《植物生理光合作用问答题》 植物光合作用

1、光合作用的生理意义是什么?

(1)把无机物质转变成有机物质。

(2)将光能转变成化学能。

(3)维持大气O2与CO2的相对平衡。

2、用什么简便方法可以证明光合作用的存在?

3、简述叶绿体的结构和功能?

结构:叶绿体有被摸、类囊体和基质三部分组成。

被膜是双层膜,具有控制物质进出的能力。

基质包括(1)可溶性蛋白,是光合作用固定CO2所需要的各种酶。

(2)DNA和核糖体,使叶绿体在遗传上具有一定的自主性,,可以合成部分叶绿体发育和执行功能所需要的蛋白质。

(3)淀粉粒:是光合作用产物在叶绿体中得贮存形式。

(4)质体小球:脂类物质,它的变化与叶绿体的发育,糖代谢,脂类代谢及抗逆性有关。

基质是光合作用中CO2的固定与还原,即暗反应的场所。

类囊体:是一个扁平的囊状结构,由两个或更多的类囊体相互垛叠在一起而形成的结构称为基粒或称为基粒片层。

类囊体膜是叶绿体进行光能吸收与转换的场所。

4、简述光合色素的种类及其作用。

按分子组成和结构可分为叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素

叶绿素:少数叶绿素a分子是光反应中心色素,也特定的蛋白质结合,处于特殊状态,能进行光化学反应,将光能转化为电能。但部分叶绿素a分子和全部的叶绿素b分子没有光化学活性,只能吸收光能并传递给反应心中色素。

类胡萝卜素:光合作用的辅助色素,作用是将吸收的光能传递给叶绿素分子,在捕光色素复合体的组装中承担重要的结构作用,它也是保护光合机构免遭氧化破坏不可缺少的。

藻胆素:仅存在于红藻和蓝细菌中是辅助色素,吸收光能并传递给叶绿素分子。

5、说明叶绿素a和叶绿素b吸收光谱的特点。

(1)叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱十分相似,两者在红光区和蓝紫光区均有一个吸收峰。

(2)两者吸收光谱的范围以及在红光区和蓝紫光区吸收峰的位置及宽窄不同。

(3)两者都反射绿光,故叶绿素呈现绿色。

6、影响叶绿素生物合成的外部因素有哪些?是如何影响的?

(1)光照:从单乙烯基原叶绿素酸酯合成叶绿素酸酯是个需光还原过程,因此在无光或弱光条件下,叶绿素不能合成,也就不能形成稳定的色素—蛋白复合体。

(2)温度:叶绿素的生物合成是一系列的酶促反应过程,因此受温度影响很大。

(3)营养元素:N和Mg是叶绿素分子的组分,缺乏时影响叶绿素形成而呈现出缺绿病。Fe、Mg、Cu、Zn等可能是叶绿素合成过程中某些酶的活化剂。

(4)水分:叶组织遇到干旱等条件而缺水时,不仅叶绿素的形成受到抑制,而且叶片中已形成的叶绿素也会受到破坏。

7、说明原初反应的过程及在光合作用中的作用?

过程(1)光能的吸收:叶绿素分子吸收一定能量的光量子后从基态转变为激发态。

(2)光能的传递:聚光色素分子捕获光能,再传递给邻近的色素分子,最终传递给反应中心素色,进行光化学反应。

(3)光化学反应:D•P*•A→D•P﹢•A‐→D﹢•P•A‐

作用:是光合作用的起点

8、光反应有两个系统是通过什么实验证明的?

9、说明光合电子传递三种途径的过程,产物及在光合作用的意义。

(1)非环式电子传递:

过程:水光解产生的电子经过PSⅡ、细胞色素b6/f复合体、PSⅠ最终还原NADP+

产物:NADP+

意义:是光合电子传递的主要形式。

(2)环式电子传递

过程:PSⅠ吸收光量子分离出来的电子,经过细胞色素b6/f复合体、再经过PC,返回PSⅠ。

产物:ATP

意义:在植物需要较多ATP的情况下,这条途径具有重要的意义。

(3)假环式电子传递

过程:水分解产生的电子经过PSⅡ、细胞色素b6/f复合体、PSⅠ还原O2.

产物:O2—

意义:在强光下NADP+供应不足时发生此过程

10、试用化学渗透学说解释光合磷酸化机理。

11、请简述C3途径可分几个阶段?各阶段的作用是什么?

