5.TCA循环、PPP、GAC途径各发生在细胞的什么部位?各有何生理意义？

答：（1）TCA循环 发生在线粒体的基质中，它的生理意义：①在TCA循环中，丙酮酸彻底氧化分解为CO2和水，同时生成NADH、FADH和ATP，所以TCA循环是需氧生物体内有机物质彻底氧化分解的主要途径，也是需氧生物获取能量的最有效途径。②TCA循环可通过代谢中间产物与其他多条代谢途径发生联系，所以说，TCA循环是需氧生物体内的多种物质的代谢枢纽。

（2）PPP途径 是在细胞质内进行的，它的生理意义：①PPP在生物合成中占有十分重要的地位， 该途径中生成的中间产物是多种重要化合物合成的原料，能沟通多种代谢。例如：Ru5P和R5P是合成核苷酸的原料；E4P是合成莽草酸的原料，经莽草酸途径可进一步合成芳香族氨基酸，还可合成与植物生长、抗病有关的生长素、木质素、绿原酸、咖啡酸等。PPP可生成大量的NADPH，这是脂肪合成所必需的"还原力"，所以在植物感病、受伤、干旱，或合成脂肪代谢旺盛时，该途径在呼吸中的比重上升。②由于该途径和EMP-TCA途径的酶系统不同，因此当EMP-TCA 途径受阻时，PPP可代行正常的有氧呼吸，并有较高的能量转化效率。

（3）GAC途径 发生在植物和微生物的乙醛酸体中，它的生理意义：①GAC中生成中的二羧酸与三羧酸，可用以进入TCA循环；②油料作物种子萌发时,通过乙醛酸循环，将脂肪转变为糖，为满足生长发育的需要。

6.简述氧化磷酸化的机理。

答：氧化磷酸化的机理有多种假说，如化学偶联学说、结构偶联学说和化学渗透学说。其中得到较多支持的是米切尔(P.Mitchell,1961)的化学渗透学说。根据该学说的原理，呼吸链的电子传递所产生的跨膜质子动力是推动ATP合成的原动力。其主要观点是：①呼吸链上的递氢体与电子传递体在线粒体内膜上有特定的位置，彼此间隔交替排列，质子和电子定向传递。②递氢体有质子泵的作用,当递氢体从线粒体内膜内侧接受从底物传来的氢（2H）后，可将其中的电子（2e）传给其后的电子传递体，而将两个H+泵出内膜。膜外侧的H+不能自由通过内膜而返回内侧,因而使内膜外侧的H+浓度高于内侧，造成跨膜的质子浓度梯度(△pH)和外正内负的膜电势差(△E),二者构成跨膜的H+电化学势梯度(△μH+)。③质子动力使H+流沿着ATP酶的H+通道进入线粒体基质时，在ATP酶的作用下推动ADP和Pi合成ATP。

7.呼吸作用与光合作用有何区别与联系？

答：(1)光合作用与呼吸作用的主要区别：①光合作用以CO2、H2O为原料，而呼吸作用的反应物为淀粉、己糖等有机物以及O2；②光合作用的产物是己糖、蔗糖、淀粉等有机物和O2，而呼吸作用的产物是CO2和H2O；③光合作用把光能依次转化为电能、活跃化学能和稳定化学能，是贮藏能量的过程，而呼吸作用是把稳定化学能转化为活跃化学能，是释放能量的过程；④在光合过程中进行光合磷酸化反应，在呼吸过程中进行氧化磷酸化反应；⑤光合作用发生的部位是在绿色细胞的叶绿体中，只在光下才发生，而呼吸作用发生在所有生活细胞的线粒体、细胞质中，无论在光下、暗处随时都在进行。

(2)光合作用与呼吸作用的联系：①两个代谢过程互为原料与产物，如光合作用释放的O2可供呼吸作用利用，而呼吸作用释放的CO2也可被光合作用所同化；光合作用的卡尔文循环与呼吸作用的戊糖磷酸途径基本上是正反对应的关系，它们有多种相同的中间产物(如GAP、Ru5P、E4P、F6P、G6P等)，催化诸糖之间相互转换的酶也是类同的。②在能量代谢方面，光合作用中供光合磷酸化产生ATP所需的ADP和供产生NADPH所需的NADP+，与呼吸作用所需的ADP和NADP+是相同的，它们可以通用。

8.生长旺盛部位与成熟组织或器官在呼吸效率上有何差异?

