与汽车内外气压不同造成汽车门开启或关闭的机理相似。

然而，随着科学技术的发展，人们逐渐了解到气孔开合过程并不仅仅由于物理因素所决定，且这种机制无法解释许多植物调节气孔开合的反应，例如植物对干旱、高渗等环境变化的逆境调节所带来的改变，并在此基础上提出了生物化学学说。

二、生物化学学说生物化学学说认为，气孔运动主要受到植物激素、细胞膜内离子浓度、气孔外部淀粉质和内质网等生物化学因素的调节。

气孔的开和关闭受到植物激素（如茉莉酸、脱落酸等）的明确调控，细胞内外离子均衡的调整，如植物细胞内过量的钙离子通过靠近气孔处的信号识别蛋白刺激气孔关闭，一定程度上也能够协同调控。

另外，研究发现，气孔关闭还需要依靠气孔外部的淀粉质产物等参与协助，例如气孔周围的淀粉酶可以把淀粉单体分解成葡萄糖，从而释放能量，促进气孔关闭。

三、生态生理学说生态生理学说则强调了植物对外部环境的适应性和调节性，亲水性以及气孔的校正能力。

在不同的自然环境下，植物会通过调整叶片饱和性、气孔大小以及叶面积等生理特征，实现其在生存中的优势。

例如，在干燥的环境下，植物可以通过收缩叶面积或增加气孔密度来抵抗失水，从而维持其生长和繁衍。

此外，一些研究还表明，许多植物表现出了自主调节气孔的能力，这种“校正能力”使得植物能够在多种环境中适应并维持生长发育。