植物生理学考研复习资料第三章植物的光合作用

第四章第四章 植物的光合作用植物的光合作用 一 名词解释一 名词解释 1 原初反应 2 磷光现象 3 荧光现象 4 红降现象 5 量子效率 6 量子需 要量 7 爱默生效应 8 PQ 穿梭 9 光合色素 10 光合作用 11 光合单位 12 作用中心色素 13 聚光色素 14 希尔反应 15 光合磷酸化 16 同化力 17 共 振传递 18 光抑制 19 光合 午睡 现象 20 光呼吸 21 光补偿点 22 CO2补偿点 23 光饱和点 24 光能利用率 25 复种指数 26 光合速率 27 叶面积系数 二 写出下列符号的中文名称二 写出下列符号的中文名称 1 ATP 2 BSC 3 CAM 4 CF1 CFo 5 Chl 6 CoI NAD 7 Co NADP 8 DM 9 EPR 10 Fd 11 Fe S 12 FNR 13 Mal 14 NAR 15 OAA 16 PC 17 PEP 18 PEPCase 19 PGA 20 PGAld 21 P680 22 Pn 23 PQ 24 Pheo 25 PSI II 26 PCA 27 PSP 28 Q 29 RuBP 30 RubisC RuBPC 31 RubisCO RuBPCO 32 RuBPO 33 X 34 LHC 三 填空题三 填空题 1 光合作用是一种氧化还原反应 在反应中 被还原 被氧化 2 叶绿体色素提取液在反射光下观察呈 色 在透射光下观察呈 色 3 影响叶绿素生物合成的因素主要有 和 4 P700的原初电子供体是 原初电子受体是 P680的原初电子供体是 原初电子受体是 5 双光增益效应说明 6 根据需光与否 笼统地把光合作用分为两个反应 和 7 暗反应是在 中进行的 由若干酶所催化的化学反应 8 光反应是在 进行的 9 在光合电子传递中最终电子供体是 最终电子受体是 10 进行光合作用的主要场所是 11 光合作用的能量转换功能是在类囊体膜上进行的 所以类囊体亦称为 12 早春寒潮过后 水稻秧苗变白 是与 有关 13 光合作用中释放的 O2 来自于 14 离子在光合放氧中起活化作用 15 水的光解是由 于 1937 年发现的 16 被称为同化能力的物质是 和 17 类胡萝素除了收集光能外 还有 的功能 18 光子的能量与波长成 19 叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个 一个在 另一个在 20 类胡萝卜素吸收光谱的最强吸收区在 21 一般来说 正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例为 22 一般来说 正常叶子的叶黄素和胡萝卜素的分子比例为 23 与叶绿素 b 相比较 叶绿素 a 在红光部分的吸收带偏向 方向 在蓝紫部分 的吸收带偏向 方向 24 光合磷酸化有三个类型 和 25 卡尔文循环中的 CO2的受体是 26 卡尔文循环的最初产物是 27 卡尔文循环中 催化羧化反应的酶是 28 通过卡尔文循环 每形成一个六碳糖需消耗 个 ATP 29 通过卡尔文循环 每还原 1 个 CO2 需消耗 个 NADPH 30 PS 的光反应是短波光反应 其主要特征是 31 PSI 的光反应是长波光反应 其主要特征是 32 光合作用中 淀粉的形成是在 中 33 光合作用中 蔗糖的形成是在 中 34 C4途径中 CO2的受体是 35 C4途径的最初产物是 36 C4植物的 C3途径是在 中进行的 37 C3植物的卡尔文循环是在 中进行的 38 C4植物进行光合作用时 只有在 细胞中形成淀粉 39 C4途径的羧化反应首先在 细胞中进行 40 C4植物的 CO2补偿点比 C3植物 41 C4途径的酶活性受光 效应剂和 价金属离子的调节 42 仙人掌 菠萝都属于 植物 43 光呼吸的底物乙醇酸是 RuBP 在 酶催化下形成的 44 光呼吸的底物是 45 光呼吸的底物乙醇酸是在 