1、水分子的理化性质与植物的生理活动有何关系？
水分子是极性分子。 带正电的一端可以与带负电的一端相互吸引，形成氢键。 因此，水分子具有很强的内聚力，可以与蛋白质、纤维素和其他在植物中发挥重要作用的蛋白质相互作用。 多糖与其他物质结合。
由于水的这种性质，它具有以下特性：在室温下是液体； 它是一种良好的溶剂； 具有高比热容和高汽化热； 具有很高的凝聚力和亲和力。 这些特性使得水分子在维持植物体温、植物血管内物质运输以及生理生化代谢过程中发挥着重要作用。
2.简述水在植物生命活动中的作用
①水是原生质的主要成分，原生质含水量一般为70%～90%。 只有在水饱和的条件下，植物细胞才能进行正常的分裂、伸长、分化和各种生理生化过程。
②水是许多代谢过程中的反应物。 水分子参与光合作用、呼吸作用以及有机物的合成和分解。
③水是生化反应和植物吸收、运输物质的溶剂。 水是有机物质和无机离子的溶剂。 这些物质只有溶解在水中才能被植物吸收。 同样，植物体内各种物质的运输只有溶解在水中才能进行。
④水可以使植物保持原来的姿态。 水可以维持细胞的膨胀状态，使植物枝叶直立，有利于充分接受阳光和气体交换，同时使花朵开放，利于授粉。
⑤细胞的分裂和伸长需要水。 植物细胞的伸长只能发生在充分吸收水分的膨胀状态下。 当植物缺水时，细胞因膨压损失而不能正常伸长，细胞分裂也受到抑制。
⑥水对可见光的吸收非常少。 光合有效辐射是可见光。 由于水是透明的，可见光可以穿透无色的表皮，照亮叶肉细胞进行光合作用。 此外，水生植物可以在很深的水中吸收光合有效辐射。
⑦水对植物除了上述生理作用外，还可以利用水的理化性质来调节植物周围的环境，如增加大气湿度、改善土壤温度和土壤表面大气等。是水对植物的生态效应。
3. 植物中水的存在与新陈代谢之间有什么关系？
水在植物中的作用不仅与其数量有关，还与其存在状态有关。 水在植物中通常以两种状态存在：自由水和结合水。
蛋白质、高分子糖等可与水分子形成亲水性胶体。 许多水分子被吸附在这些胶体颗粒周围，形成非常厚的水层。 水分子距离胶体颗粒越近，吸附力越强； 反之，吸附力越弱。 靠近胶体颗粒、紧密吸附、不易流动的水称为结合水； 远离胶体颗粒、能自由运动的水称为自由水。
①游离水参与各种代谢活动，其量的多少直接影响植物的代谢强度。 游离水含量越高，植物的新陈代谢就越旺盛。
②结合水不参与代谢活动。 结合水含量越高，植物代谢活性越弱。 越冬植物的休眠芽和干燥种子中所含的水基本上是结合水。 此时，植物以较弱的代谢活动度过了不利事件。 环境条件。 因此，结合水的含量与植物的抗逆能力密切相关。
③自由水/结合水的比值通常作为衡量植物代谢强弱和植物抗逆能力的指标之一。
4.植物细胞吸收水分的方式有哪些？
植物细胞吸水主要有两种形式，即渗透吸水和膨胀吸水。 未形成液泡的细胞主要通过渗透作用吸收水分，而形成液泡的细胞主要通过渗透作用吸收水分。
1）渗透吸水是指因溶质电位降低而引起的细胞吸水。
2）膨胀吸水取决于基质势低引起的吸水，例如：发芽前干燥种子的吸水； 分生组织中无液泡的幼细胞主要吸收水分； 植物细胞蒸腾作用 当细胞壁失水时，它还通过吸胀从原生质体中吸收水分。
5.下列论点是否正确？ 为什么？
6. 简述影响根系吸水的土壤条件。 教材P18
①土壤湿度状况
②土壤通气状况
③土壤温度条件
④土壤溶解情况
7、如何通过实验证明植物根部主动吸水？
8、如何证明根压的产生是一个渗透过程？
当植物根部放入纯净水中时，植物根部压力增大，伤口流动加速。 如果将植物置于浓溶液中，植物根部压力降低，伤口流量减少。 流出的伤口血流甚至会被重新吸收。 ③如果用物理或化学因素破坏植物根部细胞膜的选择性通透性，那么植物就会没有根部压力，不会伤流。
由此可见，根压的产生必须有渗透系统，即必须有选择性渗透膜将植物根管溶液与外界隔开，且外界液体的水势应高于容器溶液的水势，使根部外的水才能通过渗透作用进入导管，推动导管内的液体上升。
9、根系主动吸水过程中如何建立跨内皮层的水势梯度？
当植物根系处于土壤溶液中时，土壤中的溶质可与水一起通过质外体扩散到根部。 当它到达内皮层时，扩散被凯氏定氮带阻挡。
事实上，根皮层的薄壁细胞利用呼吸产生的能量，主动吸收土壤和质外体中的离子，并通过胞间连丝主动将吸收的离子转运至内皮层中心，导致血管内离子浓度升高。 高水势降低。也就是说，所谓的主动吸水，实际上是根系利用代谢能，主动吸收外界矿物质，导致管道内水势低于外部水势，水自发沿水势梯度从外部进入管道。
