第三章植物的光合作用P.docx

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第三章植物的光合作用P

第三章植物的光合作用PhotosynthesisinPlant

[复习思考题]

一、名词解释：

1.photosynthesis2.photosyntheticmembrane3.quantumefficiency4.Fluorecenceandphosphorescence

5.reactioncentrepigment6.light-harvestingpigment或antennapigment7Primaryreaction

8.Photochemicalreactioncentre9.reddrop10.Emersoneffect11.photosystem12.photosyntheticreaction13.PQcycle14.photosyntheticphosphorylationorphotophosphorylation15.希尔反应16.磷酸运转器17.assimilatorypower18.CO2assimilationinphotosynthesis19.C3photosyntheticpathway（Calvincycle,RPPP）20.C4photosyntheticpathway21.Crassulaceanacidmetabolism（CAM）pathway22.photorespiration23.lightcompensationpoint（LCP）24.lightsaturationpoint（LSP）25.Photoinhibition

26.CO2compensationpoint27.CO2saturationpoint28.middaydepressionofphotosynthesis）29.Efficiencyforsolarenergyutilization30.photosyntheticrate31.netphotosyntheticrate，Pn

二、写出下列符号的中文名称

PQPCFdNADP+RuBPPGA

GAPDHAPFBPF6PG6PRu5PPEP

CAMTPHPOAACF1-CF0PSⅠ

PSⅡBSCMalFNRRubico

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.叶绿素分子的头部是环，具有亲性，它的尾部是，具有亲性。

