生物奧賽(競(jìng)賽)輔導(dǎo)材料專(zhuān)題第三章植物生理1

1、生物奧賽（競(jìng)賽）輔導(dǎo)材料專(zhuān)題第三章植物生理二、典型例題例1 甲、乙兩個(gè)細(xì)胞分別在和的蔗糖溶液中發(fā)生初始質(zhì)壁分離，若該兩個(gè)細(xì)胞相鄰，試問(wèn)：（1）在25條件下細(xì)胞間水分的移動(dòng)方向？（2）甲、乙兩細(xì)胞的水勢(shì)（w），滲透勢(shì)（s）和壓力勢(shì)（p）分別是多少？分析 解答此題，必須明確以下兩個(gè)隱含條件，即（1）當(dāng)細(xì)胞處于初始質(zhì)壁分離時(shí)，細(xì)胞液濃度等于外液濃度；（2）細(xì)胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離以后，壓力勢(shì)（p）0，細(xì)胞的水勢(shì)（w）等于細(xì)胞的滲透勢(shì)（s）。運(yùn)用公式PiCRT，即可求出細(xì)胞的滲透勢(shì)（即水勢(shì)），再根據(jù)甲、乙兩細(xì)胞水勢(shì)的大小來(lái)判斷水分移動(dòng)的方向。解：依據(jù)公式PiCRT，sp，則甲細(xì)胞的siCRT1×&#

2、215;××1.0136.19（巴）乙細(xì)胞的siCRT1××××1.0138.67（巴）p0 sw故：甲細(xì)胞的w6.19巴，乙細(xì)胞的w8.67巴，乙細(xì)胞的水勢(shì)低于甲細(xì)胞，所以水分從甲細(xì)胞向乙細(xì)胞移動(dòng)。例2 對(duì)下列說(shuō)法中，正確的是 A 一個(gè)細(xì)胞放入某一濃度的溶液中時(shí)，若細(xì)胞液濃度與外界溶液的濃度相等，則體積不變。B 若細(xì)胞的ps，將其放入某一溶液中時(shí)，則體積不變。C 若細(xì)胞的ws，將其放入純水中，則體積變大。D 有一充分飽和的細(xì)胞，將其放入比細(xì)胞液濃度低50倍的溶液中，則體積不變。分析 A 除了處于初始質(zhì)壁分離的狀態(tài)的細(xì)胞之外，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)

3、液濃度與外液濃度相等時(shí)，由于細(xì)胞wp的存在，因而細(xì)胞水勢(shì)高于外液水勢(shì)而發(fā)生失水，體積會(huì)變小。B 由于細(xì)胞w0，則把該細(xì)胞放入任意溶液時(shí)，都會(huì)失水，體積變小。C 當(dāng)細(xì)胞的ws時(shí)，將其放入純水中，由于p0，而s為一負(fù)值，故此時(shí)細(xì)胞吸水，體積變大。D 充分胞和的細(xì)胞w0，稀釋溶液的w0，所以該細(xì)胞會(huì)失水，體積變小?！緟⒖即鸢浮緾。例3 已知某植物細(xì)胞內(nèi)含有帶負(fù)電荷的不擴(kuò)散離子濃度為0.01molL，把這樣的細(xì)胞放在Na和Cl濃度為0.01molL的溶液中，這時(shí)膜內(nèi)Na濃度為0.01molL。當(dāng)達(dá)到杜南平衡時(shí)，膜內(nèi)Na是膜外Na的多少倍？（假設(shè)膜外體積等于膜內(nèi)體積）分析 植物細(xì)胞的質(zhì)膜是一個(gè)半透膜，細(xì)

4、胞內(nèi)含有許多大分子化合物（如蛋白質(zhì)，R），不能擴(kuò)散到細(xì)胞外，成為不擴(kuò)散離子，它可以與陽(yáng)離子形成鹽類(lèi)（如蛋白質(zhì)的鈉鹽，NaR），設(shè)其濃度為Ci。若把這樣的細(xì)胞放在濃度為C0的NaCl溶液中，由于細(xì)胞 內(nèi)沒(méi)有Cl，所以Cl由外界溶液擴(kuò)散入細(xì)胞中，Na同時(shí)也跟著進(jìn)去，否則外界溶液的電位就有差異?？墒荝不能跑到細(xì)胞外，因此細(xì)胞內(nèi)的Na也就被保留在細(xì)胞內(nèi)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，細(xì)胞內(nèi)外離子擴(kuò)散速度相等，達(dá)到杜南平衡狀態(tài)，即Nai×CliNa0×Cl0。值得注意的是：在解答有關(guān)杜南平衡的問(wèn)題時(shí)必須是在細(xì)胞內(nèi)電荷（位）先平衡的前提下，再來(lái)求平衡時(shí)離子濃度。 解：依題意，起始狀態(tài)時(shí)，細(xì)胞R內(nèi)0.

