生物奧賽(競賽)輔導材料專題第三章植物生理1

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

2、215;××1.0136.19（巴）乙細胞的siCRT1××××1.0138.67（巴）p0 sw故：甲細胞的w6.19巴，乙細胞的w8.67巴，乙細胞的水勢低于甲細胞，所以水分從甲細胞向乙細胞移動。例2 對下列說法中，正確的是 A 一個細胞放入某一濃度的溶液中時，若細胞液濃度與外界溶液的濃度相等，則體積不變。B 若細胞的ps，將其放入某一溶液中時，則體積不變。C 若細胞的ws，將其放入純水中，則體積變大。D 有一充分飽和的細胞，將其放入比細胞液濃度低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)的細胞之外，當細胞內(nèi)

3、液濃度與外液濃度相等時，由于細胞wp的存在，因而細胞水勢高于外液水勢而發(fā)生失水，體積會變小。B 由于細胞w0，則把該細胞放入任意溶液時，都會失水，體積變小。C 當細胞的ws時，將其放入純水中，由于p0，而s為一負值，故此時細胞吸水，體積變大。D 充分胞和的細胞w0，稀釋溶液的w0，所以該細胞會失水，體積變小?！緟⒖即鸢浮緾。例3 已知某植物細胞內(nèi)含有帶負電荷的不擴散離子濃度為0.01molL，把這樣的細胞放在Na和Cl濃度為0.01molL的溶液中，這時膜內(nèi)Na濃度為0.01molL。當達到杜南平衡時，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 植物細胞的質(zhì)膜是一個半透膜，細

4、胞內(nèi)含有許多大分子化合物（如蛋白質(zhì)，R），不能擴散到細胞外，成為不擴散離子，它可以與陽離子形成鹽類（如蛋白質(zhì)的鈉鹽，NaR），設(shè)其濃度為Ci。若把這樣的細胞放在濃度為C0的NaCl溶液中，由于細胞 內(nèi)沒有Cl，所以Cl由外界溶液擴散入細胞中，Na同時也跟著進去，否則外界溶液的電位就有差異?？墒荝不能跑到細胞外，因此細胞內(nèi)的Na也就被保留在細胞內(nèi)。經(jīng)過一段時間后，細胞內(nèi)外離子擴散速度相等，達到杜南平衡狀態(tài)，即Nai×CliNa0×Cl0。值得注意的是：在解答有關(guān)杜南平衡的問題時必須是在細胞內(nèi)電荷（位）先平衡的前提下，再來求平衡時離子濃度。 解：依題意，起始狀態(tài)時，細胞R內(nèi)0.

5、01moL，Na內(nèi)0.01moL，細胞Na外0.01moL，Cl外0.01molL。設(shè)由細胞外進入到細胞內(nèi)的Cl離子濃度為x，則此時細胞內(nèi)的Cl內(nèi)x，Na內(nèi)0.01x，而細胞外的Cl外0.01x，Na外0.01x，當達到杜南平衡以后，根據(jù)杜南平衡原理，即此時應存在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，則細胞內(nèi)的Na內(nèi)0.010.01 / 3，細胞外的Na外0.010.01 / 3，故Na內(nèi)/Na外2，則達到杜南平衡時，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等營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中培養(yǎng)棉花，當棉苗第四片葉展開時，在第一片葉上出現(xiàn)了缺綠癥，問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。當棉苗第四葉（新葉）展開時，在第一片葉（老葉）上出現(xiàn)了缺綠癥，可見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 藻和草履蟲在光下生長于同一溶液中。已知草履蟲每星期消耗0.10mol葡萄糖，藻每

7、星期消耗0.12mol葡萄糖?，F(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式 C6H12O66O26CO26H2O可知，藻每消耗0.12mo葡萄糖，需消耗6×2；草履蟲每消耗0.10mo葡萄糖，需消耗6×2。故藻和草履蟲每星期通過呼吸作用共消耗O2為0.720.601.32mol。由于藻能通過其光合作用合成葡 萄糖和制造O2，而藻和草履蟲又通過呼吸作用消

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?！緟⒖即鸢浮緿。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，共照若干天。一星期后，C3植物死亡。這是因為 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，植物光合作用的強度大于呼吸作用的強度，相同時間內(nèi)呼吸作用所放出的CO2量小于光合作用所消耗的CO2量，因此當鐘罩與外界空氣隔絕后，其內(nèi)的CO2量將越來越少，CO2濃度越來越低。由于C4植物能夠利用低濃度的

9、CO2為原料進行光合作用，而C3植物不能，故C3植物會死亡，而C4植物仍能存活。【參考答案】D。例7 下列反應均為光合作用過程的一部分：（1）將H從NADPH2傳給一種有機物；（2）使CO2與一種有機物結(jié)合；（3）將H從H2O傳遞給NADP。試問，這些反應中哪些是屬于光合作用的暗反應的？ 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、作用的光反應的?！緟⒖即鸢浮緿。例8 右圖為牽?；?、白芥菜的開花和每天日照時間關(guān)系圖，試據(jù)此圖回答下列問題：（1）何者為短日植物？說明理由。（2）兩種植物的臨界日長為多少小時？（3）臨界日長的時間如何界定？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，低于臨界日長開花的植物為短日植物，高于臨界日長開花的植物為長日植物。植物開花數(shù)達最高開花數(shù)的 50時的日照時數(shù)，即為臨界日長。根據(jù)圖中曲線可知，這兩種植物的臨界日長均為14小時左右，因此從圖中曲線可以做出如下判斷：牽?；槎倘罩参?，白芥菜為長日植物。【參考答案】（1）牽?；?，因為它低于臨界日長才開花。（2）兩者均為14小時左右。（3）開

11、花數(shù)達最高開花數(shù)的50時的日照時數(shù)，即為臨界日長。例9 一種植物中，一些生理過程只在植物受到全光譜白光或者其中的紅光成分照射時才能進行，其他單色光源則無法產(chǎn)生效應?；谶@一點，植物的這一生理過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 一種類黃酮色素 D 植物生長素或赤霉素分析 從題意可知，調(diào)節(jié)這一生理過程的物質(zhì)具有獨特的吸光特性，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)植物生長發(fā)育的色素蛋白質(zhì)，它有紅光吸收型和遠紅光吸收型兩種類型存在形式，這兩種形式可在紅光與遠紅光的照射下發(fā)生可逆的轉(zhuǎn)變，從而調(diào)節(jié)植物開花等一系列生理活動。【參考答案】B。例10 水稻種子萌發(fā)時，往往表現(xiàn)有“干長根、濕長芽”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，根的生長，既有細胞的伸長