3.高等植物的叶绿体色素有四种，其中叶绿素a为色，分子式是，叶绿素b为色，分子式是，胡萝卜素是色，分子式是，叶黄素是色，分子式是。

4.叶绿素a在红光区的吸收光谱与叶绿素b相比，偏向波，在蓝紫光区则偏向波。

5.光合作用的三大阶段指的是、与。

6.真正光合速率等于与之和。

7.PSⅠ复合物的颗粒，在类囊体膜的侧，其作用中心色素分子为。

PSⅡ复合物的颗粒，在类囊体膜的侧，其作用中心色素分子为。

8.原初反应包括、和三步反应，此过程发生在上。

9.光合磷酸化有下列三种类型：

、和，通常情况下以占主要地位。

10.小麦和玉米同化二氧化碳的途径分别是和途径，玉米最初固定二氧化碳的受体是，催化该反应的酶是，第一个产物是，进行的部位是在细胞。

小麦固定二氧化碳受体是，催化该反应的酶是，第一个产物是，进行的部位是在细胞。

11.光合作用中产生的O2来源于。

12.50年代由等，利用和等方法，经过10年研究，提出了光合碳循环途径。

13.光合作用中心包括、和。

14.光合作用同化一分子二氧化碳，需要个NADPH+H+，需要个ATP；形成一分子葡萄糖，需要个NADPH+H+，需要个ATP。

15.光反应形成的同化力是和。

16.光合作用电子传递途径中，最终电子供体是，最终电子受体是。

17.CAM植物光合碳代谢的特点是夜间进行途径，白天进行途径。

鉴别CAM植物的方法有和。

18.C3植物的CO2补偿点是，C4植物的CO2补偿点是，CO2补偿点低说明。

19.景天科酸代谢途径的植物，夜间吸收，形成草酰乙酸，进一步转变成苹果酸，贮藏在中，白天再释放出，进入卡尔文循环，形成碳水化合物。

20.C4植物是在细胞中固定CO2，形成四碳化合物，在细胞中将CO2还原为碳水化合物。

21.光呼吸的底物是，暗呼吸的底物通常是，光呼吸发生在、、三个细胞器中，暗呼吸发生在细胞器中。

22.光呼吸的底物是，主要是在酶催化下生成的。

23.许多植物之所以发生光呼吸是因为酶，既是酶，又是酶。

24.光呼吸的底物是在细胞器中合成的，耗O2发生在和两种细胞器中，而二氧化碳的释放发生在和两种细胞器中。

25.光合碳循环的提出者是，双光增益效应的提出者是。

26.高等植物同化CO2的途径有、和，其中途径为最基本最普遍。

因为只有此途径能产生。

27.RuBP羧化酶—加氧酶在条件下起羧化酶作用，在条件下起加氧酶作用。

28.影响光合作用的外界因素主要有、、、和等。

29.发生光饱和现象的可能原因是和。

30.光合作用三个最突出的特点是、、。

31.根据光合色素在光合作用中的作用不同，可将其分为色素和色素。

32.植物的光合产物中，淀粉是在中合成的，而蔗糖则是在中合成的。

33.C4植物的Rubisco位于细胞中，而PEP羧化酶则位于细胞中。

34.光合色素经纸层析后，形成同心圆环，从外向内依次为、、和。

35.叶绿素提取液与醋酸共热，可观察到溶液变，这是由于叶绿素转变为，如果再加些醋酸铜粉末，可观察到溶液变，这是由于形成了。

36.提取叶绿素时，加入CaCO3是为了。

37.用红外线CO2分析仪能够测定的生理指标有、、、等。

38.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。

四、选择题

1.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D.蓝紫光区和红光区

2.类胡萝卜素对可见光的最大吸收带在（）

A.红光B.绿光C.蓝紫光D.橙光

3.光合产物主要以什么形式运出叶绿体（）

A.G1PB.FBPC.蔗糖D.TP

4.光合作用中释放的氧来源于（）

A.CO2B.H2OC.CO2和H2OD.C6H12O6

5.Calvin循环的最初产物是（）

A.OAAB.3-PGAC.PEPD.GAP

6.C4途径中穿梭脱羧的物质是（）

A.RuBPB.OAAC.PGAD.苹果酸和天冬氨酸

7.光合作用中合成蔗糖的部位是（）

A.细胞质B.叶绿体间质C.类囊体D.核糖体

8.光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2达到动态平衡时，此时外界的CO2浓度称为：

（）

A.光补偿点B.光饱和点C.CO2补偿点D.CO2饱和点

9.下列四组物质中，卡尔文循环所必的是（）

A.叶绿素、胡萝卜素、O2B.叶黄素、叶绿素a、H2O

C.叶绿素b、H2O、PEPD.CO2、NHDPH+H+、ATP

10.光呼吸测定值最低的植物是（）

A.水稻B.小麦C.高粱D.大豆

11.维持植物生长所需的最低光照强度（）

A.等于光补偿点B.高于光补偿点C.低于光补偿点D.与光照强度无关