中形成的 46 光呼吸过程中 CO2的释放是在 中进行的 47 光呼吸过程中 乙醇酸的氧化是在 中进行的 48 光呼吸的全过程是在叶绿体 和线粒体等三种细胞器中进行的 49 群体植物的光饱和点比单株 50 维持植物正常生长所需的最低日照强度是 51 农作物中主要的 C3植物有 等 C4植物有 等 四 选择题四 选择题 1 磷素营养是植物的生命基础 约占有机化合物重量的 A 10 B 45 C 60 2 光合产物主要以什么形式运出叶绿体 A 蔗糖 B 淀粉 C 磷酸丙糖 3 C3途径是由哪位植物生理学家发现的 A Mitchell B Hill C Calvin 4 从进化角度看 在能够进行碳素同化作用的三个类型中 在地球中最早出现的 A 细菌光合作用 B 绿色植物光合作用 C 化能合成作用 5 地球上的自养生物每年约同化 2 1011吨碳素 主要靠 A 陆生绿色植物 B 水生植物 C 光合细菌 6 叶绿素 a 和叶绿素 b 对可见光的吸收峰主要是在 A 红光区 B 绿光区 C 蓝紫光区 7 类胡萝卜素对可见光的最大吸收峰在 A 红光区 B 绿光区 C 蓝紫光区 8 提取叶绿素时 一般可用 A 丙酮 B 乙醇 C 蒸馏水 9 PS 的光反应是属于 A 长波光的反应 B 短波光反应 C 中波光反应 10 PSI 的光反应是属于 A 长波光反应 B 短波光反应 C 中波光反应 11 PS 的光反应的主要特征是 A 水的光解 B 氧的释放 C ATP 的生成 12 PSI 的光反应的主要特征是 A NADP 的还原 B ATP 的生成 C 氧的释放 13 引起植物发生红降现象的光是 A 450nm 的蓝光 B 650nm 的红光 C 大于 685nm 的远红光 14 引起植物发生双光增益效应的两种光的波长是 A 450nm B 650nm C 大于 685nm 15 在光合作用中被称之为同化能力的物质是指 A ATP B NADH C NADPH 16 高等植物碳同化的三条途径中 能形成淀粉等产物的是 A 卡尔文循环 B C4途径 C CAM 途径 17 高等植物碳同化的三条途径中 不能形成淀粉等产物的是 A 卡尔文循环 B C4途径 C CAM 途径 18 高等植物正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为 A 1 1 B 2 1 C 3 1 19 正常叶子中 叶黄素和胡萝卜素的分子比例约为 A 2 1 B 3 1 C 4 1 20 植物不能形成叶绿素 呈现缺绿病 可能是缺乏 A 氮 B 镁 C 钠 21 光合作用的光反应发生的部位是在 A 叶绿体基粒 B 叶绿体间质 C 叶绿体膜 22 光合作用的暗反应发生的部位是在 A 叶绿体膜 B 叶绿体基粒 C 叶绿体间质 23 光合作用中释放的氧来源于 A CO2 B H2O C RuBP 24 叶绿体色素中 属于作用中心色素的是 A 少数特殊状态的叶绿素 a B 叶绿素 b C 类胡萝卜素 25 在叶绿体色素中 属于聚光色素的是 A 少数特殊状态的叶绿素 a B 类胡萝卜素 C 大部分叶绿素 a 全部叶绿素 b 和类胡萝卜素 26 在光合作用的放氧反应中不可缺少的元素是 A 铁 B 锰 C 氯 27 卡尔文循环中 CO2固定的最初产物是 A 三碳化合物 B 四碳化合物 C 五碳化合物 28 C4 途径中 CO2固定的最初产物是 A 磷酸甘油酸 B 果糖 C 草酰乙酸 29 C4 途径的 CO2的受体是 A PGA B PEP C RuBP 30 光合产物淀粉的形成和贮藏部位是 A 叶绿体间质 B 叶绿体基粒 C 胞基质 31 光合产物蔗糖形成的部位是 A 叶绿体基粒 B 胞基质 C 叶绿体间质 32 光呼吸是一个氧化过程 被氧化的底物是 A 乙醇酸 B 丙酮酸 C 葡萄糖 33 光呼吸调节与外界条件密切相关 氧对光呼吸 A 有抑制作用 B 有促进作用 C 无作用 34 光合作用吸收的 CO2与呼吸作用释放的 