植物生理光合答案

1、參考答案： 一 . 填空題1. CO2 ，H2 O2. 20100（或 200 ）， 4060， 1050 （或 100 ）3. 卟啉，水，葉醇，脂5. -CH 3，CHO6. 長光，短光7. 光，溫度，水分，礦質(zhì)營養(yǎng)8. 原初反應(yīng)，電子傳遞與光合磷酸化，碳素同化作用9. 光，暗，光能向活躍化學(xué)能，活躍化學(xué)能向穩(wěn)定化學(xué)能10. 表觀光合速率，呼吸速率11. 100 ，外， P 700 ， 175 ，內(nèi)， P 68012. 原初反應(yīng)，電子傳遞與光合磷酸化，碳素同化作用13. 光能的吸收，傳遞，光能轉(zhuǎn)變成電能，類囊體膜14. 原初反應(yīng)15. 非環(huán)式光合磷酸化，環(huán)式光合磷酸化，假環(huán)式光合磷酸化，非環(huán)

2、式光合磷酸化16. C3, C4, PEP, PEP羧化酶，草酰乙酸，葉肉， RuBP, RuBP羧化酶，3 -磷酸甘油酸，葉肉17. H2O18. 卡爾文,同位素示蹤,紙譜色層分析19. 反應(yīng)中心色素分子,原初電子供體,原初電子受體20. P 700, P 68021. 700nm , 680nm22. 2, 3, 12, 1823. ATP, NADPH24. H2O, NADP +25. 原初反應(yīng),電子傳遞與光合磷酸化,ATP, NADPH , O2 ,類囊體膜26. RuBP羧化酶， NADP -磷酸甘油醛脫氫酶，F(xiàn)BP磷酸酯酶， SBP磷酸酯酶，Ru5P激酶27. CAM , C3，

3、夜間氣孔張開，夜間有機(jī)酸含量高28. 50 卩mol/m左右，05 ml/mol , PEP羧化酶對 CO2的親和能力強(qiáng)29. C O 2，液泡， CO230. 葉肉,維管束鞘31. PEP, CO2, OAA , RuBP, CO2, PGA32. 乙醇酸,葡萄糖,葉綠體,過氧化體,線粒體,線粒體33. 乙醇酸, RuBP 加氧34. RuBP羧化酶-加氧酶（Rubisco），羧化，加氧35. 葉綠體,葉綠體,過氧化體,葉綠體,線粒體36. 卡爾文,米切爾,愛默生,明希37. C3, C4, CAM 代謝途徑，C3，糖38. 小麥，大豆，棉花，玉米，甘蔗，高粱39. CO2 /O2 比值高,

4、 CO2 /O2 比值低40. 光照,溫度,水分,CO2 ,礦質(zhì)營養(yǎng)41. 光反應(yīng)不能利用全部光能,暗反應(yīng)跟不上42. H2O 被氧化到 O2 水平, CO2 被還原到糖的水平,同時(shí)伴有光能的吸收、轉(zhuǎn)換與貯存43. 反應(yīng)中心,聚光（天線）44. 葉綠體,細(xì)胞質(zhì)45. 維管素鞘,葉肉46. 胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素 a 、葉綠素 b47. 褐色、去鎂葉綠素、翠綠色、銅代葉綠素48. 保護(hù)葉綠素不被破壞49. 流速、體積50. 氣體流速、葉室溫度、葉面積51. 光合速率、呼吸速率、光呼吸速率、光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)、或CO2 補(bǔ)償點(diǎn)、 CO2 飽和點(diǎn)、表觀量子產(chǎn)額）52. 苯、胡蘿卜素、葉黃素、乙醇、

5、皂化的葉綠素 a 、皂化的葉綠素 b53. 密閉式、氣封式、夾心式54. 紅，綠四、選擇題1（4） 2（3） 3（2） 4（4） 5（2） 6（2） 7.（1） 8.（ 4）9.（1）10.（3）11.（3）12.（3）13.（2）14.（3）15.（3）16.（1）17.（3）18.（1）19.（1）20.（ 1） 21.（2）22.（3）23.（3）五、是非題1.X 2. V 3. X4. V 5.X 6. X 7. X 8. X 9. X 10. V 11. V 12. V 13. V 14. X 15. X 1624.X 25. X 26.X 27.V 28. V六問答：1. 答：光合

