第三章光合作用习题及答案

第三章

光合作用一、名词解释1.

光合作用2.

光合强速率3.

原初反响4.

光合电子传递链5.

PQ穿梭6.

同化力7.

光呼吸8.

荧光现象9.

磷光现象10.

光饱和点11.

光饱和现象12.

光补偿点13.

光能利用率14.

二氧化碳饱和点15.

二氧化碳补偿点16.

光合作用单位17.

作用中心色素18.

聚光色素19.

希尔反响20.

光合磷酸化21.

光系统22.

红降现象23.

双增益效应24.

C3植物25.

C4植物26.

量子产额27.

量子需要量28.

光合作用‘午睡’现象三、填空题1.光合色素按照功能不同分类为

和

。2.光合作用的最终电子供体是

，最终电子受体是

。3.光合作用C3途径CO2的受体是

，C4途径的CO2的受体是

。4.光合作用单位由

和

两大局部构成。5.PSI的原初电子供体是

，原处电子受体是

。6.PSII的原初电子受体是

，最终电子供体是

。7.光合放氧蛋白质复合体又称为

，有

种存在状态。8.C3植物的卡尔文循环在叶片的

细胞中进展，C4植物的C3途径是在叶片的

细胞中进展。9.在卡尔文循环中，每形成1摩尔六碳糖需要

摩尔ATP，

摩尔NADPH+H+。10.影响光合作用的外部因素有

、

、

、

和

。11.光合作用的三大步聚包括

、

和

。12.光合作用的色素有

、

和

。13.光合作用的光反响在叶绿体的

中进展，而暗反响是在

进展。14.叶绿素溶液在透射光下呈

色，在反射光下呈

色。15.光合作用属于氧化复原反响，其中中被氧化的物质是

，被复原的物质时是

。16.类胡萝卜素吸收光谱最强吸收区在

，它不仅可以吸收传递光能，还具有

的作用。17.叶绿素吸收光谱有

光区和

光区两个最强吸收区。18.光合作用CO2同化过程包括

、

、

三个大的步骤。19.根据光合途径不同，可将植物分为

、

、

三种类别。20.尔文循环按反响性质不同，可分为

、

、

三个阶段。21.在光合作用中，合成淀粉的场所是

，合成蔗糖的场所是

。22.光合作用中被称为同化力的物质是

和

。23.卡尔文循环中的CO2的受体是

，最初产物是

，催化羧化反响的酶是

。24.光呼吸中底物的形成和氧化分别在

、

和

等三种细胞器中进展的。25.农作物中主要的C3植物有

、

、

等。26.农作物中C4植物有

、

、

等。27.光合磷酸化的途径有

、

和

三种类型，占主导地位的途径是

。28.正常植物叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量的比值为

，叶黄素和胡萝卜素分子比例为

。29.在光合放氧反响中不可缺少的元素是

和

。30.原初反响是将

能转变为

能。31.量子产额的倒数称为

，即光合作用中释放1分子氧和复原1分子二氧化碳所需吸收的

。32.类囊体膜上主要含有

、

、

、和

等四类蛋白复合体。33.反响中心色素分子是一种特殊性质的

分子，它不仅能捕获光能，还具有光化学活性，能将

能转换成

能。2和同化一分子CO2，确定光合单位包含

个色素分子；根据吸收一个光量子，光合单位应包含

。根据传递一个电子，光合单位应包含

个色素分子数。35.叶绿体是由被膜、

、和

三局部组成。36.类囊体可分为

类囊体和

类囊体二类。37.当叶绿素卟啉环中的

被H＋所置换后，即形成褐色的去

叶绿素，假设再被Cu２＋取代，就形成鲜绿的

代叶绿素。38.叶绿体的ATP酶由两个蛋白复合体组成：一个是突出于膜外表的亲水性的

；另一个是埋置于膜中的疏水性的

，后者是

转移的主要通道。39.C4植物的光合细胞有

细胞和

细胞两类。40.当环境中CO2浓度增高，植物的光补偿点

，当温度升高时，光补偿点

。41.按非环式光合电子传递，每传递4个电子，分解

分子H2O，释放1分子O2，需要吸收8个光量子，量子产额为

。二、选择题

1.PSⅡ的中心色素分子是：680680700700

A.Cu

B.Fe

C.Mg

D.Mn

3.PSⅠ的中心色素分子是：

A.P430

B.P652

C.P680

D.P700

4.RuBP羧化酶的活化剂是

A.Cu2+

B.Mg2+

C.K+

D.Mn2+

5.测定叶绿素总量时，分光光度计选用的波长是222++2++