CO2达到动态平衡时 外界的 CO2浓度称为 A CO2饱和点 B O2饱和点 C CO2补偿点 35 在高光强 高温及相对湿度较低的条件下 C4植物的光合速率 A 稍高于 C3植物 B 远高于 C3植物 C 低于 C3植物 五 是非判断与改正五 是非判断与改正 1 光合作用中释放的 O2使人类及一切需 O2生物能够生存 2 光合作用是地球上惟一大规模将太阳能转变成贮存的电能的生物学过程 3 细菌化能合成作用在地球上出现较早 应发生在绿色植物光合作用之前 4 绿色植物中的叶绿体是由质外体发育而来 5 光反应之所以能逆热力学方向发生 是由于吸收了光能 6 叶绿体色素主要集中在叶绿体的间质中 7 叶绿素分子的头部是金属卟啉环 呈极性 因而具有亲水性 8 叶绿体中含有蔗糖合成酶和脂肪酶等几十种酶 9 叶绿素不溶于乙醇 但能溶于丙酮和石油醚等有机溶剂 10 叶绿酸是双羧酸 其羧基中的羟基分别被甲醛和叶绿醇所酯化 11 少数特殊状态的叶绿素 a 分子有将光能转变成电能的作用 12 叶绿体中的叶黄素是胡萝卜素衍生的醛类 13 叶绿素具有荧光现象 即在透射光下呈红色 而在反射光下呈绿色 14 一般说来 正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为 2 1 15 一般说来 正常叶子的叶绿素 a 和叶绿素 b 的分子比例约为 4 1 16 一般说来 正常叶子的叶黄素和胡萝卜素的分子比例约为 3 1 17 一般说来 叶绿素形成的最适温度是 30 上下 18 叶绿素 a 在红光部分的吸收带窄些 在蓝紫光部分宽些 19 叶绿素 b 比叶绿素 a 在红光部分吸收带宽些 在蓝紫光部分窄些 20 类胡萝卜素具有收集光能的作用 还有防护温度伤害叶绿素的功能 21 胡萝卜素和叶黄素最大吸收带在蓝紫光部分 也吸收红光等长光波的光 22 藻胆素和类胡萝卜素一样 可以吸收光能和传递光能 23 叶片是进行光合作用的惟一器官 24 光合作用所有反应都是在叶绿体内完成的 25 光合作用中任何过程都需要光 26 光合作用中的光反应是在叶绿体可溶部分进行的 27 光合作用中的暗反应是在叶绿体基粒上进行的 28 光合作用的作用中心的基本成分是结构蛋白质和脂类 29 作用中心色素就是指的叶绿素 a 分子 30 聚光色素包括大部分叶绿素 a 和全部的叶绿素 b 及类胡萝卜素 藻胆素 31 在光合链中最终电子受体是水 最终电子供体为 NADP 32 PS 的光反应是短波光反应 其主要特征是 ATP 的形成 33 PSI 的光反应是长波光反应 其主要特征是水的光解 34 ATP 和 NADPH 是光反应过程中形成的同化能力 35 卡尔文循环并不是所有植物光合作用碳同化的基本途径 36 C4途径中 CO2固定酶包括 PEP 羧化酶和 RuBP 羧化酶 37 C3途径 CO2固定酶是 PEP 羧化酶 38 植物生活细胞 在光照下可以吸收氧气 释放 CO2的过程 就是光呼吸 39 植物光呼吸是在叶绿体 过氧化物体及乙醛酸体三种细胞器中完成的 40 光呼吸的底物乙醇酸是在叶绿体内形成的 41 C4植物的光饱和点比 C3植物低 42 C4植物的 CO2补低点比 C3植物高 43 植物光合作用所需的 CO2主要是通过叶片水孔进入叶子 44 在弱光下 光合速率降低比呼吸速率显著 所以要求较高的 CO2水平 CO2补偿点 就高 45 光合作用中暗反应是由酶所催化的化学反应 温度影响不大 46 水分缺乏主要是直接的影响光合作用下降 47 提高光能利用率 主要通过延长光合时间 增加光合面积和提高光合效率等途径 48 光合作用产生的有机物质主要是脂肪 贮藏着能量 49 光合作用是农业生产中技术措施的核心 50 以光合作用的量子需要量推算 光能利用率可达 10 左右 作物约为 8 六 问答题六 问答题 1 光合作用具有什么重要意义 2 简述高等植物光合色素的种类和功能 3 植物的叶片为什么是绿色的 秋天树叶为什么会呈现黄色或红色 