6、色素分子的激發(fā)態(tài)電子，未被電子受體所接受，其電子從第一單線態(tài)回到基態(tài)時(shí)所發(fā)射的光稱熒光。 其葉綠素溶液在透射光下呈綠色，在反射光下呈紅色稱熒光現(xiàn)象。活體葉片細(xì)胞葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)額（發(fā)射熒光量子數(shù)與吸收光量子數(shù)的比值）很低，其數(shù)值約為 3% 左右，就是說在100 個(gè)激發(fā)態(tài)電子中， 約有 3 個(gè)電子是由于發(fā)射熒光而回復(fù)到基態(tài)， 所以難以用肉眼觀察出來。 而葉綠素在溶液 中熒光產(chǎn)額顯著提高，為 30% 左右。2. 答：在類囊體膜上的電子傳遞體中， PQ 具有親脂性，含量多，被稱為 PQ 庫，它可傳遞電子和質(zhì)子，而其他 傳遞體只能傳遞電子。 在光下， PQ 在將電子向下傳遞的同時(shí)， 又把膜外基質(zhì)中的質(zhì)子轉(zhuǎn)

7、運(yùn)至類囊體膜內(nèi)， PQ 在 類囊體膜上的這種氧化還原往復(fù)變化稱 PQ 穿梭。 PQ 穿梭使膜內(nèi) H +濃度增高，電位較 “正”，有利于質(zhì)子動(dòng)力勢形成,進(jìn)而促進(jìn) ATP 的生成。3. 答：在光合電子傳遞中伴隨著電子傳遞和氧化還原的進(jìn)行使光合膜內(nèi)形成了高能態(tài), 化學(xué)滲透假說,他認(rèn)為高能態(tài)就是質(zhì)子濃度差和電位差（合稱質(zhì)子動(dòng)力勢）,這是由米切爾于 1961 年提出了 PQ 穿梭和水光解放氧的同時(shí)，有 H+ 釋放，類囊體膜內(nèi)空間 H+ 增多，再加上膜外 NADP + 的還原，消耗了 H+ ，使類囊體膜的內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生了質(zhì)子濃度差和電位差， 膜內(nèi)的質(zhì)子通過偶聯(lián)因子 （CF1 -CF0）流出時(shí)，ATP酶催化A

8、DP+Pi合成了 ATP4. 答（1）有害方面：從碳素同化角度看，光呼吸將光合作用已固定的碳素的30%左右，再釋放出去，減少了光合產(chǎn)物的形成。從能量利用上看，光呼吸過程中許多反應(yīng)都消耗能量。（2）光呼吸對植物也具有積極的生理作用：消耗光合作用中產(chǎn)生的副產(chǎn)品乙醇酸， 通過乙醇酸途徑將它轉(zhuǎn)變成碳水化合物，另外，光呼吸也是合成磷酸丙糖和氨基酸的補(bǔ)充途徑。防止高光強(qiáng)對光合作用的破壞，在高光 強(qiáng)和二氧化碳不足的條件下，過剩的同化力將損傷光合組織。通過光呼吸對能量的消耗，保護(hù)了光合作用的正常 進(jìn)行。防止02碳素同化的抑制作用，光呼吸消耗了02,提高了 RuBP羧化酶的活性，有利于碳素同化作用的進(jìn)行。5.

