内容发布更新时间 : 2024/5/3 4:44:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

一：何谓相容性物质 简述甜菜碱的主要合成途径及生理功能？

相容性物质（渗透调节物质）通过细胞增加或减少溶质调节细胞渗透势以期与细胞外渗透势平衡，是指细胞渗透势变化所表现出的调节作用。 1外界环境进入植物细胞的无机离子，K＋，Cl-,NO-3

2细胞内合成的有机溶质：脯氨酸,甜菜碱，可溶性糖（分子量小，易溶于水。在生理pH范围内不带净电荷。必须能为细胞膜所保持。引起酶变化的作用最小。生产迅速。）

简述甜菜碱的主要合成途径及生理功能？

甜菜碱 ：是一类季铵化合物，化学名称为N－甲基代氨基酸。植物中的甜菜碱主要有12种，研究最多的是甘氨酸甜菜碱，简称甜菜碱。

生物合成：以胆碱为底物经两部酶催化生成，即： 胆碱――（1）→甜菜碱醛――（2）―→甜菜碱

催化上述途径反应（2）的甜菜碱醛脱氢酶（, BADH）。

在高等植物中，甜菜碱由胆碱单氧化酶（CMO)和甜菜碱醛脱氢酶（BADH)催化合成。

在哺乳动物及微生物，如大肠杆菌细胞中，甜菜碱由胆碱脱氢酶（CDH）和甜菜碱醛脱氢酶（BADH)催化合成。

土壤微生物球形节杆菌中，甜菜碱仅由一种酶，即胆碱氧化酶(COD)催化合成。 功能：1参与细胞渗透调节作用 溶质区域化理论 甜菜碱只有区域化地分布在占有细胞体积很小的细胞质中，在渗透胁迫条件下，其积累的浓度才有可能起主要的渗透调节作用。

2参与稳定生物大分子的结构与功能 1）甜菜碱对光合放氧即PSII外周多肽的稳定起作用。2）对有氧呼吸和能量代谢也有良好的保护作用。 3)影响离子在细胞内的分布：可能调节膜载体蛋白或通道活性4)其它相容性物质的特殊功能：参与羟自由基的清除 (5) 对Rubisco活化酶的作用。 在高温、低温及盐胁迫下，外源甜菜碱和转甜菜碱合成酶基因植株体内合成甜菜碱都能促进HSP70的表达，这可能是甜菜碱能够提高植物对多种逆境胁迫抗逆性的原因之一。

二：相容性物质的作用机制——两种主要假说

１、表面结合假说：其主要思想是，相容性物质与蛋白质表面特别是疏水表面结合，提高蛋白质表面水化程度。Schobert认为，蛋白质表面的疏水区域是非常脆弱或敏感的部分，因为结合在这里的水分子结合能力非常弱，细胞在水分胁迫环境中将首先脱去这部分水。相容性物质与蛋白质疏水区域结合后，将其转化为亲水表面。

２、溶质排除假说：这一假说认为，在蛋白质溶液中，相容性物质将首先溶解在大量的自由水中从而提高蛋白质分子表面的水化程度，而不是溶在蛋白质或其他生物大分子表面的结合水中，不参与生物大分子的直接作用

三：简述次生代谢途径获取的主要方法及其主要生物学功能？

次生代谢物的合成途径

1、类异戊二烯途径——产生萜类化合物：植物类异戊二烯的生物合成至少存在两种生物合成途径。

甲羟戊酸途径（MVA）：在细胞质中进行。并一糖酵解产物乙酰辅酶A作为原初供体，合成倍半萜、三萜和甾体类等。 丙酮酸/磷酸甘油醛途径（DXP），又称非依赖甲羟戊酸途径：在质体中进行。以丙酮酸和磷酸甘油醛为原料，合成胡萝卜素、单萜和二萜等。 2、苯丙烷代谢途径—产生酚类化合物：多种途径产生。 莽草酸途径：高等植物合成酚类的主要方法。 丙二酸途径：真菌和细菌。

3、氨基酸代谢途径——含N生物碱化合物是由氨基酸转化而来。 次生代谢物的功能

1、生长发育的调控 2、提高抗逆性 3、抗氧化作用 4、信号物质 5、低于天敌的侵袭 6、增强抗病性

7、提高植物的种间竞争能力 8、维系植物与其他生物之间的互惠关系

四：从代谢途径和功能论述植物初生代谢和次生代谢的区别与联系

初生代谢（primary metabolism metabolism）

指合成生物体生存所必需的化合物，如糖类、脂肪酸类和核酸类的代谢，或维持细胞生命活动所必需的代谢。植物的次生代谢 (secondary metabolism) 从初级代谢途径衍生出来的，只存在于限定的 植物科属或种，没有明确的代谢功能，对维持细胞 生命活动不起主要作用的代谢。 （1）植物体内各种有机物之间的相互联系

（2）卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径是有机物代谢的主干。（3）次生代谢是建立在初生代谢的基础上。产生的次生代谢物种类繁多，途径的复杂。

五：硝态氮在植物体内的转化，生物固氮的方式

1硝酸的同化：当根系吸收少量的硝酸时，硝酸首先在根中被还原。随着外界硝酸浓度的增加，硝酸的吸收和同化将转移到地上部--叶片和茎中。主要分两步：硝酸的代谢还原和氨的同化。

