绪论
1、植物生理学的主要研究内容是什么?如何理解植物生理学与分子生物学等学科的关系?
植物生理学(Plant Physiology)以学习和研究构成植物的各部分乃至整体的功能及其调控机理为主要内容,通过了解其功能实现过程及其调控的机理来不断深入地阐明植物生命活动的规律和本质。简言之,植物生理学研究和探讨的核心内容是植物生命活动过程中的“功能及其调控机理”。 需要特别指出的是,植物生理学的研究范畴并不局限在个体、组织和器官、细胞、分子等某一结构层面上,研究植物生命活动功能的过程可以是在较为宏观的个体或组织、器官水平,也可以是在细胞和分子水平。
2、植物生理学的发展大致经历了哪三个阶段?其发展与科学技术整体发展水平的关系如何?
植物生理学的孕育阶段 这一阶段从1627年荷兰人凡·海尔蒙特(J.B.van Helmont, 1577 1644)做柳枝实验开始,直到19世纪40年代德国化学家李比希(J. von Liebig, 1803 1873)创立植物矿质营养学说为止,经历了200多年的时间。在植物生理学还未成为一门独
立的学科之前,人们最初是从探讨植物营养和植物体内汁液流动、植物对空气的“净化作用”现象等问题开始的。
植物生理学的诞生、成长阶段 从李比希矿质营养学说的建立到19世纪末德国植物生理学家萨克斯(J. Sachs, 1832 1897)和他的学生费弗尔(W. Pfeffer)的两部植物生理学专著问世为止,植物生理学的诞生和成长经历了约半个世纪的时间。
植物生理学的发展阶段 随着20世纪以来科学技术的突飞猛进,植物生理学也得到了快速的壮大与发展。作为植物生理学理论基础的物理学和化学的迅速发展,使人们深入研究植物生长发育现象本质和规律的工作也大大加速。同时,与植物生理学密切相关的一些学科(如细胞学、遗传学、微生物学、生理物理学)也在迅速发展,这也从另一方面促进了植物生理学的发展。
3、植物生理学与生产实践的关系主要表现在哪些方面?举例说明植物生理学的理论研究成果对生产实践的指导作用。
1植物生理学与农作物生产 植物的光合效率大有可挖掘潜力,随着对植物高光效、光合
功能保护等分子机理研究的不断进展,完全有可能通过将基因工程技术与传统杂交育种相结合而培育出新一代高光效作物品种。
植物有适应各种逆境的较强遗传潜能,随着对植物适应逆境性状功能基因组研究的开展和深入,阐明植物适应旱、涝、盐、碱以及各种生物逆境的分子机理有望在近10年间获得重大突破,培育各种高抗逆作物品种或转基因抗逆植物将不仅能有极大地提高粮食总产,而且将有可能使许多昔日的不毛之地变为对生态环境有积极影响的片片绿洲。
在培育高品质的农作物品种方面,植物生理学的理论也有更重要的作用。
2植物生理学与生态环境保护 在如何保护原有植被、如何有效地营造人工植被、如何有效地保护濒危植物种类、如何有效地保护和利用植物的多样性等很多方面,也有许多植物生理学需要迫切研究的科学问题。
3植物生理学与医药工业 除了能更好地人工栽培和利用各种药用植物方面有许多与植物生理学研究相关的问题外,植物生物技术的发展已经使利用植物作为“生物反应器”而生产药物成为可能。
4植物生理学与食品贮藏加工 在20世纪中期以后被广泛采用的农产品收获或采摘后的贮藏保鲜技术,主要是依据了植物呼吸过程的调控原理而建立起来的。在低温、干燥、缺氧等环境条件下保存谷物、蔬菜和水果可有效地抑制植物组织和器官的呼吸作用,从而保证了农产品贮藏时间的延长。
总之,植物生理学与生产实践的关系是多方面的。如果说植物生理学在20世纪与生产实践的关系更多地体现在对农业生产的贡献方面的话,21大海睡了王健林语录世纪植物生理学的研究与生产实践的关系将表现在人类生活品质提高的方方面面。
4写作技巧有哪些、讨论21世纪植物生理学的发展前景。
植物生理学”正是在植物整体、组织器官、细胞及分子水平上研究这些复杂生命活动过程及其调控机制的科学,其研究和探讨的核心内容是植物生命活动过程中的“功能及其调控机理”。从学科间的相互关系上分析,“植物生理学”的研究正是基因水平的研究与性状表达的研究之间的“桥梁”。21世纪的植物生理学将逐步发展成为围绕植物生命活动过程的“功能实现及其调控机理”、在植物功能基因组的水平上全面探讨植物生长发育分子机理的全新学科。植物生理学将在研究和阐明一些植物科学领域的重要基础理论问题的同时,不断地为
植物生物技术、农作物耕作栽培、作物和经济植物新品种的培育、生态与环境保护、以植物为材料或对象的药物生产和食品加工贮藏等应用科学研究提供强大的理论指导和技术支撑。
植物细胞
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1、质膜有哪些重要的组分?这些组分是如何形成质膜的基本结构的?