9.PSI的原初电子供体是2+

10.PSI的原初电子受体是2+11.C4植物最初固定CO2的受体是12.C3植物固定CO2的受体是13.C3植物固定CO2的最初产物是

A.PEP

B.RuBP

C.PGA

D.OAA

A.等于光补偿点

B.大于光补偿点16.在光合作用碳循环中，每生成一分子葡萄糖需要2

C.8分子ATP和12分NADPH2

B.12分子ATP和18分NADPH2

D.12分子ATP和18分NADPH18.一般而言，正常植物叶片的叶绿素与类胡萝卜素的比值为

A.2:1

B.3:1

C.1:2

D.1:319.C3植物叶绿素a/b为

A.2:1

B.3:1

C.1:2

D.1:33植物的是4植物的是

A.水稻

B.小麦

C.玉米

D.凤梨23.在光合作用研究中，首先发现光合碳循环并获得诺贝尔奖的是3426.C4植物初次固定二氧化碳的酶是

C.磷酸甘油激酶

D.苹果酸脱氢酶+43-2+30.既可以形成ATP,也可以形成NADPH+H+的电子传递途径是32.在提取叶绿素时，研磨叶片时参加少许CaCO3，其目的是A．使研磨更充分

B．加速叶绿素溶解

C．使叶绿素a、b别离

D．保护叶绿素

A.4～6

B.8～10

C.10～12

D.12～14A．幼叶

B．正在生长的叶片

C．已充分生长的叶片

D．老叶片35.要测定光合作用是否进展了光反响，最好是检查A．葡萄糖的生成

B．ATP的生成

C．CO2的吸收

D．氧的释放36.作物在抽穗灌浆时，如剪去局部穗，其叶片的光合速率通常会A．适当增强

B．一时减弱

C．根本不变

D．变化无规律A．核酮糖

B．葡萄糖

C．蔗糖

D．磷酸丙糖A．H2O

B．PC

C．Fd

D．NADP＋A．3种

B．6种

C．9种

D．12种A．基态

B．第一单线态

C．第二单线态

D．三线态A．吸收光能

B．通过诱导共振传递光能C．利用光能进展光化学反响

D．推动跨膜H＋梯度的形成A．增高

B．不便

C．降低

D．无规律性44.一般C3植物的CO2饱和点为A．1~5μl·L-1

B．20~50μl·L-1

C．300～350μl·L-1

D．1000～1500μl·L-13植物的CO2补偿点为

μl·L-1左右。B．A．1~5

μl·L-1

B．20~50μl·L-1

C．300～350

μl·L-1

D．1000～1500A．光能吸收传递

B．光能转变为电能C．电能转变转变为变活泼的化学能

D．活泼的化学能转变为稳定的化学能47.光合作用中电子传递发生在A．叶绿体被膜上

B．类囊体膜上

C．叶绿体间质中

D．类囊体腔中48.光合作用中光合磷酸化发生在A．叶绿体被膜上

B．类囊体膜上

C．叶绿体间质中

D．类囊体腔中49.光合作用放氧反响发生的氧气先出现在A．叶绿体被膜上

B．类囊体膜上

C．叶绿体间质中

D．类囊体腔中50.指出以下四组物质中，属于光合碳循环必需的是A．叶绿素、类胡萝卜素、CO2

B．CO2、NADPH2、ATPC．O2、H2O、ATP

D．CO2、叶绿素、NADPH251.1961年提出化学渗透学说的科学家是四、问答题1.简述光合作用的重要意义。3、C4植物光合生理特性的异同。3.为什么说光在光合作用中起作主导作用？4.简述不同类型的植物的光合作用过程。5.为什么说光合作用是作物产量构成的最主要的因素。6.以下图为光强－光合曲线，分别指出图中B、F两点，OA、AC和DE线段，CD曲线，以及AC斜率的含义？7.举出三种测定光合作用强度的方法,并简述其原理及优缺点。8.试用化学渗透学说解释光合磷酸化的机理。2同化有哪些调节作用10.叶色深浅与光合作用有何关系？为什么？11.试分析产生光合作用“午睡〞现象的可能原因。12.光呼吸有何生理意义？13.假定成都平原的年辐射量为1120千卡/cm2，一年中收获水稻600kg/667m2，收获小麦250kg/667m14.用红外线CO2分析仪测得：空气中的CO2浓度为0.528mg/L，20cm2的叶片水稻光合吸收后叶室的CO2浓度为0.468mg/L，空气流速为/分，求水稻叶片的光合速率〔mgCO2·dm-2·h-1〕。2来自水4植物比C3植物光合效率高的原因17.简单说明叶绿体的构造及其功能。18.C3途径可分为几个阶段？每个阶段有何作用19.影响光能利用率的因素有哪些如何提高光能利用率3途径的调节方式有哪几个方面答

案一、名词解释1.

