第三章光合作用作业及答案.doc

第三章 光合作用

一、 名词解释
1．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。
2．原初反应：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。
3．红降现象：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。
4. 爱默生效应：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。
5．光合链：即光合作用中的电子传递。它包括质体醌、细胞色素、质体蓝素、铁氧还蛋白等许多电子传递体，当然还包括光系统I和光系统II的作用中心。其作用是水的光氧化所产生的电子依次传递，最后传递给NADP+。光合链也称Z链。
6．光合作用单位：结合在类囊体膜上，能进行光合作用的最小结构单位。
7．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。
8．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。
9．希尔反应：离体叶绿体在光下所进行的分解水并放出氧气的反应。
10．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。
11．光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气，放出CO2的过程。光呼吸的主要代谢途径就是乙醇酸的氧化，乙醇酸来源于RuBP的氧化。光呼吸之所以需要光就是因为RuBP的再生需要光。
12．光补偿点：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．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。
14．光饱和点：增加光照强度，光合速率不再增加时的光照强度。
15．光能利用率：单位面积上的植物光合作用所累积的有机物所含的能量，占照射在相同面积地面上的日光能量的百分比。

二、 填空题
1. 光合作用是一个氧化还原过程，其反应的特点是： 、 、 。水被氧化为分子态氧、CO2被还原到糖的水平、发生光能的吸收、转化与贮藏
2. 光合生物所含的光合色素可分为四类，即 、 、 、 。叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素、细菌叶绿素
3. 叶绿素可分为 、 、 、 四种，所有的绿色植物都含有 。 叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d，叶绿素a
4. 正常叶子叶绿素与类胡萝卜素的比值一般是 ，叶绿素a/b的比值是：C3植物为 ，C4植物为 ，而叶黄素 / 胡萝卜素为 。3：1，3：1，4：1，2：1
5. 合成叶绿素分子中吡咯环的起始物质是 。光在形成叶绿素时的作用是使 还原成 。δ－氨基酮戊酸，原叶绿素酸酯叶绿素酸酯
6. 叶绿素a吸收的红光比叶绿素b偏向 方向，而在蓝紫光区域偏向 方向。长波光，短波光
7. 根据需光与否，笼统地把光合作用分为两个反应： 和 。前者是在叶绿体的 上进行的，后者在叶绿体的 中途行的，由若干酶所催化的化学反应。光反应，暗反应，基粒类囊体膜（光合膜），叶绿体间质
8. 光合作用的光反应是在叶绿体的 上进行的，CO2的固定和还原是在叶绿体的 中进行的，而C4途径固定CO2和还原为苹果酸的过程则可能是在 中进行的。类囊体膜，基质，细胞质
9. 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 。PC 特殊状态的chla ，OEC的酪氨酸残基，Pheo
10. 在光合电子传递中最终电子供体是 ，最终电子受体是 。H2O NADP+
11. 光合磷酸化的两种主要类型是： 和 通常情况下， 占主要地位。环式光合磷酸化，非环式光合磷酸化，环式光合磷酸化
12. 光合碳循环中，每固定6分子CO2，可形成 分子葡萄糖，需要消耗 分子NADPH和 分子ATP。1，12，18
13. 光合环中的5个调节酶是 、 、 、 、 。核酮糖 —1，5 — 二磷酸羧化酶，3 — 磷酸甘油醛脱氢酶，果糖 — 1，6 — 二磷酸磷酸酶，景天庚酮糖 — 1，7 — 二磷酸酶，核酮糖 — 5 — 磷酸激酶
14. 光合作用中淀粉的形成是在 中进行的，蔗糖的合成则是在 中进行的。叶绿体，细胞质
15. 卡尔文循环中的CO2的受体是 ，最初产物是 ，催化羧化反应的酶是 。核酮糖1，5一二磷酸（RuBP） 3-磷酸甘油酸（PGA） 核酮糖1，5-二磷酸羧化酶（RuBPC）
16. C4途径中CO2的受体是 ，最初产物是 。C4植物的C4途径是在 中进行的，卡尔文循环是在 中进行的。 烯醇式磷酸丙酮酸（PEP），草酰乙酸，维管束鞘细胞，叶肉细胞
17. 在光合碳循环中PEP羧化酶催化 和 生成 ，RuBP羧化酶催化 和 生成 。PEP，CO2，OAA，RuBP，CO2 ，PGA
18. 写出下列生理过程所进行的部位：
（1） 光合磷酸化：
（2） HMP途径：
（3） C4植物的C3途径： 。类囊体膜，细胞质，鞘细胞叶绿体
19. 光呼吸的底物是 ，光呼吸中底物的形成和氧化分别在 、 和 这三个细胞器中进行。乙醇酸，叶绿体，过氧化物酶体，线粒体
20. CAM植物的含酸量是白天比夜间 ，而碳水化合物的含量则是白天比夜间 。低，高
21. 水的光解是由 于1937年发现的。希尔（Hill）
22. 在光合放氧反应中不可缺少的元素是 和 。氯 锰
23. 叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个：一个在 ，另一个在 ；类胡萝卜素吸收光谱的最强吸收区在 。红光区 紫光区 蓝光区
24. 光合作用中被称为同化能力的物质是 和 。 ATP NADPH
25. C4植物的CO2补偿点比C3植物 。低
26. 农作物中主要的C3植物有 、 、 等，C4植物有 、 、 等，CAM植物有 、 等。水稻、棉花、小麦， 甘蔗、玉米、高梁
27. 群体植物的光饱和点比单株 。高