4 简要介绍测定光合速率的三种方法及原理 5 什么叫希尔反应 其意义如何 6 简述叶绿体的结构和功能 7 光合作用的全过程大致分为哪三大步骤 8 光合作用电子传递中 PQ 有什么重要的生理作用 9 如何证明光合电子传递由两个光系统参与 10 光合磷酸化有几个类型 其电子传递有什么特点 11 应用米切尔的化学渗透学说解释光合磷酸化机理并说明电子传递为何能与光合磷 酸化相偶连 12 叶绿体具有的片层基粒结构垛叠的生理意义如何 13 高等植物的碳同化途径有几条 哪条途径才具备合成淀粉等光合产物的能力 14 C3途径是谁发现的 分哪几个阶段 每个阶段的作用是什么 15 光合作用卡尔文循环的调节方式有哪几个方面 16 在维管束鞘细胞内 C4途径的脱羧反应类型有哪几种 17 如何解释 C4植物比 C3植物的光呼吸低 18 如何评价光呼吸的生理功能 19 简述 CAM 植物同化 CO2的特点 20 氧抑制光合作用的原因是什么 21 作物为什么会出现 午休 现象 22 追施 N 肥为什么会提高光合速率 23 生产上为什么要注意合理密植 24 高温时光合作用下降的原因是什么 25 分析植物光能利用率低的原因 26 提高植物光能利用率的途径和措施有哪些 27 在自然条件下 用红外线 CO2分析仪测得大气中的 CO2浓度为 0 665mg L 水稻 叶片光合作用吸收 CO2后叶室中的 CO2浓度为 0 595mg L 空气流速为 1 0L 分钟 被 测叶面积为 20cm2 求该叶片的光合速率是多少 28 设武汉地区的日照辐射量为 502kJ cm2 或每公顷 33 5 108kJ 两季水稻共产 稻谷 16 500kg hm2 经济系数按 0 5 计算 稻谷含水量为 13 每公斤干物质含能量为 18003kJ 求该水稻的光能利用率是多少 29 设光合作用的光反应中 每吸收 10mol650nm 的红光量子可形成 2molNADPH H 和 3molATP 试求光反应的能量转换率是多少 30 经过卡尔文循环 3mol CO2合成 lmol 磷酸丙糖 其自由能变化 G 为 1465kJ 与此同时 光合同化力形成阶段产生的 9molATP 和 6molNADPH H 全部用于磷酸丙糖的形 成 请计算光合碳还原阶段的能量转化效肆 参 考 答 案 一 名词解释一 名词解释 1 原初反应 primary reaction 包括光能的吸收 传递以及光能向电能的转变 即 由光所引起的氧化还原过程 2 磷光现象 phosphorescence 当去掉光源后 叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的 红光 它是由三线态回到基态时所产生的光 这种发光现象称为磷光现象 3 荧光现象 fluorescence 叶绿素溶液在透射光下呈绿色 在反射光下呈红色 这 种发光现象称为荧光现象 4 红降现象 red drop 当光波大于 685nm 时 虽然仍被叶绿素大量吸收 但量子效 率急剧下降 这种现象被称为红降现象 5 量子效率 quantum efficiency 又称量子产额或光合效率 指吸收一个光量子后 放出的氧分子数目或固定二氧化碳的分子数目 6 量子需要量 quantum requirement 同化 1 分子的 CO2或释放 1 分子的 O2所需要的 光量子数目 7 爱默生效应 emerson effect 如果在长波红光 大于 685nm 照射时 再加上波长 较短的红光 650nm 则量子产额大增 比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高 又称双光增益效应 8 PQ 穿梭 伴随着 PQ 的氧化还原 可使 2H 从间质移至类囊体膜内的空间 即质子 横渡类囊体膜 在搬运 2H 的同时也传递 2e 至 Fe S PQ 的这种氧化还原往复变化称为 PQ 穿梭 9 光合色素 