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出版者:

作者:许鸿川

出品人:

页数:278

译者:

出版时间:2005-4

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787503839597

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《植物的呼吸：光合作用的奥秘与生命能量的转化》 这本书将带您踏上一段深入探索植物生命核心的奇妙旅程——光合作用。这不是一本枯燥的教科书，而是一部关于能量、化学与生命的交响乐章。我们将剥开层层迷雾，揭示植物如何将看似平凡的阳光、二氧化碳和水，转化为滋养自身、也滋养地球上万物的生命能量。 第一章：追溯能量的源头——阳光的粒子与波 在正式进入植物内部的厨房之前，我们需要理解它们赖以生存的能量来源——太阳光。本章将从最基础的物理学概念出发，介绍光的基本性质。我们将探讨光的粒子性（光子）和波动性，理解不同波长的光（可见光、紫外线、红外线）对植物生命活动的不同影响。您将了解为什么绿色植物呈现绿色，以及叶绿素等光合色素在捕捉特定波长光能方面的关键作用。我们将深入剖析光能是如何被捕获，以及这些光子能量如何被转化为化学能的初步步骤，为后续的光反应和暗反应奠定坚实的基础。 第二章：叶片的秘密花园——光合作用的舞台 要理解光合作用，就必须了解它的发生场所——叶片。本章将详细解构叶片的精巧构造。我们将从宏观视角审视叶片的形态、叶脉的功能，再深入到微观层面，解析叶肉细胞的结构。特别是细胞内的叶绿体，我们将对其进行细致的描绘：外膜、内膜、基粒（由一个个的类囊体堆叠而成，是光反应发生的场所）、基质（是暗反应发生的场所）等。您将清晰地看到，叶绿体是如何凭借其独特的囊状结构和酶的分布，成为高效的光能捕获和化学能转化的“微型工厂”。我们将讨论叶片的气孔如何调节二氧化碳的吸收和氧气的释放，以及水分在叶片内部的运输路径。 第三章：光反应——将太阳能转化为化学信使 光合作用的第一幕，便是光反应。本章将以清晰的逻辑和生动的比喻，揭示这一惊心动魄的过程。我们将聚焦于类囊体膜上的两大关键结构——光系统I（PSI）和光系统II（PSII）。您将学习到，PSII是如何利用光能分解水分子，释放氧气，并将电子激发；电子如何沿着一系列电子传递链（如质体醌、细胞色素b6f复合体、质体蓝素）传递，释放能量；这些能量如何被用来泵送质子，在类囊体膜两侧形成质子梯度；最终，ATP合酶如何利用这一质子流，将ADP和磷酸转化为ATP——光合作用的“能量货币”。同时，我们将阐述PSI如何再次捕获光能，将低能电子再次激发，并最终传递给NADP+，形成NADPH——光合作用的“还原力信使”。这一章节将是理解光合作用能量转化的核心。 第四章：暗反应（卡尔文循环）——生命的建筑师 如果说光反应是能量的准备，那么暗反应（又称卡尔文循环）便是利用这些能量进行“建造”的环节。本章将聚焦于发生在叶绿体基质中的这一系列酶催化反应。我们将详细解析卡尔文循环的三大阶段： 碳固定（Carboxylation）： 首先，一种名为RuBisCO的关键酶，将空气中的二氧化碳分子与一种五碳化合物（RuBP）结合，形成一个不稳定的六碳化合物，随即分解成两个三碳化合物（3-PGA）。您将理解，RuBisCO是地球上产量最高的蛋白质之一，其在碳固定中的核心地位。 还原（Reduction）： 接着，在上一个阶段产生的3-PGA，在光反应提供的ATP（能量）和NADPH（还原力）的作用下，被还原成另一种三碳糖——G3P（甘油醛-3-磷酸）。G3P是光合作用中最直接的产物，它既可以用于合成葡萄糖等糖类，也可以再生RuBP。 RuBP再生（Regeneration）： 最后，大部分G3P将经过一系列复杂的转化，重新合成五碳化合物RuBP，从而使卡尔文循环得以持续进行，继续捕获二氧化碳。 本章将强调，尽管称为“暗反应”，但它并非在黑暗中进行，而是依赖于光反应提供的ATP和NADPH。