植物生理光合答案

1、参考答案： 一 . 填空题1. CO2 ，H2 O2. 20100（或 200 ）， 4060， 1050 （或 100 ）3. 卟啉，水，叶醇，脂5. -CH 3，CHO6. 长光，短光7. 光，温度，水分，矿质营养8. 原初反应，电子传递与光合磷酸化，碳素同化作用9. 光，暗，光能向活跃化学能，活跃化学能向稳定化学能10. 表观光合速率，呼吸速率11. 100 ，外， P 700 ， 175 ，内， P 68012. 原初反应，电子传递与光合磷酸化，碳素同化作用13. 光能的吸收，传递，光能转变成电能，类囊体膜14. 原初反应15. 非环式光合磷酸化，环式光合磷酸化，假环式光合磷酸化，非环

2、式光合磷酸化16. C3, C4, PEP, PEP羧化酶，草酰乙酸，叶肉， RuBP, RuBP羧化酶，3 -磷酸甘油酸，叶肉17. H2O18. 卡尔文,同位素示踪,纸谱色层分析19. 反应中心色素分子,原初电子供体,原初电子受体20. P 700, P 68021. 700nm , 680nm22. 2, 3, 12, 1823. ATP, NADPH24. H2O, NADP +25. 原初反应,电子传递与光合磷酸化,ATP, NADPH , O2 ,类囊体膜26. RuBP羧化酶， NADP -磷酸甘油醛脱氢酶，FBP磷酸酯酶， SBP磷酸酯酶，Ru5P激酶27. CAM , C3，

3、夜间气孔张开，夜间有机酸含量高28. 50 卩mol/m左右，05 ml/mol , PEP羧化酶对 CO2的亲和能力强29. C O 2，液泡， CO230. 叶肉,维管束鞘31. PEP, CO2, OAA , RuBP, CO2, PGA32. 乙醇酸,葡萄糖,叶绿体,过氧化体,线粒体,线粒体33. 乙醇酸, RuBP 加氧34. RuBP羧化酶-加氧酶（Rubisco），羧化，加氧35. 叶绿体,叶绿体,过氧化体,叶绿体,线粒体36. 卡尔文,米切尔,爱默生,明希37. C3, C4, CAM 代谢途径，C3，糖38. 小麦，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,温度,水分,CO2 ,矿质营养41. 光反应不能利用全部光能,暗反应跟不上42. H2O 被氧化到 O2 水平, CO2 被还原到糖的水平,同时伴有光能的吸收、转换与贮存43. 反应中心,聚光（天线）44. 叶绿体,细胞质45. 维管素鞘,叶肉46. 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素 a 、叶绿素 b47. 褐色、去镁叶绿素、翠绿色、铜代叶绿素48. 保护叶绿素不被破坏49. 流速、体积50. 气体流速、叶室温度、叶面积51. 光合速率、呼吸速率、光呼吸速率、光补偿点、光饱和点、或CO2 补偿点、 CO2 饱和点、表观量子产额）52. 苯、胡萝卜素、叶黄素、乙醇、

5、皂化的叶绿素 a 、皂化的叶绿素 b53. 密闭式、气封式、夹心式54. 红，绿四、选择题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、是非题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六问答：1. 答：光合

6、色素分子的激发态电子，未被电子受体所接受，其电子从第一单线态回到基态时所发射的光称荧光。 其叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色称荧光现象。活体叶片细胞叶绿素荧光产额（发射荧光量子数与吸收光量子数的比值）很低，其数值约为 3% 左右，就是说在100 个激发态电子中， 约有 3 个电子是由于发射荧光而回复到基态， 所以难以用肉眼观察出来。 而叶绿素在溶液 中荧光产额显著提高，为 30% 左右。2. 答：在类囊体膜上的电子传递体中， PQ 具有亲脂性，含量多，被称为 PQ 库，它可传递电子和质子，而其他 传递体只能传递电子。 在光下， PQ 在将电子向下传递的同时， 又把膜外基质中的质子转

7、运至类囊体膜内， PQ 在 类囊体膜上的这种氧化还原往复变化称 PQ 穿梭。 PQ 穿梭使膜内 H +浓度增高，电位较 “正”，有利于质子动力势形成,进而促进 ATP 的生成。3. 答：在光合电子传递中伴随着电子传递和氧化还原的进行使光合膜内形成了高能态, 化学渗透假说,他认为高能态就是质子浓度差和电位差（合称质子动力势）,这是由米切尔于 1961 年提出了 PQ 穿梭和水光解放氧的同时，有 H+ 释放，类囊体膜内空间 H+ 增多，再加上膜外 NADP + 的还原，消耗了 H+ ，使类囊体膜的内外两侧产生了质子浓度差和电位差， 膜内的质子通过偶联因子 （CF1 -CF0）流出时，ATP酶催化A