指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素 包括叶绿 素 类胡萝卜素 藻胆素等 10 光合作用 photosynthesis 绿色植物吸收阳光的能量 同化 CO2和 H2O 制造有 机物质 释放 O2的过程 11 光合单位 photosynthetic unit 结合在类囊体膜上 能进行光合作用的最小结构 单位 12 作用中心色素 reaction center pigment 指具有光化学活性的少数特殊状态的叶 绿素 a 分子 13 聚光色素 light harvesting pigment 指没有光化学活性 只能吸收光能并将其 传递给作用中心色素的色素分子 14 希尔反应 Hill reaction 离体叶绿体在光下所进行的分解水并放出氧气的反应 15 光合磷酸化 photophosphorylation 叶绿体 或载色体 在光下把无机磷和 ADP 转 化为 ATP 成高能磷酸键的过程 16 同化力 assimilatory power ATP 和 NADPH 是由光合作用光反应中由光能转化 来的活跃的化学能 具有在黑暗中同化 CO2成为有机物的能力 所以被称为同化力 17 共振传递 resonance transfer 在色素系统中 一个色素分子吸收光能被激发后 其中高能电子的振动会引起临近另一个分子某个电子的振动 共振 当第二个分子的电子 振动被诱导起来 就发生电子激发能的传递 第二个分子又能以同样的方式激发传递 这 种在相同分子内依靠电子振动在分子内传递能量的方式称为共振传递 18 光抑制 photoinhibition 当植物光合机构接受的光能超过它所能利用的能量时 引起光合速率降低的现象叫做光合作用的光抑制 19 光合 午睡 现象 midday depression 指植物光合速率在中午前后下降的现象 引起光合午休的主要因素是大气干旱和土壤干旱 中午前后的强光 高温 低 CO2浓度等 条件影响 20 光呼吸 photorespiration 植物的绿色细胞依赖光照放出 CO2和吸收 O2的过程 21 光补偿点 light compensation point 同一叶子在同一时间内 光合过程中吸 收的 CO2和呼吸过程中放出的 CO2等量时的光照强度 22 CO2补偿点 CO2 compensation point 当光合吸收的 CO2量与呼吸释放的 CO2量相 等时 外界的 CO2浓度 23 光饱和点 light saturation point 增加光照强度 光合速率不再增加时的光照 强度 24 光能利用率 efficiency of solar energy utilization 单位面积上的植物光合 作用所累积的有机物中所含的能量 占照射在相同面积地面上的日光能量的百分比 25 复种指数 全年内农作物的收获面积与耕地面积之比 26 光合速率 photosynthetic rate 单位时间单位叶面积吸收 CO2的量 或释放 O2的 量 27 叶面积系数 leaf area index 绿叶面积与土地面积之比 二 写出下列符号的中文名称二 写出下列符号的中文名称 1 ATP 腺苷三磷酸 2 BSC 维管束鞘细胞 3 CAM 景天科植物酸代谢 4 CF1 CFo 偶联因子复合物 5 Chl 叶绿素 6 CoI NAD 辅酶 I 7 Co NADP 辅酶 II 8 DM 干物质重量 9 EPR 电子顺磁共振 10 Fd 铁氧还蛋白 11 Fe S 铁硫蛋白 12 FNR 铁氧还蛋白 NADP 还原酶 13 Mal 苹果酸 14 NAR 净同化率 15 OAA 草酰乙酸 16 PC 质体蓝素 17 PEP 磷酸稀醇式丙酮酸 18 PEPCase PEP 羧化酶 19 PGA 3 磷酸甘油酸 20 PGAld 3 磷酸甘油醛 21 P680 吸收峰波长为 680nm 的叶绿素 a 22 Pn 净 光合速率 23 PQ 质体醌 24 Pheo 去镁叶绿素 25 PSI 