9、答：因?yàn)闇厥抑泄饩€較弱,由于光照不足,光合作用較弱,如果此時(shí)溫度較高,呼吸作用增強(qiáng),容易達(dá)到光補(bǔ) 償點(diǎn)，即光合作用吸收的 CO2與呼吸作用釋放的 CO2達(dá)到運(yùn)態(tài)平衡。在白天沒有光合產(chǎn)物積累，夜間呼吸作用還 要消耗有機(jī)物質(zhì),造成消耗大于積累,久而久之,導(dǎo)致植物死亡。6答：CAM植物的氣孔是在夜間開放，固定CO2，生成草酰乙酸，并進(jìn)一步還原成蘋果酸積累在液泡中。白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸運(yùn)到葉綠體，脫羧放出CO2，CO2進(jìn)入卡爾文循環(huán)（C3途徑）形成光合產(chǎn)物。鑒別方法：（1）CAM 植物的氣孔是夜間張開,白天關(guān)閉。（2）夜間蘋果酸含量高、 pH 值低,白天蘋果酸含量低, pH 值增高。（3）夜間

10、碳水化合物含量低,白天碳水化合物含量高。7. 答：C4植物是通過C4途徑固定同化CO2的，該途徑是由C4-二羧酸循環(huán)（C4循環(huán)）和卡爾文循環(huán)（C3途徑） 兩個(gè)循環(huán)構(gòu)成。 C4 循環(huán)主要是在葉肉細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的,而卡爾文循環(huán)則位于維管束鞘細(xì)胞內(nèi)。在葉肉細(xì)胞中,PEP羧化酶固定CO2形成的OAA經(jīng)C4-二羧酸循環(huán)轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞中，在此處脫羧放出CO2，再由卡爾文循環(huán)將 CO2 固定并還原成碳水化合物。這樣的同化CO2 途徑表現(xiàn)出了兩個(gè)優(yōu)越性：（1） 葉肉細(xì)胞中催 C02初次固定的PEP羧化酶活性強(qiáng)且對 C02的親合力高（Km值為7卩mol/L,而Rubisco對 CO2的Km值為450卩mol/L

11、，因此固定CO2的速率快，特別是在 CO2濃度較低的情況下（大氣中的 CO2含量正 是處于這樣一種狀況），其固定 CO2的速率比C3植物快得多。（2） C4途徑中，通過 C4-二羧酸循環(huán)將葉肉細(xì)胞吸收固定的CO2轉(zhuǎn)移到鞘細(xì)胞，為鞘細(xì)胞中卡爾文循環(huán)提供 CO2,因此其作用好象一個(gè) CO2泵”一樣，將外界的CO2泵入鞘細(xì)胞，使鞘細(xì)胞的CO2濃度增大，抑制了 Rubisco 的加氧活性，使光呼吸顯著減弱，光合效率大大提高，同時(shí)也使C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)明顯降低（010卩mol/mol ）。C3植物只在葉肉細(xì)胞中通過卡爾文循環(huán)同化CO2，由于Rubisco與CO?的親合力低，加之自然界 CO2濃度低（

12、300卩mol/mo），氧氣含量相對高（21%），因此C3植物Rubisco的加氧反應(yīng)明顯，光呼吸強(qiáng)，CO2補(bǔ)償點(diǎn)高（50150卩mol/mo）,光合效率低。此外 C4植物維管束鞘細(xì)胞中形成的光合產(chǎn)物能及時(shí)運(yùn)走，有利于光合 作用的進(jìn)行。C4植物的高光合效率在溫度相對高、光照強(qiáng)的條件下才能明顯表現(xiàn)出來；在光弱、溫度低的條件下C4植物的光合效率反不如 C3 植物。8. 答：在光下類囊體膜上的光反應(yīng)啟動(dòng)時(shí),消耗 Pi 產(chǎn)生 ATP 和 NADPH+H + ,有利于 CO2 的同化,并產(chǎn)生磷酸丙糖。通過葉綠體被膜上的“ Pi運(yùn)轉(zhuǎn)器”，磷酸丙糖與細(xì)胞質(zhì)中的Pi進(jìn)行對等交換，Pi進(jìn)入葉綠體間質(zhì)，并通過 A