质膜的主要成分是脂类和蛋白质。膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三类。膜蛋白赋予细胞膜非常重要的生物学功能,例如接受外界信号分子的受体蛋白;进行物质运输的载体蛋白和通道蛋白;催化各种反应的酶蛋白等等。
由Singer和Nicolson于1972年提出流动镶嵌模型认为:细胞膜结构是由在液态的脂类双分子层中,镶嵌可以移动的球形蛋白质所组成的。
近年的研究结果却发现许多膜蛋白的分布是有区域性的,膜蛋白的扩散也受到一定的限制。
因此提出对流动镶嵌模型的修正,认为膜在其细胞质一侧有细胞骨架系统,膜下的细胞骨架系统可能有“锚定”膜蛋白及限制膜蛋白扩散的作用,从而将膜蛋白定位于特定的区域。此外细胞膜中约有20%~30%的磷脂是与蛋白质结合的,称之为界面脂(boundary lipid),其流动性也受到膜蛋白性质和数量的制约。因此膜组分的空间分布是非均质的,是受到细胞的精密地组织和控制的。
2、蛋白质是如何在内质网上合成,并经过高尔基体糖基化的?
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蛋白质在粗面内质网上的合成不仅是蛋白质的合成过程,同时也是所合成蛋白的分选(sorting)过程。所有分泌蛋白和大多数膜蛋白的氨基端都有一段18-30个氨基酸残基的疏水的序列,称之为信号肽序列(signal quence)。蛋白质的合成首先是在细胞质中的核糖体上开始的。当翻译过程完成信号肽的合成后,该信号肽即被细胞质中的信号识别颗粒(signal recognition particle, 简称SRP)所识别并与之结合,这时正在的翻译过程被中止,直至SRP与内质网膜上的SRP受体(又称停泊蛋白,docking protein)结合,之后信号识别颗粒脱离信号序列和核糖体,返回细胞基质中被重复使用,肽链延伸又重新开始。信号肽则引导肽链进入内质网腔中,肽链继续延伸直至完成整个多肽链的合成。信号肽则
被腔面上的信号肽酶所切除。所合成的进入内质网的蛋白质被装入小囊泡,或送到高尔基体进行进一步的加工,或经分泌排出细胞。
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3、高等植物细胞的中央大液泡有何重要功能?