12.CO2补偿点高的植物是（）

A.玉米B.高粱C.棉花D.甘蔗

13.在达到光补偿点时，光合产物形成的情况是（）

A.无光合产物生成B.有光合产物积累

C.呼吸消耗=光合产物积累D.光合产物积累＞呼吸消耗

14.具备合成蔗糖、淀粉等光合产物的途径是（）

A.C3途径B.C4途径C.CAM途径D.TCA途径

15.光呼吸过程中产生的氨基酸有（）

A.谷氨酸B.丙氨酸C.丝氨酸D.酪氨酸

16.类胡萝卜素对光的吸收峰位于（）

A.440~450nmB.540~550nm

C.680~700nmD.725~730nm

17.叶绿体间质中，能够提高Rubisco活性的离子是（）。

A.Mg2+B.K+C.Ca2+D.Cl-

18.提取光合色素常用的溶剂是（）

A.无水乙醇B.95%乙醇C.蒸馏水D.乙酸乙酯

五、是非题

1.叶绿体色素都能吸收蓝紫光和红光。

（）

2.叶绿素的荧光波长往往比吸收光的波长要长。

（）

3.在光合电子传递链中，最终电子供体是H2O。

（）

4.所有的叶绿素a都是反应中心色素分子。

（）

5.PC是含Fe的电子传递体。

（）

6.高等植物的气孔都是白天张开，夜间关闭。

（）

7.光合作用的原初反应是在类囊体膜上进行的，电子传递与光合磷酸化是在间质中进行的。

（）

8.C3植物的维管束鞘细胞具有叶绿体。

（）

9.Rubisco在CO2浓度高光照强时，起羧化酶的作用。

（）

10.CAM植物叶肉细胞内的苹果酸含量，夜间高于白天。

（）

11.一般来说CAM植物的抗旱能力比C3植物强。

（）

12.红降现象和双光增益效应，证明了植物体内存在两个光系统。

（）

13.NAD+是光合链的电子最终受体。

（）

14.光合作用的产物蔗糖和淀粉，是在叶绿体内合成的。

（）

15.PEP羧化酶对CO2的亲和力和Km值，均高于RuBP羧化酶。

（）

16.C3植物的CO2受体是RuBP，最初产物是3-PGA。

（）

17.植物的光呼吸是消耗碳素和浪费能量的，因此对植物是有害无益的。

（）

18.植物生命活动所需要的能量，都是由光合作用提供的。

（）

19.水的光解放氧是原初反应的第一步。

（）

20.光补偿点高有利于有机物的积累。

（）

21.测定叶绿素含量通常需要同时作标准曲线。

（）

22.红外线CO2分析仪绝对值零点标定时，通常用纯氮气或通过碱石灰的空气。

（）

23.适当增加光照强度和提高CO2浓度时，光合作用的最适温度也随之提高。

（）

六、问答题

1.详细说明叶绿体的结构与功能。

2.什么叫荧光现象？

活体叶片为什么观察不到荧光现象？

3光合作用电子传递链中，PQ有什么重要的生理作用？

4.什么叫希尔反应？

写出希尔反应方程式，说明其意义。

5.光合作用的光反应和暗反应，是在叶绿体的哪部分进行的？

各产生哪些物质？

6.如何解释C4植物比C3植物的光呼吸低？

7.冬季温室栽培作物为什么应该避免高温？

8.植物的叶片为什么是绿色的？

秋季树叶为什么会变黄？

9.指出CAM植物光合碳代谢的特点？

怎样鉴别CAM植物？

10.C3途径是谁发现的？

分哪几个阶段？

每个阶段的作用是什么？

11.什么叫作物的光能利用率？

举例说明如何提高光能利用率？

12.产生光合作用“午睡”现象的可能原因有哪些?

如何缓和“午睡”程度?

七、论述题

1.怎样解释光合磷酸化的机理？

2.光合作用卡尔文循环的调节方式有哪几个方面？

3.如何评价光呼吸生理功能？

4为什么C4植物的光合效率一般比C3植物的高？

5.说明磷对光合碳循环的调节。

6.如何证明光合电子传递由两个光系统参与?

7.试述光、温、水、气与氮素对光合作用的影响?

[参考答案]

一、名词解释

1、光合作用（photosynthesis）是指绿色植物吸收阳光能，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程。

2、光合膜（photosyntheticmembrane）即为类囊体膜，这是因为光合作用的光反应是在叶绿体中的类囊体膜上进行的。

光合膜由脂类的双分子层组成，其中含有光合色素和多种蛋白质分子。

3、量子效率（quantumefficiency） 又称量子产额（quantumyield），光合作用中吸收一个光量子后，所能放出的O２分子数或能固定的CO2的分子数。

4、荧光现象与磷光现象（Fluorecenceandphosphorecence）：

叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色（chla血红光、chlb棕红光）的现象称为荧光现象。