8、DP+Pi合成了 ATP4. 答（1）有害方面：从碳素同化角度看，光呼吸将光合作用已固定的碳素的30%左右，再释放出去，减少了光合产物的形成。从能量利用上看，光呼吸过程中许多反应都消耗能量。（2）光呼吸对植物也具有积极的生理作用：消耗光合作用中产生的副产品乙醇酸， 通过乙醇酸途径将它转变成碳水化合物，另外，光呼吸也是合成磷酸丙糖和氨基酸的补充途径。防止高光强对光合作用的破坏，在高光 强和二氧化碳不足的条件下，过剩的同化力将损伤光合组织。通过光呼吸对能量的消耗，保护了光合作用的正常 进行。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进行。5.

9、答：因为温室中光线较弱,由于光照不足,光合作用较弱,如果此时温度较高,呼吸作用增强,容易达到光补 偿点，即光合作用吸收的 CO2与呼吸作用释放的 CO2达到运态平衡。在白天没有光合产物积累，夜间呼吸作用还 要消耗有机物质,造成消耗大于积累,久而久之,导致植物死亡。6答：CAM植物的气孔是在夜间开放，固定CO2，生成草酰乙酸，并进一步还原成苹果酸积累在液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸运到叶绿体，脱羧放出CO2，CO2进入卡尔文循环（C3途径）形成光合产物。鉴别方法：（1）CAM 植物的气孔是夜间张开,白天关闭。（2）夜间苹果酸含量高、 pH 值低,白天苹果酸含量低, pH 值增高。（3）夜间

10、碳水化合物含量低,白天碳水化合物含量高。7. 答：C4植物是通过C4途径固定同化CO2的，该途径是由C4-二羧酸循环（C4循环）和卡尔文循环（C3途径） 两个循环构成。 C4 循环主要是在叶肉细胞内进行的,而卡尔文循环则位于维管束鞘细胞内。在叶肉细胞中,PEP羧化酶固定CO2形成的OAA经C4-二羧酸循环转移到维管束鞘细胞中，在此处脱羧放出CO2，再由卡尔文循环将 CO2 固定并还原成碳水化合物。这样的同化CO2 途径表现出了两个优越性：（1） 叶肉细胞中催 C02初次固定的PEP羧化酶活性强且对 C02的亲合力高（Km值为7卩mol/L,而Rubisco对 CO2的Km值为450卩mol/L

11、，因此固定CO2的速率快，特别是在 CO2浓度较低的情况下（大气中的 CO2含量正 是处于这样一种状况），其固定 CO2的速率比C3植物快得多。（2） C4途径中，通过 C4-二羧酸循环将叶肉细胞吸收固定的CO2转移到鞘细胞，为鞘细胞中卡尔文循环提供 CO2,因此其作用好象一个 CO2泵”一样，将外界的CO2泵入鞘细胞，使鞘细胞的CO2浓度增大，抑制了 Rubisco 的加氧活性，使光呼吸显著减弱，光合效率大大提高，同时也使C4植物的CO2补偿点明显降低（010卩mol/mol ）。C3植物只在叶肉细胞中通过卡尔文循环同化CO2，由于Rubisco与CO?的亲合力低，加之自然界 CO2浓度低（

12、300卩mol/mo），氧气含量相对高（21%），因此C3植物Rubisco的加氧反应明显，光呼吸强，CO2补偿点高（50150卩mol/mo）,光合效率低。此外 C4植物维管束鞘细胞中形成的光合产物能及时运走，有利于光合 作用的进行。C4植物的高光合效率在温度相对高、光照强的条件下才能明显表现出来；在光弱、温度低的条件下C4植物的光合效率反不如 C3 植物。8. 答：在光下类囊体膜上的光反应启动时,消耗 Pi 产生 ATP 和 NADPH+H + ,有利于 CO2 的同化,并产生磷酸丙糖。通过叶绿体被膜上的“ Pi运转器”，磷酸丙糖与细胞质中的Pi进行对等交换，Pi进入叶绿体间质，并通过 A