答：呼吸效率是指每消耗1克葡萄糖可合成生物大分子物质的克数。生长旺盛部位，即生理活性高的部位如幼根、幼茎、幼叶、幼果等，呼吸作用所产生的能量和中间产物，大多数用来合成供细胞生长的如蛋白质、核酸、纤维素、磷脂等生物大分子物质，因而呼吸效率很高。而在生长活动已停止的成熟组织或器官内，呼吸作用所产生的能量和中间产物不是用于合成生物大分子物质，而主要是用于维持细胞活性，其中相当部分能量以热能形式散失掉，因而呼吸效率低。

9.如何协调温度、湿度及气体的关系来做好果蔬的贮藏？

答：果实蔬菜的贮藏过程中，重要的问题是延迟其完熟。其措施：①降低温度,降低呼吸速率，推迟呼吸跃变的发生。②调节气体成分，降低周围环境中氧气的浓度，增加二氧化碳的含量，或充氮气。这样也可以抑制果实中乙烯的产生，推迟呼吸跃变的发生，并降低其发生的强度。③控制湿度。果蔬是含水量很高的食品，为了保持它们的新鲜，贮藏环境必须保湿，多数果蔬适宜贮藏的相对湿度为80%～90%。根据上述情况，在贮藏果蔬时要协调好温度、湿度及气体的关系。如番茄装箱后用塑料布密封，抽去空气，充以氮气，把氧浓度降至3％～6％，在零度以上温度放置，能使番茄可贮藏3个月以上。甘薯块根贮藏期如温度超过15℃，会引起发芽和病害,低于9℃又会受寒害,如果将贮藏温度调为10～14℃, 相对湿度控制为80%～90%，则能安全贮藏至第二春天播种。苹果和大多数蔬菜若用塑料纸(袋)保湿，置4～5℃冷库或冰箱中能贮藏很长的时间。

10.呼吸作用与谷物种子贮藏的关系如何?

答：种子呼吸速率受其含水量的影响很大。一般油料种子含水量在8%～9%，淀粉种子含水量在12%～14%时，种子中原生质处于凝胶状态，呼吸酶活性低，呼吸极微弱，可以安全贮藏,此时的含水量称之为安全含水量。超过安全含水量时呼吸作用就显著增强。其原因是，种子含水量增高后，原生质由凝胶转变成溶胶，自由水含量升高，呼吸酶活性大大增强，呼吸也就增强。呼吸旺盛，不仅会引起大量贮藏物质的消耗，而且由于呼吸作用的散热提高了粮堆温度，呼吸作用放出的水分会使种堆湿度增大，这些都有利于微生物活动，易导致粮食的变质，使种子丧失发芽力和食用价值。为了做到种子的安全贮藏，①严格控制进仓时种子的含水量不得超过安全含水量。②注意库房的干燥和通风降温。③控制库房内空气成分。如适当增高二氧化碳含量或充入氮气、降低氧的含量。④用磷化氢等药剂灭菌，抑制微生物的活动。

第六章 同化物的运输、分配及信号的传导

源(source) 即代谢源，是产生或提供同化物的器官或组织，如功能叶、萌发种子的子叶或胚乳。

库(sink) 即代谢库，是指消耗或积累同化物的器官或组织，如根、茎、果实、种子等。

共质体运输(symplastic transport) 物质在共质体中的运输称为共质体运输。

质外体运输(apoplastic transport) 物质在质外体中的运输称为质外体运输。

P蛋白（P-protein） 即韧皮蛋白，位于筛管的内壁，当韧皮部组织受到损伤时，P-蛋白在筛孔周围累积并形成凝胶，堵塞筛孔以维持其他部位筛管的正压力，同时减少韧皮部内运输的同化物的外流。

转移细胞（transfer cells） 在共质体-质外体交替运输过程中起转运过渡作用的特化细胞。它的细胞壁及质膜内突生长，形成许多折叠片层，扩大了质膜的表面积，从而增加溶质内外转运的面积,能有效地促进囊泡的吞并，加速物质的分泌或吸收。

比集转运速率(specific mass transfer rate, SMTR) 单位时间单位韧皮部或筛管横切面积上所运转的干物质的数量。

韧皮部装载(phloem loading) 同化物从合成部位通过共质体或质外体胞间运输，进入筛管的过程。

韧皮部卸出(phloem unloading) 同化物从筛管分子-伴胞复合体进入库细胞的过程。

空种皮技术(empty seed coat technique，empty-ovule technique) 切除部分豆荚壳和远种脐端的半粒种子，并去除另半粒种子的胚性组织，制成空种皮杯。短时间内，空种皮杯内韧皮部汁液的收集量与种子实际生长量相仿，此法适用于研究豆科植物的同化物运输。