1）硝酸的还原：由硝酸还原酶催化NO3-+NAD(P)H+H++2e- NO2-+NAD(P)+H2O高等植物的NR由两个亚基组成，每个亚基含有3个辅基：腺嘌呤黄素二核苷酸、亚铁血红素和结合了1个钼的有机分子（NR是植物组织中主要的含钼蛋白，却钼时NR的活性减弱，引起硝酸积累。硝酸、光、碳水化合物均可影响NR的转录和翻译） 2）亚硝酸的还原：亚硝酸还原酶催化

亚硝酸是具有高活性和潜在毒害作用的离子。植物将由硝酸还原的亚硝酸迅速从胞质中转移到叶细胞的叶绿体或根细胞的质体中，然后在亚硝酸还原酶的作用下将亚硝酸还原成铵。 NO2-+6Fdred+8H++6e- NH4++6Fdox+2H2O叶绿体和根质体中NiR存在形式不同，但都一个含两个辅基：铁-硫簇（Fe4S4）和一个亚铁血红素的多肽组成。这两个亚基一起与亚硝酸结合，将其还原为铵。当硝酸浓度高或暴露在光下时，将诱导NiR的转录。

3）铵的同化：谷氨酰胺合成酶，谷氨酸脱氢酶.植物细胞为躲避铵的毒害作用，会迅速将产

生的铵转移到氨基酸中。这个过程主要是由谷氨酰胺合成酶催化的，也可被谷氨酸脱氢酶催化。a. 谷氨酰胺合成酶 GS：谷氨酸+NH4++ATP 谷氨酰胺+ADP+Pi该过程需要水解1分子的ATP来提供能量，并以二价阳离子Mg2+、Mn2+或Co2+作为辅基。植物体中有两种GS，分别在细胞质中和根细胞的质体或叶细胞的叶绿体中。

b. 谷氨酸脱氢酶GDH催化完成一个可逆反应：谷氨酸的脱氨与合成α-酮戊二酸

+NH4++NAD(P)H 谷氨酸+H2O+NAD(P)+以NADH作为电子供体的GDH存在于线粒体中，以NADPH作为电子供体的GDH则位于叶绿体中。虽然两者含量都很丰富，但不能作为铵同化的GS途径的替代物，它们的主要作用是在氮的分配中催化谷氨酸脱氢。 生物固氮的方式

根据能量来源和固氮能力分为：共生固氮、自生固氮、联合固氮

1共生固氮：固氮微生物在与植物共生生长时，才能还原气态氮为氨。该系统固定的90%以上的氮素很快从细菌转运到植物体内，而植物为细菌提供碳水化合物，效率最高的生物固氮形式。农业上最重要的固氮体系是结瘤的豆科作物大豆和苜蓿，生态系统中有豆科木本植物银合欢和结瘤的非豆科植物。

2自生固氮：固氮菌在环境中生活时可自行固定空气中的氮，即以氮气作为唯一氮源进行生长，对其他生物体没有依存关系。包括多种细菌和蓝藻。

3联合固氮：固氮菌生活在植物根表面和近根土壤中，有的能侵入根表皮和外皮层的细胞间隙，靠根系分泌物生存和繁殖，与根关系密切，但并不形成特异分化的结构。这种生物固氮对寄主植物的益处是间接的，因为有90%的固定的氮素只有在细菌死后才能被植物利用。

六：离子吸收动力学参数，以小麦吸收K+离子为例，设计实验说明如何测定？并举例说明植物养分吸收动力学在植物矿质营养研究中有哪些应用？

用来表示离子浓度和吸收速率间相互关系的曲线，其动力学参数包括Km和Wmax。Wmax表示离子的最大吸收速率，Km表示酶的亲和力，含义为达到离子吸收最大速率一半时所需的离子浓度。

大麦根钾吸收动力学曲线呈现双等温线 推测：该曲线反映了两个家族转运蛋白的活性，表明离子吸收有两个系统按照两种不同的机理进行调控，分别为：机理1—高亲和性吸收系统，机理2—低亲和性吸收系统。

离子浓度与吸收速率的相互关系可以用离子吸收的动力学曲线表示。动力学参数Km指示了酶的亲和力含义为达到离子最大吸收速率一半时所需的离子浓度，Vmax指离子的最大吸收速率。特征：在较宽的养分浓度范围内，膜上的转运蛋白都可能参与养分运输的调节，溶质的跨膜运输既有主动运输也有被动运输。在低浓度下，养分运输受高亲和力转运蛋白的调控，为主动运输，有饱和点：在高浓度下，养分运输受低亲和力转运蛋白的调控，为被动运输，有或者没有饱和点。在养分吸收动力学曲线上表现为双相曲线。

应用：1.近10余年来，随着分子生物学技术的发展，很多编码养分离子跨膜运输蛋白的基因被克隆，其功能被验证，充分证明了Epstein所提出的“载体”概念的正确性2．植物K转运机制研究

——植物离子运输的载体动力学研究与应用3.存在不同离子转运蛋白的生理学证据：分子

+

研究证实许多编码K运转蛋白的植物基因4．微量元素的吸收与运输

七：通过刊物的改名论述植物生理学的研究趋势