植物生理学习题练习

(五)问答题 3．水分如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动需要? 6．节水农业工程对我国的农业生产有什么意义? 8．设计一个证明植物具有蒸腾作用的实验装置。 9．设计一个测定水分运输速率的实验。 10．为何将鲜嫩的蒜头浸入蔗糖与食醋配制的浓溶液中就能制成糖醋蒜? 11．夏天将栽有作物的花盆放在冰块上，作物为什么会萎蔫? 12．当植物蒸腾作用最强时，分别在下列情况下，根系的水分吸收会发生怎样的变 化?①土壤温度从20℃降至5℃；②土壤变干；③开始下雨；④夜晚来临，天变暗；⑤ 25％的叶片被去掉；⑥25％的根被去掉。 13．设一个细胞的A为一0．7 MPa，将其放人妒。为一0．2 MPa的溶液中，要想发生下列3种情况，细胞的压力势应为何值?①细胞体积减小；②细胞体积增大；⑧细胞体积不变。 14．为什么脱落酸能引起气孑L关闭? 15．植物受涝后，叶子为何萎蔫或变黄? (五)问答题 3．水分的跨膜运输主要有扩散和集流两种。①扩散方式：单个水分子通过脂类双分子层进行扩散，因膜脂双分子之间的空隙大于单个水分子，故单个水分子可顺着浓度梯度从较高化学势区域向较低化学势区域通过膜脂双分子层进行移动。②集流方式：多个水分子通过水孔蛋白形成的水通道的集流。在有压力差的情况下，大量水分子通过膜脂双分子层成群地集体运动。水孔蛋白是一类具有选择性、高效转运水分子的跨膜通道蛋白，因为其半径大于水分子半径(o．15 nm)，小于最小的溶质分子半径(0．2 nm)，只允许水分子通过，不允许其他离子和代谢物通过。具有液泡的成熟细胞的渗透吸水和未形成液泡的细胞吸胀吸水实际上是扩散和集流两种方式的组合。水分通过细胞膜的方向和速度不单取决于水分子浓度梯度或压力梯度，而是取决于这两种驱动力之和，即依水势梯度而定。 4．水分从土壤进入根部导管以及进一步运输到叶片的全过程为：土壤水分一根 毛一根皮层一根中柱鞘一中柱鞘薄壁细胞一根导管一茎导管一叶柄导管一叶脉导管一 叶肉细胞一叶肉细胞间隙一气孔下腔一气孔一大气。水在这个体系中的运输基本上是 依从高水势到低水势而进行的。 6．节水农业是指充分利用水资源，采取水利和农业措施，提高水的利用率和生产 效率，并创造出有利于农业生态环境持续发展的农业。节水农业工程对我国的农业生产 意义重大。节水农业工程技术要求根据作物生长需水规律和供水条件，有效地利用降水 和灌溉水，以获取农业生产的最大经济效益、社会效益和生态环境效益。当前，我国许多 地方淡水资源缺乏，人均水资源量仅是世界人均水资源量的26％。节约用水，发展节水 农业很重要，它是促进水资源合理利用和农业可持续发展的必然要求。节水农业工程技 术就是要求在农业生产中进行合理灌溉。 8．取一个广口瓶，瓶中装一定量的清水。取与瓶相匹配的橡皮塞，橡皮塞上打一 孔，孔径与待测枝条相同。选取生长健壮的枝条，在水中将枝条基部剪去一段(以防空气 进入导管)，迅速插入橡皮塞的孔中，在孔的周围涂上凡士林，以防漏气，盖紧橡皮塞。将 枝条用干燥的不透水的透明尼龙薄膜袋套住并扎紧，放在阳光充足的地方，一段时间后 观察袋内是否有水珠出现及瓶内水量是否减少。 9．①利用染料分子作为示踪物，用显微注射技术将染料分子直接注入木质部导 管分子内，追踪染料分子在导管中的运输状况，根据单位时间内染料分子移动的距离计 算运输速度。②利用放射性同位素示踪技术。常用的同位素是180。按上述(第8题)装 置将H。018分子注入瓶中，并在运输的途径上(如茎秆上)相隔一定距离放置些检测放射 性强度的探头，然后测定标记同位素经过相邻两个探头间的时间，就能推算运输速率。 10．