我们将探讨卡尔文循环的效率，以及它如何成为植物合成有机物的起点。 第五章：光合作用的产物与它们的使命 光合作用的最终产物是什么？它们又将如何被利用？本章将深入探讨光合作用的直接产物——糖类。我们将从最基本的G3P出发，解析植物如何利用G3P合成葡萄糖、果糖、蔗糖等可溶性糖，用于能量的快速供给和运输。进一步，我们将探讨这些单糖和二糖如何被聚合，形成淀粉，作为植物主要的能量储存形式，储存在叶绿体或植物的其他部位。我们还将介绍纤维素、半纤维素等结构性多糖，它们是构成植物细胞壁的主要成分，赋予植物支撑和结构。最后，我们将目光拓展到光合作用的其他重要产物，如氧气（对我们至关重要）、以及一些次生代谢产物（如色素、芳香物质等）的形成与作用，揭示光合作用对整个生态系统的深远影响。 第六章：影响光合作用的内外部因素 植物的光合作用并非一成不变，它受到多种内外因素的调节。本章将详细分析这些影响因素。 内部因素： 我们将探讨光合色素的种类和含量、叶片的结构和年龄、酶的活性（特别是RuBisCO的活性）、激素水平等内部因素如何影响光合速率。 外部因素： 重点将放在环境因素上： 光照强度： 分析光照强度对光反应和暗反应的影响，包括光饱和点和光补偿点。 二氧化碳浓度： 探讨二氧化碳浓度如何限制碳固定，以及高浓度CO2对光合作用的潜在影响。 温度： 阐述温度对酶活性的影响，以及最适温度范围。 水分： 分析缺水条件下，气孔关闭如何影响CO2供应，进而抑制光合作用。 矿质营养： 讨论氮、磷、镁等矿质元素在光合色素合成、酶结构和功能等方面的关键作用。 理解这些因素，有助于我们更好地认识植物如何在不同的环境下进行光合作用，以及人类如何通过调控这些因素来提高植物的生长和产量。 第七章：光合作用的进化与多样性 光合作用并非一开始就是现在的样子，它经历了漫长的进化历程。本章将追溯光合作用的起源，从最初的简单能量捕获，到蓝细菌的光合作用，再到真核生物中叶绿体的起源（内共生学说）。我们将探讨C3、C4和CAM三种不同的光合途径。 C3光合作用： 这是最普遍的光合途径，即卡尔文循环。 C4光合作用： 介绍C4植物（如玉米、甘蔗）如何通过空间隔离（在维管束鞘细胞中进行卡尔文循环）来提高CO2浓度，从而在高温、强光、低CO2环境下更有效地进行光合作用。 CAM光合作用： 介绍CAM植物（如多肉植物、仙人掌）如何通过时间隔离（夜间吸收CO2并固定成有机酸，白天关闭气孔进行还原）来适应干旱环境。 了解这些不同的光合途径，能帮助我们理解植物为何能在不同的生态系统中生存和繁衍。 第八章：光合作用与人类社会——从食物到能源 光合作用不仅仅是植物的生命活动，它更是人类文明赖以生存的基石。本章将从更广阔的视角审视光合作用的意义。我们将探讨： 食物来源： 绝大多数食物链的起点都离不开光合作用，我们食用的谷物、蔬菜、水果，以及我们食用的动物所依赖的植物，都直接或间接源于光合作用。 氧气供应： 光合作用释放的氧气，是地球上绝大多数生物呼吸所必需的。 化石燃料： 数亿年前的植物通过光合作用固定的能量，经过地质作用形成了煤炭、石油、天然气等化石燃料，它们是现代工业文明的重要能源。 生物能源： 探讨利用现代植物进行生物质能源开发的潜力，以及光合作用在应对能源危机和气候变化中的作用。 环境问题： 分析光合作用与碳循环、气候变化（如碳汇作用）的关系，以及人类活动对光合作用的影响（如森林砍伐、温室气体排放）。 结语：生命的绿色脉搏 最后，我们将回归到光合作用本身的精妙与奇迹。我们会回顾整个学习过程，再次强调光合作用作为地球生命最基本、最核心的能量转化机制。它不仅仅是植物的生理活动，更是连接阳光与万物的纽带，是驱动地球生命生生不息的绿色脉搏。通过这本书，希望您能对植物的生命活动有一个更深刻、更全面的认识，并从中体会到大自然的神奇与智慧。 这本书的每一章都将以清晰的语言、丰富的插图（想象中的）、以及贴近生活的例子来呈现，力求让每一个读者都能深入理解光合作用这一伟大的生命过程，感受植物的伟大，以及它们在我们星球上扮演的关键角色。