植物细胞的中央大液泡中含有多种酸性水解酶,如酸性磷酸酶、蛋白酶、核酸酶、酯酶、糖苷酶和氧化还原酶等,可以分解蛋白质、核酸、脂类及多糖等多种物质,因此具有溶酶体的性质。
增加植物细胞的面积是中央大液泡的一个重要功能。中央大液泡依靠水的吸收使其体积增加因而使植物细胞的体积大为扩大,细胞体积的扩大伴随着细胞表面积的增加,因而细胞从外界所获得的物质和能量也随之增加。
中央大液泡通过跨液泡膜的运输积累物质,从而引起水分的吸收,提高了细胞的膨压。细胞的膨压对于细胞生长和维持植物体的紧胀性是必须的。
中央大液泡又是细胞内重要的物质储藏库。中央大液泡与细胞质间进行着活跃的物质交流。液泡膜上有许多载体、离子通道、离子泵等用于细胞质和液泡间的物质运输。这种物
质的运输对于细胞正常生命活动的进行是至关重要的。
4、请描述细胞核的基本结构。
细胞核的基本结构由核膜,染色体和核仁组成。
5、大分子物质是如何通过核膜在细胞核内外间进行运输的湖南剁椒鱼头。
大分子物质由细胞核向细胞质运输的同样有信号识别的过程。真核细胞的RNA一般要经过转录后加工,修饰成为成熟的RNA分子后才能被转运出细胞核。在生理状态下,当分子的5'端具有m7GPPPG帽子时,即被定位于细胞质;而没有帽子的RNA分子却滞留在核中,说明5'端m7G帽子结构对于mRNA的核输出是关键信号。成熟的rRNA分子总是在核仁内装配成核糖体亚单位,以RNP颗粒的形式转运到细胞质中,rRNA如不结合核糖体蛋白则不能输出核外。推测它们有可能是靠一种受体介导的主动运输系统通过核孔复合体被特异地运出细胞核。
6、微丝有哪些重要的功能?
微丝系统是形成胞质流动的基础。
微丝系统对于顶端生长很重要,破坏微丝系统即会抑制细胞的顶端生长。
7、植物有哪些特有的微管列阵,它们的功能是什么?
(1)间期周质微管列阵(cortical array);周质微管列阵通过控制细胞壁微纤丝的沉积方向,从而进一步控制细胞的生长。周质微管列阵的排列方向是和植物细胞的生长密切相关的。
(2)早前期微管带(prepropha band,简称PPB);早前期微管带精确地预示着紧接着的经有丝分裂形成的新细胞壁的位置。
(3)纺锤体微管列阵(spindle array);在核膜破裂后,微管逐步聚集成束并与染色体着丝粒结合形成纺锤体微管列阵。
(4)成膜体微管列阵(phragmoplast array)。成膜体微管列阵与合成新细胞壁的物质的运输有关。
8、细胞壁的基本组分有哪些,它们在细胞壁中的作用是什么?
细胞壁中的多糖物质
(1)纤维素 纤维素是地球上数量最大的有机大分子物质,是构成细胞壁的基础物质。
(2)半纤维素 可以维持其骨架与纤维素微纤丝结合部分的平面构象,从而帮助纤维素微纤丝组成网状结构
(3)果胶质 果胶质是中胶层的主要成分,中胶层在初生壁以外,对细胞起粘连作用。
细胞壁蛋白
(1)参与细胞壁结构的蛋白质
(2)与细胞壁组建或与调节细胞壁特性有关的酶类 细胞壁中含有多种酶,例如苹果酸脱氢酶、过氧化物酶、磷酸酶、以及许多糖基水解酶和转移酶,还有纤维素酶等等。
(3)细胞壁的调节蛋白 除了各种与细胞壁代谢有关的酶类,细胞壁中还有一些对细细胞壁中其他成分
(1)钙 象棋谁发明的细胞壁是植物细胞的最大钙库。钙可能有固化细胞壁的作用。钙也可能起重要的信使作用。
(2)凝集素 凝集素可能在植物的防御反应起重要作用。
9、请描述细胞壁的基本结构。
植物细胞壁一般地可以分为初生壁(primary wall)、次生壁(condary wall)和中胶层(middle lamella)。在成熟细胞的细胞壁中以质膜向外依次为次生壁、初生壁和中胶层三层结构。
细胞初生壁位于中胶层和次生壁之间。初生壁较薄,且具有弹性可随细胞的伸长而延长。初生壁在生长中的细胞中形成;当细胞的伸长生长停止后,细胞壁仍可以继续生长加厚,这时生成的壁称为次生壁。次生壁在结构和组成上高度特化,与初生壁有很大的不同;中胶层在初生壁以外,对细胞起粘连作用。中胶层的组成和壁的其余部分很不相同,富含果胶(pectin),其蛋白成分也大不相同