光系统 I II 26 PCA 光合碳同化 27 PSP 光合磷酸化 28 Q 半醌离子 29 RuBP 1 5 二磷酸核酮糖 30 RubisC RuBPC RuBP 羧化酶 31 RubisCO RuBPCO RuBP 羧 化酶 加氧酶 32 RuBPO RuBP 加氧酶 33 X P430 即 P700的原初电子受体 34 LHC 聚光色素复合体 三 填空题三 填空题 1 CO2 H2O 2 红 绿 3 光 温度 水分 矿质营养 4 PC Fd Pheo 5 光 合作用可能包括两个光系统 6 光反应 暗反应 7 叶绿体间质 8 基粒类囊体膜 光合 膜 9 H2O NADP 10 叶绿体 11 光合膜 12 低温抑制叶绿素形成 13 H2O 14 氯 C1 15 希尔 Hill 16 ATP NADPH H 17 防护光照伤害叶绿素 18 反比 19 红光区蓝紫光区 20 蓝紫光 21 3 1 22 2 1 23 长光波 短光波 24 非 循环式光合磷酸化 循环式光合磷酸化 假循环式光合磷酸化 25 核酮糖 1 5 二磷酸 RuBP 26 3 磷酸甘油酸 PGA 27 核酮糖 1 5 二磷酸羧化酶 RuBPC 28 18 29 2 30 水的光解和放氧 31 NADP 的还原 32 叶绿体 33 细胞质 34 烯醇式磷酸丙酮 酸 PEP 35 草酰乙酸 36 维管束鞘细胞 37 叶肉细胞 38 维管束鞘 39 叶肉 40 低 41 二 42 CAM 43 RuBP 加氧 44 乙醇酸 45 叶绿体 46 线粒体 47 过氧化物体 48 过氧化物体 49 高 50 大于光补偿点 51 水稻 棉花 小麦 甘蔗 玉米 高粱 四 选择题四 选择题 1 B 2 C 3 C 4 A 5 A B 6 A C 7 C 8 A B 9 B l0 A 1 1 A B 12 A 13 C 14 B C 15 A C 16 A 17 B C 18 C 1 9 A 20 A B 21 A 22 C 23 B 24 A 25 B C 26 B C 27 A 28 C 29 B 30 A 31 B 32 A 33 B 34 C 35 B 五 是非判断与改正五 是非判断与改正 1 2 化学能 3 较迟 之后 4 原质体 5 6 基 粒之中 7 8 含有光合磷酸化酶系 CO2固定和还原酶系 9 不溶于水 10 分别被甲醇 11 12 衍生的醇类 13 绿色 红色 14 约 为 3 1 15 3 1 16 2 1 17 18 宽些 窄些 19 窄些 宽些 20 防护光照 21 不吸收 红光 22 23 主要 24 主要反应是在叶绿体 25 并不是任何过程 26 光合膜上 27 叶 绿体间质中 28 29 指的特殊状态的叶绿素 a 30 31 受体是 NADP 供体为水 32 水的光解和放氧 33 NADP 的还原 34 35 是所有 36 37 RuBPC 38 植物绿色细胞 39 及线粒体 40 41 比 C3植物高 42 比 C 植物低 43 叶片气孔 44 45 影响很大 46 间接的 47 48 主要是糖类 49 50 一般 作物为 2 左右 六 问答题六 问答题 1 光合作用具有什么重要意义 1 光合作用是制造有机物质的重要途径 2 光合作用将太阳能转变为可贮存的化学 能 3 光合作用可维持大气中氧和二氧化碳的平衡 2 简述高等植物光合色素的种类和功能 高等植物叶绿体内参与光合作用的色素有两类 即叶绿素和类胡萝卜素 叶绿素是一 种双羧酸的酯 叶绿素 a 呈蓝绿色 叶绿素 b 呈黄绿色 叶绿素 a 和叶绿素 b 的基本结构 相同 都具有一个亲水的镁卟啉环头部和一个亲脂的叶醇链尾部 类胡萝卜素包括胡萝卜 素和叶黄素 前者为橙黄色 后者为黄色 二者结构相似 都是不饱和的碳氢化合物 绝 大部分叶绿素 a 分子和全部的叶绿素 b 类胡萝卜素都具有收集光能的作用 类胡萝卜素 还有防护光照伤害叶绿素的功能 少数具有特殊状态的叶绿素 a 