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这本书的语言风格非常独特，它不像那种高高在上的学术权威，而更像是一位经验丰富、耐心细致的导师在耳边低语。行文流畅自然，充满了人文关怀，读起来几乎没有任何阅读障碍。在解释一些容易混淆的概念时，作者的表达方式常常带着一种幽默感和极强的代入感，避免了传统教材那种刻板和说教的意味。举个例子，在讲解植物激素的拮抗作用时，书中把它们比喻成一个“拔河比赛”，不同的激素力量此消彼长，共同维持植物的平衡状态。这种富有画面感的描述，比干巴巴的化学式和作用机理要有效得多。更令人赞赏的是，它对于不同植物类群（如藻类、苔藓、蕨类到被子植物）的演化历程的梳理，不仅仅是按部就班的介绍特征，而是将演化压力和适应性策略紧密结合起来，让读者能够理解为什么植物会发展出这样的结构和功能，这是一种深入骨髓的理解，而不是肤浅的记忆。

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坦白说，我一开始对这种“学习指导”类的书籍抱有一种审慎的态度，总觉得它们不过是把标准教材的内容换了一种说法，没有实质性的增量价值。然而，这本《植物学学习指导》彻底颠覆了我的看法。它的价值，恰恰在于那些“非主流”但至关重要的补充信息上。比如，书中花了相当大的篇幅去探讨现代分子生物学技术是如何应用于植物育种和基因编辑的，这在很多基础教材中都是一带而过的内容。作者没有仅仅停留在理论层面，而是结合了几个近期的科研热点案例，详细分析了技术原理及其对农业生产的潜在影响，这极大地拓宽了我的视野，让我意识到植物学远不止于认识叶子和花朵。此外，书中还收录了一些园艺学和药用植物学的交叉内容，虽然不是主线，但这些延伸阅读材料不仅有趣，更重要的是，它们展示了基础知识的实际应用场景，让学习动机得到了极大的激发，让我真切感受到了知识的“落地生根”。

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我个人认为，这本书最大的亮点在于它对实验操作和数据分析的指导能力，几乎达到了“手把手”的程度。对于植物学实验课而言，清晰的指导手册是成功的关键。本书在这方面的投入非常大，它不仅列出了常见的观察实验（如细胞质的流动），还详细拆解了复杂的生化实验（如叶绿素提取与分离）。每一步骤都配有明确的安全提示、所需试剂的规格要求，甚至连常见的问题（比如提取液浑浊怎么办）都提前预设并给出了解决方案。最让我佩服的是，它并没有只停留在“怎么做”的层面，而是深入讲解了“为什么这么做”，比如为什么需要使用某种缓冲液来维持pH值，这对于培养我们的科学思维至关重要。读完这部分内容，我感觉自己不再是被动地接受指令去完成实验，而是真正理解了实验背后的科学逻辑，这极大地提升了我进行独立研究的信心和能力。

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这本《植物学学习指导》的封面设计得相当朴实，那种淡淡的绿色调，配上精心挑选的植物插图，一下子就让人觉得这是一本正经的学术书籍。我拿到手的时候，首先被它内容的详实程度给惊到了。它不像市面上很多教材那样，只是简单罗列知识点，而是真正做到了“指导”二字。比如在介绍细胞结构的那一章，作者不仅仅画出了线粒体、叶绿体这些经典结构，还用了大量的篇幅去解释它们在植物生命活动中的动态作用，配图的精细程度简直可以媲美专业显微镜下的照片。尤其要提一下的是，书中对光合作用的讲解，那简直是教科书级别的梳理，从光反应到暗反应的每一个关键酶促反应，都有清晰的流程图和详细的文字注解，对于我这种在课堂上听得云里雾里的学生来说，简直是雪中送炭。更贴心的是，每学完一个大的章节，作者都会设置“常见误区解析”和“拓展思考题”，这些都不是那种死记硬背的题目，而是真正考察你对概念的理解和综合运用能力，比如让你分析不同光照条件下某种植物的生长差异，这种实践性很强的题目，让我觉得学到的知识真正活了起来，而不是停留在纸面上。

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我必须说，这本书的编排逻辑简直是为自学者量身定做的，流畅得让人惊喜。通常植物学这种学科，涉及到分类、形态、生理等多个庞杂的领域，很容易让人在知识体系中迷失方向。然而，这本《学习指导》的作者显然对学习者的困境有非常深刻的理解。它没有一股脑地把所有内容堆砌在一起，而是采用了层层递进的方式。从基础的植物细胞和组织开始，然后平滑地过渡到宏观的植物体结构，再到复杂的生命活动，最后才涉及生态学和分类学。这种结构安排，让我感觉每翻开一页都是在稳固前一页的知识基础。特别是对于那些复杂的术语，书中往往会提供非常形象的比喻来帮助理解，比如用“工厂流水线”来解释汁液运输的导管和筛管，一下子就把抽象的物理过程具象化了。另外，作者在排版上也花了不少心思，大量的对比表格和要点总结，使得复习效率大大提高，我再也不用花费大量时间在翻阅厚厚的前言和总则上来回查找定义了，需要回顾时，目标信息总能迅速被定位到。

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