5、01moL，Na內(nèi)0.01moL，細(xì)胞Na外0.01moL，Cl外0.01molL。設(shè)由細(xì)胞外進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)的Cl離子濃度為x，則此時(shí)細(xì)胞內(nèi)的Cl內(nèi)x，Na內(nèi)0.01x，而細(xì)胞外的Cl外0.01x，Na外0.01x，當(dāng)達(dá)到杜南平衡以后，根據(jù)杜南平衡原理，即此時(shí)應(yīng)存在Na內(nèi)×Cl內(nèi)Na外×Cl外，即（0.01x）×x（0.01x）×（0.01一x）。解該方程得x0.013，則細(xì)胞內(nèi)的Na內(nèi)0.010.01 / 3，細(xì)胞外的Na外0.010.01 / 3，故Na內(nèi)/Na外2，則達(dá)到杜南平衡時(shí)，膜內(nèi)Na內(nèi)是膜外Na外的2倍。例4 在含有Fe、K、P、Ca、B、M

6、g、Cu、SMn等營(yíng)養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中培養(yǎng)棉花，當(dāng)棉苗第四片葉展開(kāi)時(shí)，在第一片葉上出現(xiàn)了缺綠癥，問(wèn)該缺乏癥是由于上述元素中哪種元素含量不足而引起的？為什么。分析 在上述元素中，能引起植物缺綠癥的元素有Mg、Cu、S、Mn，這四種元素中只有Mg是屬于可再利用的元素，它的缺乏癥一般首先表現(xiàn)在老葉上，而Cu、S、Mn屬于不能再利用的元素，它們的缺乏癥一般首先表現(xiàn)在嫩葉上。當(dāng)棉苗第四葉（新葉）展開(kāi)時(shí)，在第一片葉（老葉）上出現(xiàn)了缺綠癥，可見(jiàn)缺乏的是再利用元素Mg而不是其他元素?！緟⒖即鸢浮窟@是由于Mg的含量不足而引起的。例5 藻和草履蟲(chóng)在光下生長(zhǎng)于同一溶液中。已知草履蟲(chóng)每星期消耗0.10mol葡萄糖，藻每

7、星期消耗0.12mol葡萄糖。現(xiàn)在該溶液中每星期葡萄糖的凈產(chǎn)量為0.25mol。這一溶液中每星期氧的凈產(chǎn)量是多少？ 分析 根據(jù)光合作用的總反應(yīng)式6CO26H2OC6H12O66O2，可知，光合作用凈合成0.25mol葡萄糖，能產(chǎn)生6×0.251.5mol氧氣（O2）。又從呼吸作用的總反應(yīng)式 C6H12O66O26CO26H2O可知，藻每消耗0.12mo葡萄糖，需消耗6×2；草履蟲(chóng)每消耗0.10mo葡萄糖，需消耗6×2。故藻和草履蟲(chóng)每星期通過(guò)呼吸作用共消耗O2為0.720.601.32mol。由于藻能通過(guò)其光合作用合成葡 萄糖和制造O2，而藻和草履蟲(chóng)又通過(guò)呼吸作用消

8、耗葡萄糖、消耗氧氣，故溶液中每星期氧的凈產(chǎn)量為1.501.320.18mol。【參考答案】D。例6 一株C3植物和一株C4植物，放在同一鐘罩下，鐘罩內(nèi)與外界空氣隔絕，并每天照光12小時(shí)，共照若干天。一星期后，C3植物死亡。這是因?yàn)?A C4植物在夜間的呼吸需氧較少B C4植物較能抗旱C C4植物光合作用效率提高D C4植物能利用低濃度的CO2進(jìn)行光合作用，而C3植物則不能。分析 在光照條件下，植物光合作用的強(qiáng)度大于呼吸作用的強(qiáng)度，相同時(shí)間內(nèi)呼吸作用所放出的CO2量小于光合作用所消耗的CO2量，因此當(dāng)鐘罩與外界空氣隔絕后，其內(nèi)的CO2量將越來(lái)越少，CO2濃度越來(lái)越低。由于C4植物能夠利用低濃度的