光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和H2O，制造有机物质，并释放O2的过程。2.

光合速率：指光照条件下，植物在单位时间单位叶面积吸收CO2的量〔或释放O2的量〕。3.

原初反响：指植物对光能的吸收、传递与转换，是光合作用最早的步骤，反响速度极快，通常与温度无关。4.

光合电子传递链：在光合作用中，由传氢体和传电子体组成的传递氢和电子的系统或途径。5.

PQ穿梭：在光合作用电子传递过程中，由质体醌在接合电子的同时，接合基质中的质子，并将质子转运到类囊体腔的过程。6.

同化力：在光反响中生成的ATP和NADPH可以在暗反响中同化二氧化碳为有机物质，故称ATP和NADPH为同化力。7.

光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气，放出CO2的过程。8.

荧光现象：指叶绿素溶液照光后会发射出暗红色荧光的现象。9.

磷光现象：照光的叶绿素溶液，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。10.

光饱和现象：在一定范围的内，植物光合速率随着光照强度的增加而加快，超过一定范围后光合速率的增加逐渐变慢，当到达某一光照强度时，植物的光合速率不再继续增加，这种现象被称为光饱和现象。11.

光饱和点：在一定范围内，光合速率随着光照强度的增加而加快，光合速率不再继续增加时的光照强度称为光饱和点。12.

光补偿点：指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。13.

光能利用率：单位面积上的植物通过光合作用所累积的有机物中所含的能量，占照射在一样面积地面上的日光能量的百分比。14.

CO2饱和点：在一定范围内，光合速率随着CO2浓度增加而增加，当光合速率不再继续增加时的CO2浓度称为CO2饱和点。15.

CO2补偿点，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。16.

光合作用单位：结合在类囊体膜上，能进展光合作用的最小构造单位。17.

作用中心色素：指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。18.

聚光色素：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。聚光色素又叫天线色素。19.

希尔反响：离体叶绿体在光下所进展的分解水并放出氧气的反响。20.

光合磷酸化：叶绿体〔或载色体〕在光下把无机磷和ADP转化为ATP，并形成高能磷酸键的过程。21.

光系统：由叶绿体色素和色素蛋白质组成的可以完成光化学转换的光合反响系统，称为光系统，植物光合作用有PSI和PSII两个光系统。22.

红降现象：当光波大于685nm时，光合作用的量子效率急剧下降，这种现象被称为红降现象。23.

双增益效应：如果用长波红光〔大于685nm〕照射和短波红光〔650nm〕同时照射植物，则光合作用的量子产额大增，比单独用这两种波长的光照射时的总和还要高，这种增益效应称为双增益效应24.

C3植物：光合作用的途径主要是C3途经的植物，其光合作用的初产物是甘油-3-磷酸25.

C4植物：光合作用的途径主要是C4途经的植物，其光合作用的初产物是C4二酸，如草酰乙酸。26.

量子产额：指每吸收一个光量子所合成的光合产物的量或释放的氧气的量，又称为量子效率。27.

量子需要量：指释放一分子氧或复原一分子二氧化碳所需要的光量子数。一般为8~10个光量子。28.

光合作用‘午睡’现象：在正午光照较强的情况下，有些植物的光合速率会急剧降低，甚至光合速率为零。这种现象称为光合作用‘午睡’现象二、填空题1.聚光色素；作用中心色素2.水；NADP+3.RuBP；PEP4.聚光色素；作用中心色素5.PC；叶绿素分子(A0)6.去镁叶绿素分子(Pheo)；水7.锰聚体〔锰族蛋白〕；58.叶肉；维管束鞘9.18；1210.光照；CO2；温度；水分；矿质营养11.原初反响；电子传递和光合磷酸化；碳同化12.叶绿素；类胡萝卜素；藻胆素。13.类囊体膜；叶绿体基质14.绿；红15.水；二氧化碳16.蓝紫光区；保护光合机构〔防止强光对光合机构的破坏〕17.蓝紫；红光18.羧化阶段；复原阶段；更新阶段19.C3；C4；CAM20.羧化阶段；复原阶段；更新阶段21.叶绿体；细胞质22.ATP；NADPH+H+23.RuBP；PGA；RuBPC24.叶绿体；线粒体；过氧化物体25.水稻；棉花；小麦

26.甘蔗；玉米；高梁27.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；非循环式光合磷酸化28.3：1；2：129.氯；锰30.光；电31.量子需要量；光量子数32.PSI复合体；PSⅡ复合体；Cytb６/f复合体；ATPase复合体33.叶绿素a；光；电34.2500；300；60035.基质；类囊体36.基质；基粒37.镁；镁；铜38.CF1；CFo；质子39.叶肉；维管束鞘40.降低；升高41.2；1／81.三、单项选择题1.

