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14、离子拮抗:在单盐溶液中加入少量其它盐类可消除单盐毒害现象,这种离子间相互消除毒害的现象为离子拮抗。
15、养分临界期:作物对养分的缺乏最敏感、最易受伤害的时期叫养分临界期。 16、再利用元素:某些元素进入地上部分后,仍呈离子状态,例如钾,有些则形成不稳定化合物,不断分解,释放出的离子(如氮、磷)又转移到其它需要的器官中去。这些元素就称为再利用元素或称为对与循环的元素。
17、诱导酶:又叫适应酶。指植物体内本来不含有,但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。如水稻幼苗本来无硝酸还原酶,但如将其在硝酸盐溶液中培养,体内即可生成此酶。 18、生物固氮:微生物自生或与植物(或动物)共生,通过体内固氮酶的作用,将大气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。
19、质外体:植物体内原生质以外的部分,是离子可自由扩散的区域,主要包括细胞壁、细胞间隙、导管等部分,因此又叫外部空间或自由空间。
20、共质体:指细胞膜以内的原生质部分,各细胞间的原生质通过胞间连丝互相串连着,故称共质体,又称内部空间。物质在共质体内的运输会受到原生质结构的阻碍,因此又称有阴空间。
二、填空
1、 1、 溶液培养 2、 2、 营养临界期
3、C、H、O、N、P、K、Ca、Mg和S;Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo和Cl
4、N、P、K 植物对其需量较大,而土壤中往往又供应不足。
5、C、H、O、N 6、根毛区,幼嫩组织 7、韧皮部 8、主动 9、氮(N)
10、饱和效应;离子竞争
11、腋芽;种子
12、化学势梯度;电势梯度
13、阴离子呼吸学说;载体学说;离子泵学说。 14、Fe、Mo、Co 三、问答题
1、支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据?并解释之。
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(1)选择吸收。不同的离子载体具有各自特殊的空间结构,只有满足其空间要求的离子才能被运载过膜。由于不同的离子其电荷量和水合半径可能不等,从而表现出选择性吸收。例如,细胞在K+和Na+浓度相等的一溶液中时,即使二离子的电荷相等,但它们的水合半径不等,因而细胞对K的吸收远大于对Na的吸收。
(2)竞争抑制。Na的存在不影响细胞对的K吸收,但同样是第一主族的+1价离子Rb
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的存在,却能降低细胞对K的吸收。这是因为不仅Rb所携带的电荷与K相等,而且其
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水合半径也与K+的几乎相等,从而使得Rb+可满足运载K+的载体对空间和电荷的要求,结果表现出竞争抑制。
(3)饱和效应。由于膜上载体的数目有限,因而具有饱和效应。 2、N肥过多时,植物表现出哪些失调症状?为什么?
叶色墨绿,叶大而厚且易披垂、组织柔嫩、茎叶疯长、易倒伏和易感病虫害等。 这是因为N素过多时,光合作用所产生的碳水化合物大量用于合成蛋白质、叶绿素和其它含氮化合物,使原生质含量大增,而用于合成细胞壁物质(纤维素、半纤维素和果胶物质等)的光合产物减少。这样一来,由于叶绿素的合成增加,因而表现出叶色墨绿;原生质的增加使细胞增大,从而使叶片增大增厚,再加上原生质的高度水合作用和细胞壁机械组织的减少,使细胞大而薄,且重,因而叶片重量增加,故易于披垂;由于光合产物大理用于原生质的增加,而用于细胞壁物质的合成减少,因而表现出徒长和组织柔嫩多汁,其结果就是易于倒伏和易感病虫害。
3、为什么将N、P、K称为肥料的三要素?
因为植物对N、P、K这三种元素的需要量较大,而土壤中又往往供应不足,成为植物生长发育的明显限制因子,对于耕作土壤更是如此。当向土壤中施加这三种肥料时,作物产量将会显著提高。所以,将N、P、K称为肥料的三要素。 4、肥料适当深施有什么好处?
?因为表施的肥料氧化剧烈,且易于流失和挥发,对NH4?N肥尤其如此。所以,肥料适
当深施可减少养分的流失、挥发和氧化,从而增加肥料的利用率,并使供肥稳而久。此外,植物根系生长具有趋肥性,所以肥料适当深施还可使作物根系深扎,植株健壮,增产显著。 5、举出10种元素,说明它们在光合作用中的生理作用。 (1)N:叶绿素、细胞色素、酶类和膜结构等的组成成分。
(2)P:NADP为含磷的辅酶,ATP的高能磷酸键为光合碳循环所必需;光合碳循环的中间产物都是含磷酸基因的糖类,淀粉合成主要通过含磷的ADPG进行;促进三碳糖外运到细胞质,合成蔗糖。
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(3)K:气孔的开闭受K+泵的调节,K+也是多种酶的激活剂。 (4)Mg:叶绿素的组成成分,一些催化光合碳循环酶类的激活剂。
(5)Fe:是细胞色素、铁硫蛋白、铁氧还蛋白的组成成分,促进叶绿素合成。 (6)Cu:质兰素(PC)的组成成分。 (7)Mn:参与氧的释放。 (8)B:促进光合产物的运输。
(9)S:Fe-S蛋白的成分,膜结构的组成成分。
(10)C:光合放氧所需(或Zn :磷酸酐酶的组成成分等)。
6、NO3-进入植物之后是怎样运输的?在细胞的哪些部分、在什么酶催化下还原成氨? 植物吸收NO3-后,可以在根部或枝叶内还原,在根内及枝叶内还原所占的比值因不同植物及环境条件而异,苍耳根内无硝酸盐还原,根吸收的NO3-就可通过共质体中径向运输。即根的表皮 皮层 内皮层 中柱薄壁细胞 导管,然后再通过根流或蒸腾流从根转运到枝叶内被还原为氨,再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质,在光合细胞内,硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下,在细胞质内进行的,亚硝酸还原为氨则在亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内进行。在农作物中,硝酸盐在根内还原的量依下列顺序递减;大麦 >向日葵>玉米>燕麦。同一植物,在硝酸盐的供应量的不同时,其还原部位不同。例如在豌豆的枝叶及根内硝酸盐还原的比值随着NO3- 供应量的增加而明显升高。
7、是谁在哪一年发明了溶液培养法?它的发明有何意义?