源库单位(source-sink unit) 在同化物供求上有对应关系的源与库合称为源-库单位。

源强和库强 源强(source strength)是指源器官同化物形成和输出的能力；库强 (sink strength) 是指库器官接纳和转化同化物的能力。

信号转导（signal transduction） 细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转换，引起细胞生理反应的过程。

化学信号 (chemical signals) 细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。

物理信号(physical signal) 细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信号和水力学信号等物理性因子。

G蛋白(G protein) 全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白又称为偶联蛋白或信号转换蛋白。

第二信使(second messenger) 能被胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。第二信使亦称细胞信号传导过程中的次级信号。

（二）写出下列符号的中文名称，并简述其主要功能或作用

SE-CC 筛管分子-伴胞(sieve element-companion cell) 复合体，筛管通常与伴胞配对，组成筛管分子-伴胞复合体。源库端的SE-CC是同化物装载和卸出的埸所，茎和叶柄等处中的筛管是同化物长距离运输的通道。

SMTR 比集转运速率(specific mass transfer rate) 单位时间单位韧皮部或筛管横切面积上所运转的干物质的量。用其来衡量同化物运输快慢与数量。

PCMBS 对氯汞苯磺酸(parachloro-mercuribenzene sulfonate)，质外体运输抑制剂。

TPT 磷酸丙糖转运器(triose phosphate translocator)，为叶绿体内被膜上的-种运转蛋白。可输入输出磷酸、磷酸丙糖、磷酸甘油酸等磷化合物，故又称磷酸转运器(Pi- translocator，PT)。TPT输入输出磷化合物时有严格的数量关系，向叶绿体运进1个磷化合物，也从叶绿体运出1个磷化合物。如在进行光合作用时，通过TPT从叶绿体运出1个磷酸丙糖进入细胞质的同时，细胞质向叶绿体运进1个磷酸，这种通过TPT相互间的穿梭转运磷化合物的方式，既把Pi运进了叶绿体，又把光合产物与能量运出了叶绿体。

FBPase 果糖-1,6-二磷酸酯酶(fructose-1,6- bisphosphate phosphatase),催化F1,6BP水解形成F6P。这一步反应是不可逆的，也是调节蔗糖合成的第一步反应。

F2,6BP 果糖-2,6-二磷酸(fructose-2,6-bisphosphate)，是FBPase强抑制剂，能改变FBPase催化反应动力学特性，还能加强AMP对FBPase的抑制活性以及提高该酶对pH和Mg2+的依赖性。因此，普遍认为F2,6BP在调节FBPase和蔗糖合成中起关键性的作用。

SPS 蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase)，催化UDPG和F6P形成蔗糖-6-磷酸(S6P)，是蔗糖合成途径中另一个重要的调节酶。

UDPG 尿二磷葡萄糖(uridine diphosphate glucose)，合成蔗糖所需的葡萄糖供体。

ADPG 腺二磷葡萄糖(adenosine diphosphate glucose)，合成淀粉所需的葡萄糖供体。

AGP ADPG焦磷酸化酶（ADP glucose pyrophosphorylase），催化葡萄糖供体ADPG的合成：G1P + ATP→ADPG + PPi

AP 动作电波(action potential)，也叫动作电位，指细胞和组织中发生的相对于空间和时间的快速变化的一类生物电位，它是植物的一种物理信号，可通过输导组织传递。

SC 蔗糖载体(sucrose carrier)，存在于质膜或液胞膜上的内在蛋白，在质子电动势的驱动下运输蔗糖。

CaM 钙调素(calmodulin)是最重要的多功能Ca2+信号受体，为单链的小分子酸性蛋白。当外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值后,Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM又与靶酶结合，使其活化而引起生理反应。目前已知有十多种酶受Ca2+-CaM的调控。

PI、PIP、PIP2 生物体内肌醇磷脂(inositol phospholipid) 的几种存在形式，即其肌醇分子六碳环上的羟基被不同数目的磷酸酯化，PI为磷脂酰肌醇，PIP为磷脂酰肌醇-4-磷酸，PIP2为磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸，它们参与细胞胞内的信号转导。