13、TP 的形成來活化 PGA 激酶與 Ru5P 激酶，促進(jìn)碳循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)， 當(dāng)植物缺磷時(shí)， 與磷酸丙糖交換的 Pi 減少,間質(zhì)中 ATP/ADP 比值降低,使 PGA 激酶與 Ru5P 激酶鈍化,于是光合碳循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)減慢。9. 答：C4植物的光合細(xì)胞有兩類：葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞（BSC）。C4植物維管束分布密集，間距?。總€(gè)葉肉細(xì)胞與 BSC 鄰接或僅間隔 1 個(gè)細(xì)胞）,每條維管束都被發(fā)育良好的大型 BSC 包圍,外面又為一至數(shù)層葉肉 細(xì)胞所包圍，這種呈同心圓排列的 BSC與周圍的葉肉細(xì)胞層被稱為Kranz解剖結(jié)構(gòu)，又稱花環(huán)結(jié)構(gòu)。C4植物的BSC 中含有大而多的葉綠體,線粒體和其它細(xì)胞器也較豐富。

14、BSC 與相鄰葉肉細(xì)胞間的壁較厚,壁中紋孔多,胞間連絲豐富。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有利于葉肉細(xì)胞與 BSC 間的物質(zhì)交換,以及光合產(chǎn)物向維管束的就近轉(zhuǎn)運(yùn)。此外,C4植物的兩類光合細(xì)胞中含有不同的酶類，葉肉細(xì)胞中含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶以及與C4-二羧酸生成有關(guān)的酶；而BSC中含有Rubisco等參與C3途徑的酶、乙醇酸氧化酶以及脫羧酶，在這兩類細(xì)胞中進(jìn)行不同的生化 反應(yīng)。采集一植物樣本后,可根據(jù)C3、 C4 和 CAM 植物的主要特征來鑒別它是屬于哪類植物。如可根據(jù)植物的地理分布、分類學(xué)上的區(qū)別、 葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)、 背腹兩面顏色、 光合速率和光呼吸的大小以及兩者的比值、 CO2 補(bǔ)償點(diǎn)、 葉綠素 ab

15、 比、羧化酶的活性以及碳同位素比等來鑒別。10. 答：（ 1）光 光是光合作用的動(dòng)力,也是形成葉綠素、葉綠體以及正常葉片的必要條件,光還顯著地調(diào)節(jié)光合酶的活 性與氣孔的開度,因此光直接制約著光合速率的高低。光能不足可成為光合作用的限制因素,光能過剩會(huì)引 起光抑制使光合活性降低。光合作用還被光照誘導(dǎo),即光合器官要經(jīng)照光一段時(shí)間后,光合速率才能達(dá)正常 范圍。（2）溫度 光合過程中的暗反應(yīng)是由酶所催化的化學(xué)反應(yīng),因而受溫度影響。光合作用有一定的溫度范圍和三基 點(diǎn),即最低、最高和最適溫度。光合作用只能在最低溫度和最高溫度之間進(jìn)行。（ 3）水分 直接影響 水為光合作用的原料, 沒有水光合作用不能進(jìn)行。

16、間接影響 水分虧缺會(huì)使光合速率下 降。因?yàn)槿彼畷?huì)引起氣孔導(dǎo)度下降，從而使進(jìn)入葉片的CO2減少；光合產(chǎn)物輸出變慢；光合機(jī)構(gòu)受損，光合面積擴(kuò)展受抑等。 水分過多會(huì)使葉肉細(xì)胞處于低滲狀態(tài), 另外土壤水分太多, 會(huì)導(dǎo)致通氣不良而妨礙根系活動(dòng) 等,這些也都會(huì)影響光合作用的正常進(jìn)行。（4）氣體CO2是光合作用的原料，CO2不足往往是光合作用的限制因子，對C3植物光合作用的影響尤為顯著。O2對光合作用有抑制作用，一方面O2促進(jìn)光呼吸的進(jìn)行，另一方面高。2下形成超氧陰離子自由基，對光合膜、光合器官有傷害作用。（ 5）氮素 氮素是葉綠體、葉綠素的組成成分,也是 Rubisco 等光合酶以及構(gòu)成同化力的 ATP

