牛逼大爷——生理学

C4植物比C3植物光合作用强的原因？

A.结构原因：

C3:光合在叶肉细胞中进行，淀粉积累影响光合。

C4；光合在维管束鞘细胞中进行。有利于光合产物的就近运输，防止淀粉积累影响光合。

维管束鞘细胞：C3: 发育不好，无花环型叶绿体无或少；

C4：叶绿体较大发育良好，花环型

B.生理原因：?i. PEPC对CO2的Km(米氏常数)远小于Rubisico，所以C4对CO2的亲合力大，低CO2浓度（干旱）下，光合速率更高。?ii. C4植物将CO2泵入维管束鞘细胞，改变了CO2/O2比率，改变了Rubisico的作用方向，降低了光呼吸。?iii. 鞘细胞中的光合产物可就近运输进维管束。

光呼吸与“暗呼吸”的区别

光呼吸生理意义：

1.回收碳素

2.维持C3光合碳还原循环的运转

3.防止强光对光合机构的破坏作用

4.消除乙醇酸

光呼吸代谢中涉及多种氨基酸的转变，这可能对绿色细胞的氮代谢有利

光呼吸的生理功能

1. 防止强光对光合器官的破坏，补充NADP+的不足。

2. 消除乙醇酸的毒害作用

3. 维持C3途径的低水平运转，CO2不足时放出CO2。

4. 参与N代谢过程。丝氨酸、甘氨酸、谷氨酸

糖酵解特点

（1）反应物是葡萄糖，产物是丙酮酸，没有彻底氧化。（2）产生的能量少，但其中许多物质是细胞代谢的重要中间物。2个NADH2，2个ATP。（3）不需要O2（4）糖酵解的控制点：（不可逆反应部位）

已糖激酶

磷酸果糖激酶

丙酮酸激酶

三羧酸循环的特点和生理意义?1. TCA循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途径。?2.TCA循环中释放的CO2中的氧，不是直接来自空气中的氧，而是来自被氧化的底物和水中的氧。?3.在每次循环中消耗2分子H2O。一分子用于柠檬酸的合成，另一分子用于延胡索酸加水生成苹果酸。

4.TCA循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行，因为只有氧的存在，才能使NAD+和FAD在线粒体中再生，否则TCA循环就会受阻。?5.该循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变。

磷酸戊糖途径的生理意义

（1）中间产物如RU5P和R5P是核酸的原料，GAP与EMP相沟通。F6P，7-P-景天庚酮糖(SBP)使呼吸与光合作用连系。（2）NADPH，特别是脂肪合成需要NADPH供给，NADPH能被植物线粒体氧化形成ATP。（3）抗病：4-P-赤藓糖和GAP可以合成莽草酸，它是多种具抗病作用的多酚物质的前体。如木质素，花菁苷等。

氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 是指电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。

抗氰呼吸的生理意义：

、放热反应抗氰呼吸释放的热量对产热植物早春开花有保护作用，有利于种子萌发。2、促进果实成熟在果实成熟过程中出现的呼吸跃变现象，主要表现为抗氰呼吸速率增强。3、增强抗病能力4、代谢协同调控（1）当底物和NADH过剩时，分流电子；（2）cyt途径受阻时，保证EMP-TCA途径、PPP正常运转。

四、光合作用与呼吸作用的关系

ADP和NADPNADP++在光合和呼吸中可共用。

2. 光合CC33途径与呼吸PPPPPP途径基本上正反反应，中间产物可交替使用。

光合释放OO2 2 →→呼吸，呼吸释放COCO2 2 →→光合

光合作用与呼吸作用的区别

光合作用 呼吸作用

原料 CO2、H2O O2、淀粉、己糖等有机物

产物 O2、淀粉、己糖、蔗糖等有机物 CO2、H2O等

能量转换 贮藏能量的过程 释放能量的过程

光能电能活跃的化学能稳定的化学能 稳定的化学能活跃的化学能

发生部位 绿色细胞、叶绿体、细胞质 生活细胞、线粒体、细胞质

发生条件 光照下才可发生 光下、暗处都可发生

长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？

1、无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞质的蛋白质变性；2、无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少，植物要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物；3、没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料。