A2.

C3.

D4.

B5.

D6.

A7.

D8.

A9.

D10.

B11.

B12.

B13.

C14.

C15.

B16.

A17.

A18.

B19.

B20.

C21.

C22.

B23.

B24.

B25.

C26.

B27.

C28.

C29.

D30.

A31.

432.

D33.

B34.

C35.

D36.

B37.

D38.

C39.

C40.

B41.

C42.

B43.

A44.

D45.

B46.

C47.

B48.

B49.

D50.

B51.

C四、问答题1.答：(1)光合作用把CO2转化为碳水化合物。(2)光合作用将太阳能转变为可贮存的化学能。(3)光合作用中释放氧气，维持了大气中CO2和氧气的平衡。2.

答：碳三、碳四植物的光合生理特性比拟见下表比拟工程C3植

物C4

植

物叶片解剖构造维管束鞘细胞与叶肉细胞排列疏松维管束鞘细胞与叶肉细胞排列严密，有叶绿体，富含胞间连丝，维管束兴旺叶绿体只有叶肉细胞中含有叶绿体维管束鞘细胞中的叶绿体机理片层不兴旺，叶绿体体积较叶肉中的大CO2同化途径只有碳三途径碳三途径和碳四途径CO2受体RuBP

RuBP和PEP最初产物3-磷酸甘油酸草酰乙酸光呼吸高，易测出

低，不易测出净光合速率10～40(CO2mgdm-2)

40～80(CO2mgdm-2)CO2偿点

50～100ppm0～10ppm一样点:光反响的过程根本上一样，反响的实质是一样的，都是把二氧化碳同化为

有机物，它们都要进展卡尔文循环。3.答：①光是光合作用进展的能量来源，是光合作用进展的动力，光合速率随光照强度增加而增加，到达光饱和点光合速率不再增加；②光照可以诱导暗反响中多种酶的活性；③光照还会影响与光合作用有关的叶绿素的合成和叶绿体的发育。4.答：根据光合作用的途径不同，将植物分为C3植物、C4植物和CAM。C3植物二氧化碳同化在叶肉细胞中完成，碳同化途径为C3途径；C4植物初次固定二氧化碳在椰肉细胞中，进展的是C4途径，然后转入维管束鞘细胞中被再次固定，通过C3途径同化为有机物质，氧化碳的固定与复原是在空间上分隔开的；CAM的光合途径与C4植物类似，但空间位置不同，在夜晚固定二氧化碳为有机酸，储藏在液泡中，在白天转入叶绿体中同化为有机物质，二氧化碳的固定与复原是在时间上分隔开的。5.答：作物产量的本质是通过植物生产有机物质，光合作用是植物制造有机物质的主要途径，光合产物的多少直接影响植物产量；再者，光合作用产生的有机物质为植物正常生长发育提供有机营养和能量，假设光合作用较低，则会影响植物的生长发育，甚至于植物不能生存，也就谈不上进一步为人类提供有机物质。因此光合作用是作物产量的最重要的因素。答：B点为光补偿点，F点为光饱和点，OA线段为暗呼吸强度，AC线段为光强－光合曲线的比例阶段，DE线段为光强－光合曲线的饱和阶段，CD曲线为比例阶段向饱和阶段的过渡阶段，AC斜率即为光强－光合曲线的比例阶段斜率，可衡量光合量子产量。6.请分析C4植物比C3植物光合效率高的原因7.答：①改进半夜法主要测定但为时间单位面积叶片干重的增加。②红外二氧化碳分析法：原理是二氧化碳对特定波长的红外线有较强的吸收，二氧化碳的浓度与红外辐射能量降低呈线性关系。③氧电极法：氧电极由铂和银构成，其外套有聚乙烯薄膜，外加激化电压时，溶氧透过薄膜在阴极上复原，同时产生扩散电流，溶氧量越高，电流越强。8.答：化学渗透学说认为：ATP的合成是由质子动力(或质子电化学势差)推动形成的，类囊体膜对质子具有选择透过性，在光合作用过程中随着类囊体膜上的电子传递会将H＋从基质向类囊体膜腔内，加之水在类囊体膜强光解产生H＋，可以形成跨过类囊体膜的H＋梯度形成，它具有做功的本领，称之为质子动力势，当质子通过返回叶绿体基质中时，由质子动力势推动ATP合酶催化ADP和Pi合成ATP。9.答：①光通过光反响对CO2同化提供同化力。②调节着光合酶的活性。C3循环中的Rubisco、PGAK、GAPDH、FBPase，SBPase，Ru5PK都是光调节酶。光下这些酶活性提高，暗中活性降低或丧失。光对酶活性的调节大体可分为两种情况：一种是通过改变微环境调节，即光驱动的电子传递使H＋向类囊体腔转移，Mg2＋则从类囊体腔转移至基质，引起叶绿体基质的pH从7上升到8，Mg2＋浓度增加。较高的pH与Mg2＋浓度使Rubisco等光合酶活化。另一种是通过产生效应物调节，即通过Fd-Td(铁氧还蛋白-硫氧还蛋白)系统调节。FBPase、GAPDH、Ru5PK等酶中含有二硫键(－S－S－)，当被复原为2个巯基(－SH)时表现活性。光驱动的电子传递能使基质中Fd复原，进而使Td复原，被复原的Td又使FBPase和Ru5PK等酶的相邻半胱氨酸上的二硫键翻开变成2个巯基，酶被活化。在暗中则相反，巯基氧化形成二硫键，酶失活。10.

