光合作用:能量与碳的入口
光反应发生在类囊体膜:色素吸收光能,水被光解为电子、质子与氧气,电子沿传递链泵出质子形成梯度,ATP 合酶利用梯度合成 ATP 与 NADPH。暗反应(卡尔文循环)在叶绿体基质中用 ATP/NADPH 固定 CO₂ 生成三碳糖。关键点:光反应提供能量与还原力,暗反应提供碳骨架,两者通过 ATP/NADPH 耦联。
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光反应发生在类囊体膜:色素吸收光能,水被光解为电子、质子与氧气,电子沿传递链泵出质子形成梯度,ATP 合酶利用梯度合成 ATP 与 NADPH。暗反应(卡尔文循环)在叶绿体基质中用 ATP/NADPH 固定 CO₂ 生成三碳糖。关键点:光反应提供能量与还原力,暗反应提供碳骨架,两者通过 ATP/NADPH 耦联。
根毛区吸收水和无机盐,水经质外体与共质体途径进入木质部。蒸腾作用在叶片气孔产生负压(蒸腾拉力),加上根压,共同驱动水分沿木质部上升。木质素强化导管壁防止塌陷。矿物离子主要靠主动运输进入根细胞,再经木质部上运至叶片参与合成氨基酸等。
气孔由两个保卫细胞围成,可在数分钟内开闭。蓝光激活质膜 H⁺-ATPase 使保卫细胞溶质浓度升高、水势下降、水进入膨胀而张开;脱落酸与缺水则触发关闭。气孔既决定 CO₂ 进入速率,也决定水分散失速率,是植物水分利用策略的核心调节阀。
达尔文的向光性实验让生长素成为第一个被分离的植物激素。生长素在尖端产生、向基部运输,低浓度促进生长、高浓度抑制生长;根、芽的敏感性不同,于是产生向光性、向重力性与向水性。应用层面,2,4-D 等合成生长素用于除草,IBA 用于扦插生根。
花的结构高度特化:萼片花瓣吸引传粉者,雄蕊与雌蕊完成有性生殖;风媒与虫媒是两大策略。自花传粉与异花传粉在遗传学上意义相反——后者增加多样性。种子包在果实中,胚得到保护与营养储备;休眠机制让种子等待合适的萌发窗口。
除生长素介导的生长运动外,含羞草的叶枕快速运动由膨压变化驱动,捕蝇草的闭合则涉及生长与电信号。植物还通过木质部与韧皮部进行长距离信号传递(伤害信号、防御信号、开花信号)。植物没有神经系统,却依然能感知与整合环境信息。
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植物必须从土壤吸收氮、磷、钾等矿质元素,用于合成氨基酸、核酸与激素;这些是有机物来源。
光反应需要光,但暗反应在有光和无光时都可进行,只要存在 ATP 与 NADPH。
植物能感知光照、重力、伤害与化学信号,并作出生长或运动反应。
植物同样进行细胞呼吸,蒸腾是水分散失的物理过程。
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