17、和 NADPH 等物質(zhì) 的組成成分。在一定范圍內(nèi),葉的含氮量、葉綠素含量、Rubisco 含量分別與光合速率呈正相關(guān)。11. 答：引起光合 “午睡 ”現(xiàn)象的主要因素是大氣干旱和土壤干旱。在干熱的中午,葉片蒸騰失水加劇,若此時(shí)土壤水分也虧缺，使植株的失水大于吸水，就會(huì)引起萎蔫與氣孔導(dǎo)性降低，進(jìn)而使CO2吸收減少。另外，中午及午后的強(qiáng)光、高溫、低CO2濃度等條件都會(huì)使光呼吸激增，光抑制產(chǎn)生，這些也都會(huì)使光合速率在中午或午后降低。光合“午睡”是植物中的普遍現(xiàn)象，也是植物對環(huán)境缺水的一種適應(yīng)方式。但是 “午睡 ”造成的損失可達(dá)光合生 產(chǎn)的 30，甚至更多， 在生產(chǎn)上可采用適時(shí)灌溉、 選用抗旱品種、 增

18、強(qiáng)光合能力、 遮光等措施以緩和 “午睡 ”程度。12. 答：激發(fā)態(tài)的葉綠素分子處于能量不穩(wěn)定的狀態(tài)，會(huì)發(fā)生能量的轉(zhuǎn)變，或用于光合作用，或用于發(fā)熱、發(fā)射熒 光與磷光。 熒光即是激發(fā)態(tài)的葉綠素分子以光子的形式釋放能量的過程。 在缺乏 CO2 的情況下， 光反應(yīng)形成的同 化力不能用于光合碳同化 光合作用被抑制， 葉片中被光激發(fā)的葉綠素分子較多地以光的方式退激。 故在缺乏 CO2 的情況下，給綠色葉片照光能觀察到熒光，而當(dāng)供給 CO2 時(shí)，被葉吸收的光能用于光合作用，使熒光猝滅。 解釋： 光合作用：綠色植物利用太陽光能，將二氧化碳和水合成有機(jī)物質(zhì)，并釋放氧氣的過程。原初反應(yīng)： 指的是光能的吸收、 傳遞

19、與轉(zhuǎn)換過程， 完成了光能向電能的轉(zhuǎn)變， 實(shí)質(zhì)是由光所引起的氧化還原過程。 聚線色素：無光化學(xué)活性，將所吸收的光有效地集中到作用中心色素分子，包括 99% 的葉綠素 a ，全部葉綠素 b，全部胡蘿卜素和葉黃素。反應(yīng)中心色素分子：既能吸收光能又具有化學(xué)活性，能引起光化學(xué)反應(yīng)的特殊狀態(tài)的葉綠素a 分子，包括 P 700和 P680 。光合作用單位：是指完成 1 分子 CO2 的同化或 1 分子 O2 的釋放，所需的光合色素分子的數(shù)目，大約是2400個(gè)光合色素分子。但就傳遞 1 個(gè)電子而言，光合作用單位是 600 ，就吸收 1 個(gè)光量子而言，光合作 用單位是 300 。紅降現(xiàn)象：當(dāng)光波大 680nm,

20、雖然仍被葉綠素大量吸收，但光合效率急劇下降，這種在長波紅光下光合效率下降 的現(xiàn)象，稱為紅降現(xiàn)象。光合效率 (量子產(chǎn)額) ：又稱量子產(chǎn)額或量子效率， 是光合作用中光的利用效率， 即吸收 1 個(gè)光量子所同化二氧化 碳或放出氧分子的數(shù)量。量子需要量：同化1分子CO?或釋放1分子。2需要的光量子數(shù)。愛默生效應(yīng)(雙光增益效應(yīng)) ：如果在長波紅光照射時(shí)，再加上波長較短的紅光( 650670nm )照射，光合效率 增高，比分別單獨(dú)用兩種波長的光照射時(shí)的總和還要高，這種現(xiàn)象稱為雙光增益效應(yīng)或愛默生效應(yīng)。希爾反應(yīng)及希爾氧化劑：在有適當(dāng)?shù)碾娮邮荏w存在的條件下，離體的葉綠體在光下使水分解，有氧的釋放和電子 受體的還