分子有将光能转变为电能 的作用 3 植物的叶片为什么是绿色的 秋天树叶为什么会呈现黄色和红色 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 对绿光吸收很少 所以植物的叶片呈绿色 秋天树 叶变黄是由于低温抑制了叶绿素的生物合成 已形成的叶绿素也被分解破坏 而类胡萝卜 素比较稳定 所以叶片呈现黄色 至于红叶 是因为秋天降温 体内积累较多的糖分以适 应寒冷 体内可溶性糖多了 就形成较多的花色素 叶子就呈红色 4 简要介绍测定光合速率的三种方法及原理 测定光合速率的方法 1 改良半叶法 主要是测定单位时间 单位面积叶片干重的 增加量 2 红外线 CO2分析法 其原理是 CO2对红外线有较强的吸收能力 CO2量的多少与 红外线降低量之间有一线性关系 3 氧电极法 氧电极由铂和银所构成 外罩以聚乙烯薄 膜 当外加极化电压时 溶氧透过薄膜在阴极上还原 同时产生扩散电流 溶氧量越高 电流愈强 5 什么叫希尔反应 其意义如何 离体叶绿体加到具有适当氢接受体的水溶液中 的反应 称为希尔反应 在光下所进 行的水分解 并放出氧 这一发现使光合作用机理的研究进入了一个新阶段 是开始应用 细胞器研究光合电子传递的开始 并初步证明了氧的释放是来源于水的 6 简述叶绿体的结构和功能 叶绿体外有两层被膜 分别称为外膜和内膜 具有选择透性 叶绿体膜以内的基础物 质称为间质 间质成分主要是可溶性蛋白质 酶 和其他代谢活跃物质 在间质里可固定 CO2形成和贮藏淀粉 在间质中分布有绿色的基粒 它是由类囊体垛叠而成 光合色素主要 集中在基粒之中 光能转变为化学能的过程是在基粒的类囊体膜上进行的 又称光合膜 7 光合作用的全过程大致分为哪三大步骤 1 原初反应 即光能的吸收传递和转变为电能的过程 2 电子传递和光合磷酸酸化 即电能转变为活跃的化学能过程 3 碳同化 即活跃的化学能转变为稳定的化学能过程 8 光合作用电子传递中 PQ 有什么重要的生理作用 光合电子传递链中质体醌数量比其他传递体成员的数量多出好几倍 具有重要生理作 用 1 PQ 具有脂溶性 在类囊体膜上易于移动 可沟通数个电子传递链 也有助于两个 光系统电子传递均衡运转 2 伴随着 PQ 的氧化还原 将 2H 从间质移至类囊体的膜内空 间 既可传递电子 又可传递质子 有利于质子动力势形成 进而促进 ATP 的生成 9 如何证明光合电子传递由两个光系统参与 1 红降现象和双光增益效应 红降现象是指用大于 680nm 的红光照射时 光合作 用量子效率急剧下降的现象 双光增益效应是指在照射 680nm 的红光时同时补加稍波长短 的红光 650nm 量子效率会大大增加的现象 这种现象暗示光合机构中存在两个光系统 一个能吸收长波长的远红光 而另一个只能吸收波长稍短的红光 2 光合放 O2的量子需要量大于 8 从理论上讲一个光量子可引起一个分子激发 放出一个电子 那么释放一个 O2 传递 4 个电子只吸收 4 个光量子 而实际测得光合放氧 的最低量子需要量为 8 12 证实了光合作用电子传递要经过两个光系统 有两次光化学 反应 2 类囊体膜上存在 PSI 和 PSII 色素蛋白复合体 现在已经用电镜观察到类囊体膜 存在 PSI 和 PSII 颗粒 能从叶绿体中分离出 PSI 和 PSII 色素蛋白复合体 在体外进行光 化学反应与电子传递 并证实 PSI 与 NADP 的还原有关 而 PSII 与水的光解放氧有关 10 光合磷酸化有几个类型 其电子传递有什么特点 光合磷酸化可分为三个类型 1 非循环式光合磷酸化 其电子传递是一个开放的通 路 2 循环式光合磷酸化 其电子传递是一个闭合的回路 3 假循环式光合磷酸化 其 电子传递也是一个开放的通路 但其最终电子受体不是 NADP 而是 O2 11 应用米切尔的化学渗透学说解释光合磷酸化机理并说明电子传递为何能与光合磷 酸化相偶连 在光合链的电子传递中 PQ 可传递电子和质子 而 Fe S 蛋白 Cytf 