13、TP 的形成来活化 PGA 激酶与 Ru5P 激酶，促进碳循环的运转， 当植物缺磷时， 与磷酸丙糖交换的 Pi 减少,间质中 ATP/ADP 比值降低,使 PGA 激酶与 Ru5P 激酶钝化,于是光合碳循环运转减慢。9. 答：C4植物的光合细胞有两类：叶肉细胞和维管束鞘细胞（BSC）。C4植物维管束分布密集，间距小（每个叶肉细胞与 BSC 邻接或仅间隔 1 个细胞）,每条维管束都被发育良好的大型 BSC 包围,外面又为一至数层叶肉 细胞所包围，这种呈同心圆排列的 BSC与周围的叶肉细胞层被称为Kranz解剖结构，又称花环结构。C4植物的BSC 中含有大而多的叶绿体,线粒体和其它细胞器也较丰富。

14、BSC 与相邻叶肉细胞间的壁较厚,壁中纹孔多,胞间连丝丰富。这些结构特点有利于叶肉细胞与 BSC 间的物质交换,以及光合产物向维管束的就近转运。此外,C4植物的两类光合细胞中含有不同的酶类，叶肉细胞中含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶以及与C4-二羧酸生成有关的酶；而BSC中含有Rubisco等参与C3途径的酶、乙醇酸氧化酶以及脱羧酶，在这两类细胞中进行不同的生化 反应。采集一植物样本后,可根据C3、 C4 和 CAM 植物的主要特征来鉴别它是属于哪类植物。如可根据植物的地理分布、分类学上的区别、 叶片的形态结构、 背腹两面颜色、 光合速率和光呼吸的大小以及两者的比值、 CO2 补偿点、 叶绿素 ab

15、 比、羧化酶的活性以及碳同位素比等来鉴别。10. 答：（ 1）光 光是光合作用的动力,也是形成叶绿素、叶绿体以及正常叶片的必要条件,光还显著地调节光合酶的活 性与气孔的开度,因此光直接制约着光合速率的高低。光能不足可成为光合作用的限制因素,光能过剩会引 起光抑制使光合活性降低。光合作用还被光照诱导,即光合器官要经照光一段时间后,光合速率才能达正常 范围。（2）温度 光合过程中的暗反应是由酶所催化的化学反应,因而受温度影响。光合作用有一定的温度范围和三基 点,即最低、最高和最适温度。光合作用只能在最低温度和最高温度之间进行。（ 3）水分 直接影响 水为光合作用的原料, 没有水光合作用不能进行。

16、间接影响 水分亏缺会使光合速率下 降。因为缺水会引起气孔导度下降，从而使进入叶片的CO2减少；光合产物输出变慢；光合机构受损，光合面积扩展受抑等。 水分过多会使叶肉细胞处于低渗状态, 另外土壤水分太多, 会导致通气不良而妨碍根系活动 等,这些也都会影响光合作用的正常进行。（4）气体CO2是光合作用的原料，CO2不足往往是光合作用的限制因子，对C3植物光合作用的影响尤为显著。O2对光合作用有抑制作用，一方面O2促进光呼吸的进行，另一方面高。2下形成超氧阴离子自由基，对光合膜、光合器官有伤害作用。（ 5）氮素 氮素是叶绿体、叶绿素的组成成分,也是 Rubisco 等光合酶以及构成同化力的 ATP

17、和 NADPH 等物质 的组成成分。在一定范围内,叶的含氮量、叶绿素含量、Rubisco 含量分别与光合速率呈正相关。11. 答：引起光合 “午睡 ”现象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,若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。光合“午睡”是植物中的普遍现象，也是植物对环境缺水的一种适应方式。但是 “午睡 ”造成的损失可达光合生 产的 30，甚至更多， 在生产上可采用适时灌溉、 选用抗旱品种、 增

18、强光合能力、 遮光等措施以缓和 “午睡 ”程度。12. 答：激发态的叶绿素分子处于能量不稳定的状态，会发生能量的转变，或用于光合作用，或用于发热、发射荧 光与磷光。 荧光即是激发态的叶绿素分子以光子的形式释放能量的过程。 在缺乏 CO2 的情况下， 光反应形成的同 化力不能用于光合碳同化 光合作用被抑制， 叶片中被光激发的叶绿素分子较多地以光的方式退激。 故在缺乏 CO2 的情况下，给绿色叶片照光能观察到荧光，而当供给 CO2 时，被叶吸收的光能用于光合作用，使荧光猝灭。 解释： 光合作用：绿色植物利用太阳光能，将二氧化碳和水合成有机物质，并释放氧气的过程。原初反应： 指的是光能的吸收、 传递