1859年克诺普和费弗尔创立了溶液培养法,变称水培法,是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。由于溶液培养法对每一种矿质元素都能控制自如,所以能准确地肯定植物必需的矿质元素种类,从确定了植物的16种必需元素,为化学肥料的应用奠定了理论基础。这种培养技术不仅适用于实验室研究用,并逐渐广泛用于农业生产。如在沙漠地带采用溶液培养法生产蔬菜,以满足人民生活的需要。
8、固氮酶有哪些特性?简述生物固氮的机理。
固氮酶的特性:(1)由Fe-蛋白和Mo-Fe-蛋白组成,两部分同时存在才有活性。(2)对氧很敏感,氧分压稍高就会抑制固氮酶的固氮作用,只有在很低的氧化还原电位的条件下才能实现固氮过程。(3)具有对多种底物起作用的能力。(4)是固氮菌的固氮作用的直接产物。NH3的积累会抑制固氮酶的活性。
生物固氮的机理可归纳为以下几点:(1)固氮是一个还原过程,要有还原剂提供电子,还原一分子N2为两分子NH3,需要6个电子和6个H+。在各种固氮微生物中,主要电子供体有丙酮酸、NADH、NADPH、H2,电子载体有铁氧还蛋白(Fd)、黄素氧还蛋白(Fld)
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等。(2)固氮过程需要能量。由于N2具有键能很高的三价键(N≡N),要打开它需要很大的能量。大约每传递两个电子需4—5个ATP,整个过程至少要12—15个ATP。(3)在固氮酶作用下,把氮素还原成氨。
9、设计一个实验证明植物根系对离子的交换吸附。
(1)选取根系健壮的水稻(可小麦等)幼苗数株,用清水漂洗根部,浸入0.1%甲烯蓝溶液中2—3分钟,将已被染成蓝色的根系移入盛有蒸馏水的烧杯中,摇动漂洗数次,直到烧杯中的蒸馏水不再出现蓝色为止。
(2)将幼苗分成数量相等的两组,一组根系浸入蒸馏水中,另一组根浸入10%氯化钙溶液中,数秒钟后可见氯化钙溶液中的根系褪色,溶液变蓝,而蒸馏水中的根系不褪色,水的颜色无变化或变化很小。这说明根系吸附的带正电荷的甲烯蓝离子与溶液中的钙离子发生了交换吸附,甲烯蓝离子被交换进入溶液中,使溶液变蓝。
10、钾在植物体内的生理作用是什么?举例说明。
钾不是细胞的结构成分,但它是许多酶的活化剂。目前已知K在细胞内可作为60多种酶的活化剂。例如谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、苹果酸脱氢酶、丙酮酸激酶等,所以K+在蛋白质代谢、碳水化合物代谢及呼吸作用中有重要作用。钾在细胞中是构成渗透势的重要成分,对水分的吸收、转动有重要作用;K+还能调节气孔开闭,从而调节蒸腾作用。此外,在光合电子传递和线粒体内膜电子传递中,K+可用对应离子向相反的方向转移到膜的一侧,从而维持了跨膜的H梯度,促进了光合磷酸化和氧化磷酸化的进行。K可以促进碳水化合物的运输,特别是对块茎,块根作物施用K+肥可有效提高块根、块茎的产量。钾还可以提高作物的抗旱性和抗倒伏能力。
11、影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些? 1、温度,在一定温度范围内,随土温升高而加快;
2、通气状况,在一定范围内,氧气代应越好,吸收矿质越多; 3、溶液浓度,在较低浓度范围内,随浓度升高而吸收增多。 20、何为根外营养?其结构基础是什么?它有何优越性?
植物地上部分吸收矿物养料之过程叫做根外营养。其结构基础是外连丝。其优越性表现在:在作物生育后期吸肥能力衰退时,或营养临界期时,可以之外补充营养;可避免一此肥料(如磷肥)的土壤固定;补充植物所需微量元素,此法用量少、见效快。
12、试述矿物质在植物体内运输的形式与途径,可用什么方法证明?
用伤流液分析结果可以证明,植物体内矿质运输之形式:N——氮基酸酰胺;P—P,S—SO42-,金属离子则以离子状态运输。
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