鲜嫩的蒜头浸入溶液后不能进行正常的有氧呼吸。高浓度蔗糖溶液的渗透势 很低，低于蒜头细胞的水势，使蒜头细胞失水发生质壁分离。同时，食醋的主要成分是乙 酸，它是蛋白质的凝固剂，对细胞膜结构有破坏作用，因而当用蔗糖与食醋配制的浓溶 液浸渍鲜嫩的蒜头会对蒜细胞有杀伤作用，使蒜头的细胞死亡，原生质层成为全透性， 这样蔗糖和乙酸分子均可进入蒜细胞内，蒜头就被浸渍成糖醋蒜。 11．作物萎蔫主要是由于低温影响根系吸水而导致作物体内缺水。当花盆放在冰 块上时，花盆中的土壤温度开始降低，随后低温使根系代谢活动减弱，主动吸水减少，降 低了根系的吸水能力。同时由于低温下原生质黏性增大，水透过生活组织的阻力增大， 水分子运动减缓，渗透作用降低等都会使根系吸水速率降低，而地上枝叶由于气温较 高，蒸腾作用仍然强烈，这样根系吸水若满足不了蒸腾的需求，出现水分亏缺，就发生萎 蔫。夏天“午不浇园”就是这个道理。 12．蒸腾作用的强弱主要由水蒸气向外扩散力和扩散途径的阻力来决定，扩散力 是气孔下腔中水蒸气压和大气水蒸气压之差。凡是能改变水蒸气分子的扩散力或扩散 阻力的因素都对蒸腾有影响。植物的蒸腾作用与根系吸水关系密切，蒸腾拉力是吸水的 主要动力。一般情况下。蒸腾加强，水分吸收就增多；蒸腾减弱，水分吸收就减少。各种 土壤条件，如土壤温度、土壤通气、土壤可利用水、土壤溶液浓度等均可影响根系吸水。 土壤温度降低，土壤变干(土壤水势下降)，降雨(空气中湿度加大，大气蒸汽压增大，叶 土壤温度降低，土壤变干(土壤水势下降)，降雨(空气中湿度加大，大气蒸汽压增大，叶 内外蒸汽压差变小)都会减少吸水。夜晚的光强度变低，气孔关闭，蒸腾变弱，根系吸水 减少。去掉25％叶片，减少蒸腾作用表面积，也会使水分吸收较少。去掉25％的根，既未 改变大气与土壤水势之差，又未减少蒸腾表面，根系此时作为被动吸水表面，对根系吸 水基本无影响。所以前5项水分吸收会减少，第6项吸水基本不变。 13．①细胞水势大于溶液水势时，细胞失水，体积减小，即0．7 MPa≥佴>0．5 MPa。②细胞水势小于溶液水势时，细胞吸水，细胞体积增大，即o≤办<0．5 MPa。 ③细胞水势等于溶液水势时，细胞体积不变，即佴一0．5 MPa。 14．脱落酸能引起气孔关闭原因是：脱落酸会增加胞质Ca2+浓度和胞质溶胶的pH值，一方面抑制保卫细胞质膜上的内向K+通道蛋白活性，促进外向K+通道蛋白活性，促使细胞内K十浓度减少；另一方面，脱落酸活化外向Cl一通道蛋白，Cl一外流，保卫细胞内c1一浓度减少，保卫细胞膨压就下降，气孔关闭。 15．作物受涝反而表现出缺水现象如萎蔫或变黄的原因有：①土壤充满水，短时 间内根系内缺氧，CO。积累，呼吸受抑制，产生根压受抑制，影响根系吸水；②长时间缺 氧，根进行无氧呼吸产生并积累较多的酒精，根系中毒受伤，吸水更少；⑧土壤处于还 原状态，加之土壤微生物的活动，产生一些有毒物质，对根的生长和吸水均不利。 (五)问答题 1．确定植物必需元素的标准是什么? 2．植物进行正常的生命活动需要哪些矿质元素?如何用实验方法证明植物生长需 要这些元素? 3．简述必需元素的生理作用。 4．在植物生长过程中，如何鉴别植物发生了缺氮、缺磷和缺钾现象?若发生了缺乏 上述元素，可采用哪些补救措施? 5．生物膜有哪些结构特点? 6．植物细胞通过哪些方式来吸收溶质以满足正常生命活动的需要? 7．植物细胞吸收的NOd如何同化为谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸和天冬酰胺的? 8．植物吸收的SOi一是如何同化为半胱氨酸的? 9．植物是通过哪些方式来控制细胞质中K+浓度的? lo．