叶绿素除了在光照时能产出荧光，当去掉光源后，还能继续辐射出极微弱的红光，它是从第一三线态回到基态时所产生的光即为磷光。

寿命较长。

5、反应中心色素reactioncentrepigment又称trap：

吸收光或由集光色素传递而来的激发能后，发生光化学反应，引起电荷分离的光合色素。

少数特殊状态的叶绿素a分子属于此类。

它具有光化学活性，既是光能的“捕捉器”，又是光能的“转换器”（把光能转换为电动势）。

6、聚光色素light-harvestingpigment或antennapigment（天线色素）：

没有光化学活性，只起吸收和传递光能，不能进行光化学反应的光合色素。

包括大部分叶绿素a和全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。

7、原初反应（primaryreaction）：

指光合作用中最初的反应，从光合色素分子受光激发起到引起第一个光化学反应为止的过程，它包括光能的吸收、传递与光化学反应。

原初反应的结果使反应中心发生电荷分离。

8、光合反应中心（Photochemicalreactioncentre），是指在类囊体中进行光合作用原初反应的最基本的色素蛋白结构。

至少包括光能转换的色素分子，原初电子受体（primaryelectronacceptor），原初电子供体（primaryelectrondonor）。

才能导致电荷分离，将光能转换为电能，并且积累起来。

光合反应中心的基本成分是结构蛋白和脂类。

9、红降现象（reddrop） 植物在波长大于680nm的远红光下，光合量子产额明显下降的现象。

10、爱默生效应（Emersoneffect）又称双光增益效应（enhancementeffect）：

在远红光（大于685nm条件下，如补充红光（波长约650nm），则量子产额大增，比这两种波长的光单独照射的总和还要多。

这两种波长的光协同作用而增加光合效率的现象称为增益效应。

11、光系统（photosystem）：

分为PSI和PSII。

光系统1，颗粒小，直径为11nm，主要分布在类囊体膜的非叠合部分；光系统Ⅱ，颗粒较大，直径为17.5nm，主要分布在类囊体膜的叠合部分。

12、光合链（photosyntheticreaction）是类囊体膜上由两个光系统（PSⅡ、PSⅠ）和若干电子传递体，按一定的氧化还原电位依次排列而成的体系。

各种电子传递体具有不同的氧化还原电位，负值越大代表还原势越强，正值越大代表氧化势越强；根据氧化还原电位的高低排列，呈“Z”形，电子定向转移。

因此又称Z方案。

13、PQ穿梭（PQshuttle）/PQ循环PQcycle氧化态的质醌在类囊体膜的外侧接收由PSⅡ传来的电子，与质子结合；还原的质醌将电子传给Cytb6/f复合体，并释放2个质子到膜腔内，质醌的这种反复进行的氧化还原反应和跨膜转移质子称为PQ穿梭或PQ循环。

这对类囊体膜内外建立质子梯度起着重要的作用。

14、光合磷酸化photosyntheticphosphorylationorphotophosphorylation：

叶绿体在光下把无机磷和ADP转化为ATP，形成高能磷酸键的过程，称为光合磷酸化。

15、Hill（希尔）反应（1937）：

离体叶绿体（类囊体）加到有适宜氢受体（A）的水溶液中,照光后即有O2放出,并使氢受体（A）还原。

需要Mn2＋、Cl－、Ca2＋的参与。

16、磷转运器：

叶绿体间质中形成的磷酸丙糖与细胞质中的磷进行交换的结构，也即把磷酸丙糖运出叶绿体，把胞质中的磷运进叶绿体。

17、同化能力（assimilatorypower）/同化力：

ATP和NADPH，用于暗反应中CO2的同化。

18、碳同化CO2assimilationinphotosynthesis：

从能量转换角度来看，碳同化是将ATP和NADPH中活跃的化学能，转换为贮存在糖类中稳定的化学能，在较长时间内供给生命活动的需要。

从物质生产角度来看，占植物体干重90％以上的有机物质，都是通过碳同化并转化而成的。

碳同化是在叶绿体的基质中进行的，有许多酶参与反应。

高等植物固定二氧化碳的生化途径有3条：

卡尔文循环、C4途径和景天科酸代谢途径。

19、卡尔文循环（C3途径，还原戊糖途径）C3photosyntheticpathway（Calvincycle,RPPP）：

卡尔文等利用放射性同位素示踪和纸层析等方法，经10年的系统研究，在20世纪50年代提出。

由这个循环中的二氧化碳的受体是一种戊糖（核酮糖二磷酸），故又称为还原戊糖磷酸途径。

这个途径的二氧化碳固定最初产物是一种三碳化合物，故又称C3途径。

只具有C3途径的植物称C3植物。

如水稻、棉花、菠菜、青菜,木本植物几乎全为C3植物。

20、C4途径（C4pathway）：

C4途径亦称哈奇-斯莱克（Hatch-Slack）途径，由于这条光合碳同化途径中CO2固定后形成的最初产物草酰乙酸为四碳二羧酸化合物，所以叫做四碳双羧酸途径，简称C4途径，并把具有C4途径的植物称为C4植物。

