植物生理学习题大全——第3章植物的光合作用

精心整理第三章光合作用一.名词解释光合作用(photosynthesis)：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程。光合色素(photosyntheticpigment)：植物体内含有的具有吸收光能并将其光合作用的色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等。吸收光谱(absorptionspectrum)：反映某种物质吸收光波的光谱。荧光现象(fluorescencephenomenon)：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色，这种现象称为荧光现象。磷光现象(phosphorescencephenomenon)：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。光合作用单位(photosyntheticunit)：结合在类囊体膜上，能进行光合作用的最小结构单位。作用中心色素(reactioncenterpigment)：指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。聚光色素(lightharvestingpigment)：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。原初反应(primaryreaction)：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。光反应(lightreactio)：光合作用中需要光的反应过程，是一系列光化学反应过程，包括水的光解、电子传递及同化力的形成。暗反应(darkreaction)：指光合作用中不需要光的反应过程，是一系列酶促反应过程，包括CO2的固定、还原及碳水化合物的形成。光系统(photosystem，PS)：由不同的中心色素和一些天线色素、电子供体和电子受体组成的蛋白色素复合体，其中PSⅠ的中心色素为叶绿素aP700，PSⅡ的中心色素为叶绿素aP680。反应中心(reactioncenter)：由中心色素、原初电子供体及原初电子受体组成的具有电荷分离功能的色素蛋白复合体结构。量子效率(quantumefficiency)：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。精心整理量子需要量(quantumrequirement)：同化1分子的CO2或释放1分子的O2所需要的光量子数目。激子传递(excitontransfer)：激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子，在相同分子内部依靠激子传递来转移能量的方式。共振传递(resonancetransfer)：在光合色素系统中，依靠高能电子振动在分子内传递能量的方式。光化学反应(photo-chemicalreaction)：叶绿素吸收光能后十分迅速地产生氧化还原的化学变化。红降(reddrop)：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，称为红降。增益效应(enchancementeffect)：又称艾默生(Emersoneffect)，两种不同波长的光协同作用而增加光合效率的现象。希尔反应(Hillreaction)：离体叶绿体在光下加入氢受体所进行的分解水并放出氧气的反应。光合链(photosyntheticchain)：在类囊体膜上的PSII和PSI之间几种排列紧密的电子传递体完成电子传递的总轨道。光合电子传递抑制剂：可阻断光合电子传递，抑制光合作用的化合物。PQ循环(plastoquinonecycle)：伴随PQ的氧化还原，可使2H+从间质移至类囊体膜内空间，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PQ循环。水氧化钟(wateroxidizingclock)：是Kok等根据一系列瞬间闪光处理叶绿体与放出氧气的关系提出的解释水氧化机制的一种模型。每吸收一个光量子推动氧化钟前进一步。解偶联剂(uncoupler)：能消除类囊体膜(或线粒体内膜)内外质子梯度，解除电子传递与磷酸化反应之间偶联的试剂。光合磷酸化(photosyntheticphosphorylation或photophosphorylation)：叶绿体(或载色体)在光下把无机磷和ADP转化为ATP的过程。同化力(assimilatorypower)：由于ATP和NADPH用于碳反应中二氧化碳的同化，所以把这两种物质合称为同化力。CO2同化(CO2assimilation)：利用光反应形成的同化力（ATP和NADPH）将CO2还原成糖类物质的过程。C3途径(C3pathway)：又称卡尔文循环、光合环、还原磷酸戊糖途径，它是以RuBP为二氧化碳受体，二氧化碳固定后的最初产物为三碳化合物磷酸甘油酸(PGA)的光合途径。精心整理C4途径(C4pathway)：以PEP为二氧化碳受体，二氧化碳固定后的最初产物为四碳化合物草酰乙酸(OAA)的光合途径，即为C4途径。CAM途径(CAMpathway)：景天科植物在夜晚有机酸含量很高，而糖类含量低；白天则有机酸含量下降，而糖类含量升高。这种有机酸合成日益变化的代谢类型称为景天酸(CAM)代谢途径。磷酸运转器(phosphatetranslocator)：位于叶绿体内膜上承担从叶绿体输出磷酸丙糖和将细胞质中等量的Pi运入叶绿体的运转器。光呼吸(photorespiration)：又称C2环或乙醇酸氧化途径，植物的绿色细胞在光照下放出二氧化碳和吸收氧气的过程。光合速率(photosyntheticrate)：单位时间、单位叶面积吸收二氧化碳的量(或释放氧气的量、积累干物质的质量)。表观光合作用(apparentphotosynthesis)：或净光合作用，真正的光合作用与呼吸作用及光呼吸的差值，即不考虑光合作用消耗的条件下测得的光合作用。光补偿点(lightcompensationpoint)：光合过程中吸收的二氧化碳和呼吸过程中放出的二氧化碳等量时的光照强度。光饱和点(lightsaturationpoint)：增加光照强度，光合速率不再增加时的光照强度。光抑制(photoinhibition)：当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。