无土栽培技术在农业生产上有哪些应用? 11．根部吸收的矿质元素通过什么途径和动力运输到叶片? 12．在作物栽培时如何做到合理施肥? 13．植物对水分和矿质元素的吸收有什么关系?是否完全一致? 14．简述植物根系吸收矿质元素的特点。 15．简述植物根系吸收矿质元素的过程。 16．植物在白天和晚上对硝酸盐的还原速度是否相同?为什么? 17．植物根外追肥要注意哪些问题? 18．简述植物细胞吸收矿质离子的特点。 19．简述离子通道运输与载体运输的区别。 (五)问答题 1．确定必需元素的标准：①不可缺少性，缺少该元素，植物的生长发育受阻，不能完成生活史；②不可替代性，除去该元素，植株表现出专一的缺乏症状，需要加入该元素后可以恢复正常，其功能不能用其他的元素替代；③直接功能性，该元素的作用是直接的而不是间接的，即不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改变而产生的间接效果。 2．植物进行正常生命活动必需的矿质元素有19种，它们是碳、氧、氢、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅、氯、铁、锰、硼、钠、锌、铜、镍、钼。研究植物必需的矿质元素的方法通常采用溶液培养法或砂基培养法，即在人工配制的混合营养液中除去某种元素，观察植物的生长发育和生理性状的变化：如果植物生长发育正常，就表明这种元素是植物不需要的元素；如果植物生长发育不正常，并出现专一的病症，当在混合培养液中补加该元素后植株恢复正常，就可确定该元素是植物的必需元素。 3．必需元素的生理作用：①组成植物体的本身，作为活细胞结构物质的组分和代 谢产物；②作为各种生理代谢的调节者，参与酶的活动，是酶的辅基或活化剂、能量转 换中的电子载体等；③具有电化学的作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷的平 衡等；④活细胞的渗透物，有些元素还是细胞信号转导的信使，如钙。 4．可以根据氮、磷和钾元素专一缺乏症状并结合化学分析法进行鉴别。①缺乏症 状鉴别。缺乏氮元素的症状：植株矮小，细弱，叶片小，叶色淡，呈黄白色，基部老叶的症 状特别明显，有些植物(如玉米、油菜等)在茎、叶柄和叶基部出现红紫色，严重缺氮时， 叶片脱落。缺乏磷元素的症状：植株瘦小，根系不发达，新根少(如水稻分蘖停止，叶片直 立)，叶片暗绿(细胞生长慢，叶绿素含量相对提高)，有些植物(如油菜)的茎叶出现红紫 色(因缺乏磷元素阻碍了糖分的运输，叶片积累糖分，利于花青素的形成)，缺磷严重时， 甚至叶片枯死。缺乏钾元素的症状：叶尖端与边缘先变黄，再变成褐色，叶片枯萎，叶肉 干枯，叶面逐渐呈烧焦状并卷曲。另外氮、磷、钾3种元素都是可再利用元素，缺乏症状 首先表现在老叶。②对叶片进行元素含量的分析。 补救措施：一般可采取追施速效肥的方法进行补施无机肥，并结合叶面施肥。 5．生物膜一般是由磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成，膜厚7～10 nn，。磷脂分子 的亲水性头部位于膜的表面，疏水性的尾部在膜的内部，膜上的蛋白质有些与膜的外表 面相连，称为外在蛋白(周围蛋白)；有些是镶嵌在磷脂之间，甚至穿透膜的内外表面，称 为内在蛋白(整合蛋白)。膜脂和膜蛋白是可以运动的，流动性是生物膜的主要特征。合 适的流动性对生物膜表现正常功能十分重要。例如，能量转换、物质运转、信息传递、细 胞分裂、激素的作用等都与膜的流动性有关。生物膜结构上的两侧不对称性，保证了膜 功能具有方向性，这是膜发挥作用所必需的。例如，物质和一些离子传递具有方向性，膜