三、 选择题
1. 将叶绿素提取液放在直射光下，则可观察到：B
A. 反射光是绿色，透射光是红色； B. 反射光是红色，透射光是绿色
C. 反射光和透射光都是绿色
2. 培养植物的暗室内安装的安全灯最好选用： B
A. 红光灯 B. 绿光灯 C. 白炽灯
3. 在适宜的温光条件下在同时盛有水生动物和水生植物的养鱼缸中，当处于下列哪一种情况时，整个渔港鱼缸的物质代谢恰好处于相对平衡。 C
A. 动物的呼吸交换等于植物的光合作用的交换
B. 动物吸收的氧等于植物光合作用释放的氧
C. 动植物的CO2输出等于植物光合作用CO2的吸收
4. 用722型分光光度计测定叶绿素丙酮提取液中叶绿素的总含量时，选用的波长是：C
A. 663nm B. 645nm C. 652 nm D. 430 nm
5. 光合作用中释放的氧来源于：A
A. H2O B. CO2 C. RuBP
6. 在光合环运转正常后，突然降低环境中的CO2浓度，则光合环中的中间产物含量会发生如下的瞬时变化：A
A. RuBP的量突然升高，而PGA的量突然降低
B. PGA的量突然升高，而RuBP的量突然降低
C. RuBP和PGA的量均突然降低
D. RuBP和PGA的量均突然升高
7. 光合环中CO2的同化形成的磷酸丙糖：A
A. 促进硝酸盐还原 B. 抑制硝酸盐还原 C. 与硝酸盐还原无关
8. 光合作用中蔗糖形成的部位是：C
A. 叶绿体间质 B. 叶绿体类囊体 C. 细胞质
9. 指出下列三组物质中，哪一种是光合碳循环所必需的：B
A. 叶绿素、类胡萝卜素、CO2 B. CO2、DADPH、ATP CO2、H2O 、ATP
10. 维持植物正常生长所需的最低日光强度是：B
A. 等于光补偿点 B. 大于光补偿点 C. 小于光补偿点
11. 从进化角度看，在能够进行碳素同化作用的三个类型中，在地球上最早出现的是 A
A．细菌光合作用 B．绿色植物光合作用 C. 化能合成作用
12. 光合产物主要以什么形式运出叶绿体：C
A．蔗糖 B．淀粉 C. 磷酸丙糖
13. 引起植物发生红降现象的光是 C
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 B、C
A． 450nm B．650nm C.大于665nm
15. 叶绿体色素中，属于作用中心色素的是 A
A. 少数特殊状态的叶绿素a B．叶绿素b C. 类胡萝卜素
16. 发现光合作用固定CO2 的C4途径的植物生理学家是： A
A．Hatch B．Calvin C. Arnon
17. 光呼吸调节与外界条件密切相关，氧对光呼吸 B
A．有抑制作用 B．有促进作用 C. 无作用
18. 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：C
A．CO2 饱和点 B．O2饱和点 C. CO2 补偿点
19. 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：B
A. 稍高于C3植物 B．远高于C3植物 C. 低于C3植物