21、原，這一過程是 Hill 在 1937 年發(fā)現(xiàn)的，故稱 Hill 反應(yīng)，在希爾反應(yīng)中接受氫的受體稱希 爾氧化劑。P 700：是 PSI 的反應(yīng)中心色素分子，即原初電子供體，是由兩個(gè)葉綠素a 分子組成的二聚體。這里 P 代表色素， 700 則代表 P 氧化時(shí)其吸收光譜中變化最大的波長位置是近 700nm 處，也即用氧化態(tài)吸收光譜 與還原態(tài)吸收光譜間的最大處的波長位置來作為反應(yīng)中心色素的標(biāo)志。PQ穿梭：伴隨著PQ的氧化還原，可使2H +從間質(zhì)移至類囊體膜內(nèi)的空間，即H +橫渡類囊體膜，搬運(yùn)2H+的同時(shí)也傳遞 2e， PQ 的這種氧化還原往復(fù)變化稱為 PQ 穿梭。光合鏈：一系列能發(fā)生氧化還原作用的電

22、子遞體所組成的電子傳遞鏈，能將水光解所產(chǎn)生的電子依次傳遞，最后傳遞給 NADP + 的總軌道。 光合磷酸化：葉綠體在光下與光合電子傳遞相偶聯(lián)，將無機(jī)磷與ADP 轉(zhuǎn)化成 ATP 的過程，稱為光合磷酸化。非環(huán)式光合磷酸化：與非環(huán)式電子傳遞相偶聯(lián)產(chǎn)生的磷酸化反應(yīng)。有兩個(gè)光系統(tǒng)參加，電子傳遞是單方向的，能 引起水的光解放氧和 ATP 與 NADPH 的生成。環(huán)式光合磷酸化：與環(huán)式電子傳遞相偶聯(lián)產(chǎn)生ATP的反應(yīng)。只有光系統(tǒng)I參加，電子流經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，不能形成 NADPH ，也不能引起水的光解放氧，只產(chǎn)生 ATP 。假環(huán)式光全磷酸化：與假環(huán)式電子傳遞相偶聯(lián)產(chǎn)生 ATP 的反應(yīng)。有兩個(gè)光系統(tǒng)參加，電子傳遞是

23、單方向的，能 引起水的光解放氧和 ATP 的生成，但不能生成 NADPH ，因?yàn)?O2 是電子和質(zhì)子的最終受體。C3 途徑與 C3 植物： C3 途徑又稱卡爾文循環(huán)， 整個(gè)循環(huán)由 RuBP 開始至 RuBP 再生結(jié)束， 共有 14 步反應(yīng)， 均 在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行。 全過程分為羧化、 還原、 再生三個(gè)階段。 因?yàn)槎趸脊潭ê笮纬傻牡谝粋€(gè)產(chǎn)物 3-磷酸甘油酸為三碳化合物，所以稱為C3途徑。并把只具有 C3途徑的植物稱 C3植物。C4途徑與C4植物：又稱為哈奇-斯萊克( Hatch-Slack)途徑，整個(gè)循環(huán)有 PEP開始至PEP再生結(jié)束，要經(jīng) 葉肉細(xì)胞和微管素鞘細(xì)胞兩種細(xì)胞，循環(huán)反應(yīng)因植物不同而有差異，但基本上可分為羧化、還原或轉(zhuǎn)氨、 脫羧和再生四個(gè)階段，由于這條光合碳循環(huán)途徑中二氧化碳固定后最初產(chǎn)物草酰乙酸為C4 -二羧酸化合物，故稱為 C4 -二羧酸途徑(C4 dicarboxylic acid pathway ),簡稱C4途徑。并把具有 C4途徑的植物稱為 C4 植物。Pi 運(yùn)轉(zhuǎn)器：存在于葉綠體被膜上，運(yùn)轉(zhuǎn)磷酸丙糖與 Pi ，使二者對等交換，將磷酸丙糖轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)的專一載體。 光呼吸：綠色細(xì)胞只有在光下才能發(fā)生的吸收氧氣釋放二氧化碳的過程。與光合作用有密切的關(guān)系，光呼吸的底 物是乙醇酸，由于這種呼吸只有在光下才能進(jìn)行，故稱為光呼吸。CAM 途徑和 CAM