10.植物进化过程中形成的气孔运动有何意义？
11. 描述气孔保卫细胞的结构以及水势变化与气孔运动之间的关系。
双子叶植物的保卫细胞呈新月形，靠近气孔一侧细胞壁较厚，其余部分细胞壁较薄。 此外，构成细胞壁的纤维素微纤维沿径向围绕保卫细胞，就好像从气孔中心径向向外排列一样。 由于纤维素微纤维的膨胀和收缩有限，当保卫细胞吸水膨胀时，其沿短轴的膨胀非常有限，但沿纵轴可大幅度膨胀，细胞外壁膨胀比内墙还多。 这导致它们的外壁向外膨胀，纤维素微纤维将内壁向外拉以打开气孔。 当保卫细胞失水时，它们的膨胀压力降低，体积缩小，气孔关闭。
草类植物的保卫细胞呈哑铃状，中间壁较厚，两侧壁较薄。 纤维素微纤维也围绕细胞两端的细胞壁呈放射状排列（图1-9）。 当保卫细胞吸水时，细胞两端膨胀，导致气孔打开。当失水时，两端壁收缩，气孔关闭。
12.描述蓝光信号在气孔打开中的作用
现已证明，保卫细胞的质膜上存在感光细胞，可以感知蓝光信号。 蓝光除了通过光合作用合成ATP来激活H+-ATP酶外，还可以通过光感受器直接激活H+-ATP酶。 而且，蓝光激活H+-ATP酶的效率比通过保卫细胞光合作用合成ATP来激活H+-ATP酶的效率高15倍。
13.描述K+和蔗糖在气孔运动中的作用机制
K+：在光照下，H+ATP酶将H+从保卫细胞内部泵送到细胞外，以及保卫细胞利用CO2进行光合作用，都会导致细胞内pH值升高，从而激活细胞内的淀粉磷酸化酶，导致将淀粉水解成磷酸葡萄糖，葡萄糖通过糖酵解途径转化为酸性丙酮酸。 在光照下，保卫细胞的 pH 值逐渐升高。 当pH升至8.0~8.58时，磷酸烯醇丙酮酸羧化酶活性增强，催化磷酸烯醇丙酮酸与CO2反应生成草酰乙酸。 苹果酸在苹果酸脱氢酶的作用下变成苹果酸（详细过程见第3章）。 苹果酸解离成酸根和 2 H+。 在H+/K+泵的驱动下，H+和K+进行交换以促进气孔。 打开。 苹果酸离子进入保卫细胞的液泡，与CI-一起与进入的K+保持电化学平衡，还可以降低保卫细胞的水势。 因此，K+的进入和苹果酸的形成共同导致保卫细胞水势降低，导致气孔打开。 当环境CO浓度增加或将叶子移至黑暗处时，保卫细胞的pH值会降低，导致磷酸烯醇丙酮酸化酶和淀粉磷酸化酶催化与上述相反的过程。
对于CAM植物来说，由于夜间淀粉水解成葡萄糖磷酸盐，进而转化为磷酸烯醇丙酮酸，再与CO结合形成大量的苹果酸，所以气孔可以在夜间打开。 降低CO2浓度，使CO2在保卫细胞中的溶解度降低，使保卫细胞的pH升高，从而促进“淀粉→葡萄糖→磷酸烯醇丙酮酸→苹果酸”的过程，从而促进气孔打开。
（课本上没有提到）蔗糖：3、气孔运动的淀粉-蔗糖转化理论一度被广泛接受，是早期解释气孔运动的主要理论。 由于发现K+和苹果酸在保卫细胞渗透调节中的重要作用，淀粉-蔗糖转化理论被忽视。 但最近的研究表明，蔗糖可能在调节保卫细胞运动的某些阶段发挥作用。 全天连续观察气孔变化发现，早晨气孔逐渐张开时，保卫细胞中的K+含量也逐渐增加。 但到了下午早些时候，当气孔导度仍在增加时，K+含量已开始下降。 。 在K+含量逐渐减少的同时，蔗糖含量逐渐增加，成为保卫细胞内主要的渗透压调节物质。 当气孔在下午晚些时候关闭时，蔗糖含量也会减少。 这一结果似乎表明气孔的开放与K+的吸收有关，而气孔开放和气孔关闭的维持与蔗糖浓度的变化有关。 推测气孔运动过程中，可能存在不同的渗透调节阶段，不同阶段的主要渗透调节物质可能不同。 调节气孔运动的蔗糖可以通过淀粉的转化或通过保卫细胞在光照下的光合作用形成，从而调节保卫细胞的渗透势。
14.描述水通道蛋白的水传输机制
细胞膜上存在由蛋白质组成的水特异性通透通道，这些通道是膜内蛋白质，被定义为水通道蛋白。 也称为水通道蛋白（）。 已鉴定出两种类型的水通道蛋白，它们分别存在于质膜和液泡膜上。 水通道蛋白对水分子具有较高的渗透性，有利于水跨膜运动，但只允许水分子通过，不允许离子等代谢物通过，因为水通道的半径为大于水分子的半径，小于最小溶质分子的半径。
水通道跨膜运输水的能力可以通过磷酸化和水通道蛋白的合成速率来调节。 在水通道蛋白的氨基酸残基上添加或去除磷酸基团可以改变其对水的渗透性。 从而调节细胞膜对水的通透性。 尽管水通道蛋白可以加速水跨膜运输，但它们不会改变水运输的方向。 水通道蛋白可以使水快速穿过膜脂双层，调节水快速进出细胞。
文章来自阿呆的《生物学》。 阿呆自己根据课本编的。 如果有不准确的地方，请指出，我们一起分享。
摘自《植物生理学》，主编：孟庆伟、高慧远