等只能传递电 子 因此 在光照下 PQ 不断地把接收来的电子传给 Fe S 蛋白的同时 又把从膜外间质中 获得的 H 释放至膜内 此外 水在膜内侧光解也释放出 H 所以膜内侧 H 浓度高 膜外侧 H 浓度低 膜内电位偏正 膜外侧偏负 于是膜内外便产生了质子动力势差 pmf 即电位 差和 pH 差 这就成为产生光合磷酸化的动力 膜内侧高化学势处的 H 可顺着化学势梯度 通过偶联因子返回膜外侧 在 ATP 酶催化下将 ADP 和 Pi 合成为 ATP 用实验可以证明电子传递与光合磷酸化相偶连 在叶绿体体系中加入电子传递抑制剂 如 DCMU 商品名为敌草隆 光合磷酸化就会停止 如果在体系中加入磷酸化底物 ADP 与 Pi 则会促进电子传递 12 叶绿体具有的片层基粒结构垛叠的生理意义如何 光合膜的垛叠意味着捕获光能的机构高度密集 更有效地收集光能 加速光反应 其 二 膜系统往往是酶的排列支架 膜垛叠就犹如形成一个长的代谢传送带 使代谢顺利进 行 从系统发育角度来看 光合膜垛叠有利于光合进程 是一个进化特性 13 高等植物的碳同化途径有几条 哪条途径才具备合成淀粉等光合产物的能力 有三条 卡尔文循环 C4 途径和景天科植物酸代谢途径 只有卡尔文循环才具备合成 淀粉等光合产物的能力 而 C4 途径和景天科植物酸代谢途径只起到固定和转运 CO2的作用 即 CO2泵的作用 14 C3 途径是谁发现的 分哪几个阶段 每个阶段的作用是什么 C3 途径是卡尔文 Calvin 等人发现的 可分为三个阶段 1 羧化阶段 CO2被固定 生成 3 磷酸甘油酸 为最初产物 2 还原阶段 利用同化力 NADPH ATP 将 3 磷酸 甘油酸还原成 3 磷酸甘油醛 光合作用中的第一个三碳糖 3 更新阶段 光合碳循环中 形成的 3 磷酸甘油醛 经过一系列的转变 再重新形成 RuBP 的过程 15 光合作用卡尔文循环的调节方式有哪几个方面 1 酶活性调节 光通过光反应改变叶的内部环境 间接地影响酶的活性 如间质中 pH 的升高 Mg2 浓度升高 可激活 RuBPCase 和 Ru5p 激酶等 如果在暗中 这些酶活性就 下降 2 质量作用的调节 代谢物的浓度可以影响反应的方向和速率 3 转运作用的调节 叶绿体内的光合最初产物磷酸丙糖 从叶绿体运到细胞质的数 量 受细胞质里的 Pi 数量所控制 Pi 充足 进入叶绿体内多 就有利于叶绿体内磷酸丙 糖的输出 光合速率就会加快 16 在维管束鞘细胞内 C4途径的脱羧反应类型有哪几种 1 NADP 苹果酸酶类型 2 NAD 苹果酸酶类型 3 PEP 羧激酶类型 17 如何解释 C4植物比 C3植物的光呼吸低 C4植物 PEP 羧化酶对 CO2亲和力高 固定 CO2的能力强 在叶肉细胞形成 C4二羧酸 之后 再转运到维管束鞘细胞 脱羧后放出 CO2 就起到了 CO2泵的作用 增加了 CO2浓度 提高了 RuBP 羧化酶的活性 有利于 CO2的固定和还原 不利于乙醇酸形成 不利于光呼吸 进行 所以 C4植物光呼吸测定值很低 而 C3植物 在叶肉细胞内固定 CO2 叶肉细胞的 CO2 O2的比值较低 此时 RuBP 加 氧酶活性增强 有利于光呼吸的进行 而且 C3植物中 RuBP 羧化酶对 CO2亲和力低 光呼吸 释放的 CO2 不易被重新固定 18 如何评价光呼吸的生理功能 1 有害方面 减少了光合产物的形成和累积 不仅不能贮备能量 还要消耗大量能 量 2 有益之处 消除了乙醇酸的累积所造成的毒害 此过程可以作为丙糖和氨基 酸的补充途径 防止高光强对叶绿体的破坏 消除了过剩的同化力 保护了光合作用正 常进行 消耗了 CO2之后 降低了 O2 CO2之比 可提高 RuBP 羧化酶的活性 有利于碳 素同化作用的进行 19 简述 CAM 植物同化 CO2的特点 这类植物晚上气孔开放 固定 CO2 在 PEP 羧化酶作用下与 PEP 结合形成苹果酸累积 于液泡中 白天气孔关闭 液泡中的苹果酸便运到细胞质 放出 CO2 放出的