1. 维管束的功能

(1) 物质长距离运输的通道

(2) 信息物质传递的通道

(3) 两通道间的物质交换

(4) 对同化物的吸收和分泌

(5) 对同化物的加工和贮存

(6) 外源化学物质以及病毒等传播的通道

(7) 植物体的机械支撑

长距离物质运输的一般规律：

① 无机营养在木质部中向上运输

② 同化物在韧皮部中向下运输

③ 含氮有机物和激素在木质部和韧皮部中均能运输

④ 侧向运输

P蛋白和胼胝质的作用

P蛋白是运输性蛋白，协助于胞间同化物的运输，对筛管分子还有保护作用，受到创伤的筛管分子为P蛋白封闭，以防止韧皮部汁液外流。

胼胝质在筛管分子受伤或受到其他胁迫时形成，起填塞筛孔，维持其他部位筛管的正常运输的功能。

韧皮部运输的特点

1）速度快：平均1m/h

（2）韧皮部汁液成分复杂、不均一

（3）筛管具有较高的正压力势-溢泌现象

（4）同时双向运输

5）韧皮部的运输依赖于细胞的生命活动的需能过程

蔗糖是韧皮部运输物质的主要形式

①蔗糖是非还原性糖，具有很高的稳定性；

②蔗糖的溶解度很高；蔗糖水解时能产生相对高的自由能。

③蔗糖的运输速率很高。

压力流动学说

三个条件：

（1）源库两端存在溶质的浓度差；

（2）源库两端存在着压力差；

（3）源库之间有畅通的运输通道。

二个特点：

（1）在一个筛管中运输是单向进行的；

（2）运输不直接消耗代谢能量。

源：指植物制造和输出同化物的 部位或器官，主要指进行光合作用的 叶片。

库：吸收、消耗、贮存同化物是部位或器官，这些部位生长旺盛、代谢活跃，如生长点，正在发育的幼叶、花、果实等。分为代谢库和贮藏库

源库单位：存在同化物供求关系的源与库。由制造同化物的源叶片和从这片叶接收同化物的库器官加上它们之间的输导组织构成。

影响源强的因素

① 光合速率

② 丙糖磷酸从叶绿体向细胞质 的输出速率

③ 叶肉细胞中蔗糖的合成速率

去叶、提高CO2浓度、改变光强、供给外源糖

二. 同化物分配规律

（1）. 总方向是由源到库

（2）. 优先供应生长中心

（3）. 就近供应

（4）. 同侧运输

借助物理学上概念，任何一种使植物体产生有害变化的环境因子称为胁迫（Stress），如温度胁迫、水分胁迫、盐分胁迫等。

在胁迫下植物体发生的生理生化变化称为胁变（Strain）。

渗透调节（ Osmotic adjustment ）：胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，提高溶质浓度，适应逆境胁迫的现象。

渗透调节物质

无机离子 脯氨酸 甜菜碱 可溶性糖

渗透调节物质的特点及作用

分子量小、容易溶解

在生理pH值范围内不带静电

引起酶结构变化的作用极小

酶结构稍有变化时，能使酶构象稳定

生成迅速

脱落酸（ABA）

ABA是一种胁迫激素

关闭气孔、增强根的透性

减少膜的伤害

增加Pro含量

减少水分丧失

逆境下膜的变化

质膜透性增加、内膜系统收缩或破损

低温下，生物膜由液晶态变为凝胶态，原生质的流动性下降

膜脂中不饱和脂肪酸越多，抗冷性越强

膜脂中饱和脂肪酸越多，抗旱性越强

冷害引起的生理生化变化

生化反应失调：

呼吸代谢失调

光合作用受阻

原生质流动受阻：ATP减少，原生质粘性增加

吸收机能减弱

提高植物抗冷性的措施

低温锻炼

化学诱导

合理施肥

农艺措施

叶的表皮细胞的结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。保卫细胞的结构：细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、叶绿体。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，但能进行光合作用合成有机物。

人们在早期研究保卫细胞运动时，发现淀粉一糖的相互转化在调节气孔开度变化中发挥重要作用，随后证实气孔开放时保卫细胞K+含量发生显著改变，因此研究者将注意力集中到K+含量变化与气孔启闭的关系上，后来发现，除了K+调节气孔开放和关闭外，保卫细胞中碳水化合物含量的变化也显著影响细胞膨压的变化，这些碳水化合物主要是糖类（主要是蔗糖）和苹果酸。保卫细胞中糖类和苹果酸的多少主要取决于以下因素：

①保卫细胞通过光合作用或其他代谢产生的量，其中糖类主要通过光合作用碳还原途径产生的苹果酸主要通过PEPC途径产生；

②由保卫细胞周围的薄壁细胞产生后转运到保卫细胞的量；

③这些物质在保卫细胞中不断转化和降解消耗的量。气孔运动过程中K+和Cl一的吸收和运输、苹果酸根离子的合成以及糖类的积累等都需要消耗能量，因此，储存能量的光合作用和释放能量的呼吸作用在保卫细胞渗透物质积累和运输调节中起很重要的作用。保卫细胞代谢是高度可变的，代谢主要依赖于保卫细胞的能量状态和环境条件。

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