9、CO2為原料進(jìn)行光合作用，而C3植物不能，故C3植物會(huì)死亡，而C4植物仍能存活?！緟⒖即鸢浮緿。例7 下列反應(yīng)均為光合作用過(guò)程的一部分：（1）將H從NADPH2傳給一種有機(jī)物；（2）使CO2與一種有機(jī)物結(jié)合；（3）將H從H2O傳遞給NADP。試問(wèn)，這些反應(yīng)中哪些是屬于光合作用的暗反應(yīng)的？ A 只有（1） B 只有（2） C 只有（3） D （1）和（2）分析 光合作用的暗反應(yīng)是指CO2的固定與還原。CO2的固定是指CO2與RuBP（1，5二磷酸核酮糖）結(jié)合，產(chǎn)生了2分子的3磷酸甘油酸。還原主要是磷酸甘油酸被NADPH和ATP還原成三碳糖。至于將H從H2O傳遞給NADP形成NADPH則是屬于光合

10、作用的光反應(yīng)的?！緟⒖即鸢浮緿。例8 右圖為牽?；?、白芥菜的開(kāi)花和每天日照時(shí)間關(guān)系圖，試據(jù)此圖回答下列問(wèn)題：（1）何者為短日植物？說(shuō)明理由。（2）兩種植物的臨界日長(zhǎng)為多少小時(shí)？（3）臨界日長(zhǎng)的時(shí)間如何界定？分析 解答此題，首先要根據(jù)圖表確定這兩種植物的臨界日長(zhǎng)，低于臨界日長(zhǎng)開(kāi)花的植物為短日植物，高于臨界日長(zhǎng)開(kāi)花的植物為長(zhǎng)日植物。植物開(kāi)花數(shù)達(dá)最高開(kāi)花數(shù)的 50時(shí)的日照時(shí)數(shù)，即為臨界日長(zhǎng)。根據(jù)圖中曲線可知，這兩種植物的臨界日長(zhǎng)均為14小時(shí)左右，因此從圖中曲線可以做出如下判斷：牽?；槎倘罩参?，白芥菜為長(zhǎng)日植物?！緟⒖即鸢浮浚?）牽牛花，因?yàn)樗陀谂R界日長(zhǎng)才開(kāi)花。（2）兩者均為14小時(shí)左右。（3）開(kāi)

11、花數(shù)達(dá)最高開(kāi)花數(shù)的50時(shí)的日照時(shí)數(shù)，即為臨界日長(zhǎng)。例9 一種植物中，一些生理過(guò)程只在植物受到全光譜白光或者其中的紅光成分照射時(shí)才能進(jìn)行，其他單色光源則無(wú)法產(chǎn)生效應(yīng)?；谶@一點(diǎn)，植物的這一生理過(guò)程是由下列哪種物質(zhì)調(diào)節(jié)的？ A 葉綠素 B 光敏色素 C 一種類(lèi)黃酮色素 D 植物生長(zhǎng)素或赤霉素分析 從題意可知，調(diào)節(jié)這一生理過(guò)程的物質(zhì)具有獨(dú)特的吸光特性，只吸收紅光成分，則該物質(zhì)為光敏色素。所有能進(jìn)行光合作用的植物均含有微量的光敏色素。光敏色素是一種能調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育的色素蛋白質(zhì)，它有紅光吸收型和遠(yuǎn)紅光吸收型兩種類(lèi)型存在形式，這兩種形式可在紅光與遠(yuǎn)紅光的照射下發(fā)生可逆的轉(zhuǎn)變，從而調(diào)節(jié)植物開(kāi)花等一系列生理活動(dòng)。【參考答案】B。例10 水稻種子萌發(fā)時(shí)，往往表現(xiàn)有“干長(zhǎng)根、濕長(zhǎng)芽”的現(xiàn)象。試分析發(fā)生這種現(xiàn)象的原因？分析 水稻種子萌發(fā)時(shí)，根的生長(zhǎng)，既有細(xì)胞的伸長(zhǎng)