四、 判断题
1. 叶绿体色素都吸收蓝紫光，而在红光区域的吸收峰则为叶绿素所特有。 Ö
2. 水的光解和氧的释放是光合作用原初反应的一部分 ´
3. 绿色植物的气孔都是白天开放，夜间闭合 ´
4. 高产植物都是低光呼吸植物，而低光呼吸植物也是高产植物 ´
5. 光合作用是一个释放氧的过程，不放氧的光合作用是没有的 ´
6. RuBP羧化酶/加氧酶是一个双向酶，在大气氧浓度的条件下，如降低CO2的浓度，则促进加氧酶的活性，增加CO2浓度时，则促进羧化酶的活性。Ö
7. PEP羧化酶对CO2的亲和力和Km值均比RuBP羧化酶高 ´
8. 叶绿素分子的头部是金属卟啉环，呈极性，因而具有亲水性。Ö
9. 叶绿素具有荧光现象，即在透射光下呈红色，而在反射下呈绿色。´ 绿色，红色
10. 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。´ 防护光照
11. 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。Ö
12. 叶绿体色素主要集中在叶绿体的间质中。´ 基粒之中
13. 高等植物的最终电子受体是水，最终电子供体为NADP+。´ 受体是NADP+，…供体为水
14. PS II 的光反应是短波光反应，其主要特征是ATP的形成。´ 水的光解和放氧
15. C4途径中CO2固定酶PEP羧化酶对CO2的亲和力高于RuBP羧化酶。Ö
16. 植物生活细胞，在光照下可以吸收氧气，释放CO2过程，就是光呼吸。´ 植物绿色细胞
17. C4植物的CO2补偿点比C3植物高。´ 比C3植物低
18. 绿色植物的气孔都是白天开放，夜间闭合。´ C3植物和C4植物
19. 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。Ö

五、 问答题
1．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？
光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收很少，所以植物的时片呈绿色。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。
2．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。
3．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住蛋白质（酶）和其它代谢活跃物质。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质上进行的。
4．光合作用的全过程大致分为哪三大步骤？
（1）光能的吸收传递和转变为电能过程。（2）电能转变为活跃的化学能过程。（3）活跃的化学能转变为稳定的化学能过程。
5．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。
6．应用米切尔的化学渗透学说解释光合磷酸化机理。
在光合链的电子传递中，PQ可传递电子和质子，而FeS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FeS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，于是膜内外使产主了质子动力势差（DPMF）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。
7．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（Ca1vin）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。
8．C3途径的调节方式有哪几个方面？
（1）循环本身的调节
（2）酶活化调节：通过改变叶的内部环境，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。
（3）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。
（4）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。
9．如何解释C4植物比C3植物的光呼吸低？
C3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。
10．如何评价光呼吸的生理功能？
光呼吸是具有一定的生理功能的，也有害处：
（1）有害的方面：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：
①防止高光强对光合作用的抑制，消除了过剩的同化力，保护了光合作用正常进行。
②防止氧对光合器官的破坏
③避免其它途径损失更多的C素
④避免乙醇酸积累产生的毒害作用
⑤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。
⑥磷酸丙糖和氨基酸合成的补充途径
11．简述CAM植物同化CO2 的特点。
这类植物晚上气孔开放，吸进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CO2参与卡尔文循环形成淀粉等。
12．作物为什么会出现“午休”现象？
（1）水分在中午供给不上，气孔关闭；（2）CO2供应不足；（3）光合产物淀粉等来不及分解运走，累积在叶肉细胞中，阻碍细胞内CO2的运输；（4）生理钟调控。
13．提高植物光能利用率的途径和措施有哪些？
   （1）增加光合面积：①合理密植；②改善株型。
（2）延长光合时间：①提高复种指数；②延长生育期 ③补充人工光照。
（3）提高光合速率：①增加田间CO2 浓度；②降低光呼吸。