C4植物大多为热带和亚热带植物，如玉米、高梁、甘蔗、稗草、苋菜等。

21、景天科酸代谢途径（Crassulaceanacidmetabolismpathway，CAM途径）：

景天科、仙人掌科等植物，夜间气孔张开，固定CO2产生有机酸，白天气孔关闭，有机酸脱羧释放CO2，经卡尔文循环还原成有机物，这种与有机酸合成日变化有关的光合碳代谢途径称为景天科酸代谢途径。

把具有CAM途径的植物称为CAM植物。

常见的CAM植物有菠萝、剑麻、兰花、百合、仙人掌、芦荟等。

22、光呼吸（photorespiration）：

植物的绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过程。

（又称C2环）

23、光补偿点lightcompensationpoint（LCP）：

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。

此时，净光合速率等于零。

C4植物光补偿点大于C3植物。

24、光饱和点lightsaturationpoint（LSP）：

光照强度在光补偿点以上继续增加时，光合速率和光强呈直线关系。

光照强度超过一定范围之后，光合速率的增加转慢，当达到某一光强度时，光合速率就不再增加，这种现象称为光饱和现象。

此时的光照强度称为lightsaturationpoint（LSP）。

C4植物的光饱和点大于C3植物，阳生植物的光饱和点大于阴生植物。

25、光合作用的光抑制Photoinhibition：

光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能下降的现象。

26、二氧化碳补偿点CO2compensationpoint：

当光合吸收的CO2的量等于呼吸放出的二氧化碳的量，这个时候外界的二氧化碳的含量。

27、二氧化碳饱和点CO2saturationpoint：

再增加CO2浓度,光合速率不再增加,这时的环境CO2浓度称为CO2饱和点。

也即光合速率最大时外界二氧化碳浓度。

28、光合“午休现象”（middaydepressionofphotosynthesis） 指植物的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。

另外，中午及午后的强光、高温、低CO2浓度等条件也会使光合速率在中午或午后降低。

29、光能利用率Efficiencyforsolarenergyutilization：

是指植物光合作用所积累的有机物所含的能量，占照射在单位地面上的日光能量的比率。

植物的光能利用率约为5％。

30．光合速率（photosyntheticrate） 亦称光合强度。

通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。

31．净光合速率（netphotosyntheticrate，Pn）或称表观光合速率（apparentphotosyntheticrate），指实际所测到的光合速率，它等于总光合速率或真光合速率减去光、暗呼吸速率。

二、写出下列符号的中文名称

PQ：

质体醌；PC：

质蓝素；Fd：

铁氧还蛋白；NADP+：

氧化型辅酶Ⅱ；

RuBP：

核酮糖–1，5–二磷酸；PGA：

3–磷酸甘油酸；GAP：

3–磷酸甘油醛；

DHAP：

磷酸二羟丙酮；FBP：

果糖–1，6–二磷酸；F6P：

果糖–6–磷酸；

G6P：

葡萄糖–6–磷酸；Ru5P：

核酮糖–5–磷酸；PEP：

磷酸烯醇式丙酮酸；

CAM：

景天科酸代谢；TP：

磷酸丙糖；HP：

磷酸己糖；OAA：

草酰乙酰；

CF1–CF0：

偶联因子（ATP酶复合物）；PSⅠ：

光系统Ⅰ；

PSⅡ：

光系统Ⅱ；BSC：

维管素鞘细胞；

Mal：

苹果酸；FNR：

铁氧化蛋白–NADP+还原酶

Rubico：

核酮糖–1，5–二磷酸羧化酶/加氧酶

三、填空题

1.CO2，H2O

2.卟啉，水，叶醇，脂

3.蓝绿，

黄绿，

橙黄，C40H56黄，C40H56O2

4.长光，短光