答：叶色深浅与光合作用关系是①在一定范围内光合作用速率与叶色深浅呈正比。②当叶色超过一定的范围，光合作用速率与叶色深浅不呈正比。③因为叶片颜色深浅反映了叶绿体色素含量的上下，叶绿体色素在光合作用中起吸收、传递光能和光能的转化。在一定范围内，叶绿体色素含量越多，吸收、传递转化的光能越多，光合速率就快；当含量过多，会受到光合机构的限制和暗反响速率的限制以及环境因素的限制，不能继续提高光合速率。11.

答：引起光合“午睡〞的主要因素是大气干旱和土壤干旱。在干热的中午，叶片蒸腾失水加剧，如此时土壤水分也亏缺，使植株的失水大于吸水，就会引起萎蔫与气孔导性降低，进而使CO2吸收减少。另外，中午及午后的强光、高温、低CO2浓度等条件都会使光呼吸激增，光抑制产生，这些也都会使光合速率在中午或午后降低。12.

答：光呼吸在生理上的意义推测如下：①

回收碳素。通过C2碳氧化环可回收乙醇酸中3/4的碳(2个乙醇酸转化1个PGA，释放1个CO2)。②

维持C3光合碳复原循环的运转。在叶片气孔关闭或外界CO2浓度低时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持光合碳复原环的运转。③防止强光对光合机构的破坏作用。在强光下，光反响中形成的同化力会超过CO2同化的需要，从而使叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高。同时由光激发的高能电子会传递给O2，形成的超氧阴离子自由基会对光合膜、光合器有伤害作用，而光呼吸可消耗同化力与高能电子，降低超氧阴离子自由基的形成，从而保护叶绿体，免除或减少强光对光合机构的破坏。13.

答：①一年中没m2通过植物光合作用所形成的有机物质的所包含的能量为：2②光能利用率=单位面积的光合产物包含的能量÷单位面积的辐射能×100%2÷〔1120千卡/cm2×100〕×100%

=4.005%14.

答：光合速率〔mgCO2·dm-2·h-115.

答：以下三方面的研究可证实光合作用中释放的O2来自水。①尼尔(C.B.VanNiel)假说

尼尔将细菌光合作用与绿色植物的光合作用反响式加以比拟，提出了以下光合作用的通式：

光，自养生物

CO2＋2H2A-----------→(CH2O)＋2A＋H2这里的H2A代表复原剂，可以是H2S、有机酸等，对绿色植物而言，H2A就是H2O，2A就是O②希尔反响

希尔(Robert.Hill)发现在叶绿体悬浮液中参加适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使水分解而释放氧气：

光，破碎叶绿体4Fe3＋＋2H2O-----------→4Fe2＋＋4H＋＋Ｏ２这个反响称为希尔反响。此反响证明了氧的释放与CO2复原是两个不同的过程，O2的释放来自于水。③18O的标记研究

用氧的稳定同位素18O标记H2O或CO2进展光合作用的实验，发现当标记物为H218O时，释放的是18O2，而标记物为C18O2时，在短期内释放的则是Ｏ2。

光，光合细胞

CO2＋2H218O-----------→〔CH2O〕＋18O2＋H2O16.

答：