19、与转换过程， 完成了光能向电能的转变， 实质是由光所引起的氧化还原过程。 聚线色素：无光化学活性，将所吸收的光有效地集中到作用中心色素分子，包括 99% 的叶绿素 a ，全部叶绿素 b，全部胡萝卜素和叶黄素。反应中心色素分子：既能吸收光能又具有化学活性，能引起光化学反应的特殊状态的叶绿素a 分子，包括 P 700和 P680 。光合作用单位：是指完成 1 分子 CO2 的同化或 1 分子 O2 的释放，所需的光合色素分子的数目，大约是2400个光合色素分子。但就传递 1 个电子而言，光合作用单位是 600 ，就吸收 1 个光量子而言，光合作 用单位是 300 。红降现象：当光波大 680nm,

20、虽然仍被叶绿素大量吸收，但光合效率急剧下降，这种在长波红光下光合效率下降 的现象，称为红降现象。光合效率 (量子产额) ：又称量子产额或量子效率， 是光合作用中光的利用效率， 即吸收 1 个光量子所同化二氧化 碳或放出氧分子的数量。量子需要量：同化1分子CO?或释放1分子。2需要的光量子数。爱默生效应(双光增益效应) ：如果在长波红光照射时，再加上波长较短的红光( 650670nm )照射，光合效率 增高，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高，这种现象称为双光增益效应或爱默生效应。希尔反应及希尔氧化剂：在有适当的电子受体存在的条件下，离体的叶绿体在光下使水分解，有氧的释放和电子 受体的还

21、原，这一过程是 Hill 在 1937 年发现的，故称 Hill 反应，在希尔反应中接受氢的受体称希 尔氧化剂。P 700：是 PSI 的反应中心色素分子，即原初电子供体，是由两个叶绿素a 分子组成的二聚体。这里 P 代表色素， 700 则代表 P 氧化时其吸收光谱中变化最大的波长位置是近 700nm 处，也即用氧化态吸收光谱 与还原态吸收光谱间的最大处的波长位置来作为反应中心色素的标志。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H +横渡类囊体膜，搬运2H+的同时也传递 2e， PQ 的这种氧化还原往复变化称为 PQ 穿梭。光合链：一系列能发生氧化还原作用的电

22、子递体所组成的电子传递链，能将水光解所产生的电子依次传递，最后传递给 NADP + 的总轨道。 光合磷酸化：叶绿体在光下与光合电子传递相偶联，将无机磷与ADP 转化成 ATP 的过程，称为光合磷酸化。非环式光合磷酸化：与非环式电子传递相偶联产生的磷酸化反应。有两个光系统参加，电子传递是单方向的，能 引起水的光解放氧和 ATP 与 NADPH 的生成。环式光合磷酸化：与环式电子传递相偶联产生ATP的反应。只有光系统I参加，电子流经过一个循环，不能形成 NADPH ，也不能引起水的光解放氧，只产生 ATP 。假环式光全磷酸化：与假环式电子传递相偶联产生 ATP 的反应。有两个光系统参加，电子传递是

23、单方向的，能 引起水的光解放氧和 ATP 的生成，但不能生成 NADPH ，因为 O2 是电子和质子的最终受体。C3 途径与 C3 植物： C3 途径又称卡尔文循环， 整个循环由 RuBP 开始至 RuBP 再生结束， 共有 14 步反应， 均 在叶绿体的基质中进行。 全过程分为羧化、 还原、 再生三个阶段。 因为二氧化碳固定后形成的第一个产物 3-磷酸甘油酸为三碳化合物，所以称为C3途径。并把只具有 C3途径的植物称 C3植物。C4途径与C4植物：又称为哈奇-斯莱克( Hatch-Slack)途径，整个循环有 PEP开始至PEP再生结束，要经 叶肉细胞和微管素鞘细胞两种细胞，循环反应因植物不同而有差异，但基本上可分为羧化、还原或转氨、 脱羧和再生四个阶段，由于这条光合碳循环途径中二氧化碳固定后最初产物草酰乙酸为C4 -二羧酸化合物，故称为 C4 -二羧酸途径(C4 dicarboxylic acid pathway ),简称C4途径。并把具有 C4途径的植物称为 C4 植物。Pi 运转器：存在于叶绿体被膜上，运转磷酸丙糖与 Pi ，使二者对等交换，将磷酸丙糖转移到细胞质的专一载体。 光呼吸：绿色细胞只有在光下才能发生的吸收氧气释放二氧化碳的过程。与光合作用有密切的关系，光呼吸的底 物是乙醇酸，由于这种呼吸只有在光下才能进行，故称为光呼吸。CAM 途径和 CAM