光合“午休”现象(middaydepression)：光合作用在中午时下降的现象。CO2补偿点(CO2compensationpoint)：当光合吸收的二氧化碳量与呼吸释放的二氧化碳量相等时，外界的CO2浓度。光能利用率(efficiencyofsolarenergyutilization)：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。叶面积系数(leafareaindex,LAI)：绿叶面积与土地面积之比。温室效应：(greenhouseeffect)：本来太阳辐射到地面的热，地球以红外线形式重新辐射到空间。由于人类无限制的向地球大气层中排放CO2，使CO2浓度不断增长。大气层中的CO2能强烈的吸收红外线，太阳辐射的能量在大气层中就“易入难出”，温度上升，像温室一样，产生的效应就是温室效应。二.符号缩写Fe-S：铁硫蛋白Mal：苹果酸精心整理OAA：草酰乙酸BSC：维管束鞘细胞CF1-Fo：偶联因子复合物NAR：净同化率PC：质体蓝素CAM:景天科植物酸代谢NADP+：氧化态辅酶ⅡFd：铁氧还蛋白PEPCase：PEP羧化酶RuBPO：RuBP加氧酶P680：吸收峰波长为680nm的叶绿素aPQ：质体醌PEP：磷酸烯醇式丙酮酸PGA：磷酸甘油酸Pn：净光合速率Pheo：去镁叶绿素PSP：光合磷酸化RPPP：还原戊糖磷酸途径RuBP：l,5-二磷酸核酮糖RubisC(RuBPC)：RuBP羧化酶Rubisco(RuBPCO)：RuBP羧化酶/加氧酶LSP：光饱和点LCP:光补偿点LHC:聚光色素复合体DCMU：二氯苯基二甲基脲,敌草隆pmf：质子动力FNR：铁氧还蛋白-NADP+还原酶TP：磷酸丙糖PSI：光系统ⅠPSII：光系统ⅡSE-CC：筛分子-伴胞三.简答题1.生物的碳同化作用包括哪些类型？细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用，其中以绿色植物的光合作用最为广泛，合成的有机物最多。2.光合作用的重要性。①植物通过光合作用把无机物同化为有机物；②光合作用把太阳光能转变为化学能，储存在形成的有机物中；③保护环境，维持大气中二氧化碳和氧气含量的稳定。3.叶绿体的结构和成分结构：叶绿体大多数呈椭圆形；外围由两层膜构成的叶绿体膜，膜上有各种蛋白质，调节物质进出叶绿体；叶绿体内有许多类囊体膜构成的类囊体，多个类囊体垛叠在一起形成基粒；叶绿体膜以内的基础物质为基质，其主要成分为可溶性蛋白和其他代谢活跃物质，呈流动性状态。成分：蛋白质、酶、细胞色素、质体蓝素、脂质（膜的组成成分）、储藏物质（淀粉），灰分元素、核苷酸、醌（质体醌）。4.光合色素具有的光学特性。精心整理①各种色素都具有吸收，传递光能的作用，但只有少数特殊状态的叶绿素a分子具有转化光能为化学能的特性；②叶绿素能吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光；③叶绿素有荧光现象和磷光现象。5.叶绿素的合成。①从谷氨酸开始，反应生成5-氨基酮戊酸(ALA)，2分子ALA合成含吡咯环的卟胆原(PBG)；②4分子PBG聚合成原卟啉IX，导入Mg原子形成Mg原卟啉，再经过环化和还原，形成单乙烯基原叶绿素酯a;③在光照下和NADPH存在下，单乙烯基原叶绿素酯a经过原叶绿素酯氧化还原酶催化形成叶绿素酯a；④叶绿素酯a与植醇尾巴酯化反应形成叶绿素a。6.植物叶片为什么是绿色？秋天树叶为什么呈现黄色和红色？①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收很少，所以叶绿素呈绿色；正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例为3：1，由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，占优势，所以正常的树叶呈现绿色。②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，而黄色的类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。③秋天气温下降，植物体内积累较多的糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成较多的红色的花色素苷,叶子就呈红色。7.简述影响叶绿素形成的外部条件。①光照：光照是叶绿素合成的重要因素，无光照会发生黄化现象；②温度：温度影响酶的活性，进而影响叶绿素的合成；③矿质元素：氮、镁是组成叶绿素的元素，铁、锰、锌等元素是酶的活化剂；④水分：缺水会抑制叶绿素的合成，还会加速原有叶绿素的分解；⑤氧气：缺氧会引起镁原卟啉甲酯的积累，不能合成叶绿素。8.胡萝卜素和叶黄素在光合作用中有什么功能？胡萝卜素和叶黄素在光合作用中与叶绿素分子一起在光合膜中按一定的规律和取向组成聚光色素系统，吸收、传递光能至反应中心色素分子，发生光化学反应，光能在色素间的传递顺序为类胡萝卜素、叶绿素b、叶绿素a、特殊叶绿素a；同时在强光下还有保护叶绿素的功能。9.叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱有何不同？精心整理叶绿素吸收光谱的高峰有两个，一个是波长为640-660nm的红光区，另一个是430-450nm的蓝紫光区，对橙光和黄光吸收较少，对绿光吸收最少；而类胡萝卜素的最大吸收峰在400-500nm的蓝紫光区，不吸收红光、橙光等长波长光。10.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化；即电能转变为活跃的化学能过程。③碳同化，即活跃化学能转变为稳定的化学能过程。11.如何证明光合作用中释放的O2是来自H2O而不是来自CO2？用氧同位素标记的H2O饲喂植物，照光后如果释放的O2是同位素标记的O2，则说明O2来自H2O。或用希尔反应证明，在离体的叶绿体中加入氢受体，如Fe3+等，在没有CO2参与的条件下照光后有O2的释放。12.简要介绍测定光合速率的三种方法及原理。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红外线二氧化碳分析法：其原理是二氧化碳对特定波长红外线有较强的吸收能力，二氧化碳量的多少与红外线辐射能量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