(1)羧化阶段:即CO2的固定阶段,使CO2从无机物变成有机物。

(2)还原阶段:即CO2固定产物的还原阶段,形成第一个三碳糖(丙糖碳酸PGA)丙糖碳酸即可在叶绿体内形成淀粉,也可运出叶绿体,在细胞质中合成蔗糖,也可留在循环中,进入更新阶段。

(3)更新阶段:即CO2的受体RuBP的再生阶段,再生出CO2的受体RuBP维持卡尔文循环的持续进行。

12、简述C4植物与CAM植物在光合途径中的异同。

相同点:(1)co2的固定阶段,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)在PEP羧化酶催化下与HCO3¯结合生成草酰乙酸OAA。

(2)都有OAA在NADP苹果酸脱氢酶作用下生成苹果酸途径

(3)都有苹果酸脱羧,放出CO2进入C3途径和产生丙酮酸反应。

不同点:(1)固定阶段产生的OAA,C4植物可以在天冬氨酸转氨酶的作用下生成天冬氨酸。

(2)苹果酸脱氢产生的丙酮酸,C4植物中返回叶肉细胞,在丙酮酸磷酸双激酶PPDK催化下再转变成PEP,而CAM中则进入线粒体被氧化生成CO2进入C3途径。

(3)CAM无更新阶段

(4)C4植物代谢途径有三种类型而CAM只有一种。

13、说明C3途径和C4途径在CO2同化上的区别。

(1)C3途径具有合成蔗糖、淀粉、脂肪和蛋白质等稳定光合产物的能力,而C4途径只起固定、转运或暂存CO2的作用。

(2)C3途径中CO2与1,5—二磷酸核酮在RuBisco催化下,生成3—磷酸甘油酸,C4途径中是CO2与H2O先生成HCO3¯,然后与PEP在PEP羧化酶催化下生成草酰乙酸

(3)C3还原阶段产物是甘油醛—3—磷酸,C3酸。

(4)C3循环过程再无CO2生成,而C4途径有部分CO2进入C3途径。

14、为什么说光呼吸与光合作用是伴随发生的?

(1)光呼吸与光合作用都依赖光。

(2)光呼吸的全过程需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三种细胞器协同作用,而光合作用在叶绿体中进行。

(3)卡尔文循环中的Rubisco具有双重催化功能,不仅可以催化RuBP的转化反应,也能催化它的加氧反应。

15、光呼吸有何生理功能?

(1)消除乙醇酸的毒害。

(2)防止高光强对光合机构的破坏。

(3)消除O2的伤害。

16、为什么C4植物光呼吸低于C3植物?

《植物生理光合作用问答题》 植物光合作用

因为C4植物中C4途径起“CO2泵”的作用,可将PEP羧化酶于叶肉细胞中固定的CO2“压进”维管束鞘薄壁细胞中,增加了维管束鞘薄壁细胞中CO2/O2的比率,降低了C4植物的光呼吸。

17、为什么在高温、高强光条件下,C4植物光合效率高于C3植物?

高强光:C4植物光合碳同化需C3,C4两条途径共同完成,因为C4途径中PEP再生需要消耗2个ATP,所以,C4植物每固定和同化1分子CO2比C3植物多消耗2个ATP,而C3植物CO2固定和同化均是由位于叶肉细胞的C3途径来完成的。

高温:C4植物在气孔关闭时,仍能利用叶片内低浓度CO2继续进行光合作用。

18、简述外界条件对光合作用的影响。

(1)光照强度:在光照条件下,随着光照强度的增强,光合速度相应提高,在一定范围内,光合速率随着光照强度的增加呈直线增加,但超过一定光照强度后,光合速率增加幅度减缓,当达到某一光强时,光合速率就不再随光照强度而增加了。

(2)CO2:

(3)温度:光合作用的暗反应是一系列的酶促反应,其反应速度受温度影响。

(4)水分:水是光合作用的原料之一缺水引起气孔开度下降CO2难入,缺水使叶肉细胞中淀粉水解增强,光合作用输出减慢,造成光合产物积累。

(5)矿质元素

(6)光合作用的日变化。

19、目前作物光能利用率低原因及提高光能利用率的途径是什么?

原因:(1)漏光损失,作物生长初期植株小,叶面积不足,日光的大部分直射于地面而损失。

(2)环境条件不适,作物在生长期间经常会遇到不适于作物生长与进行光合作用的逆境。

途径:(1)改进栽培方法

(2)避免环境胁迫

(3)植物机能的遗传改良

20、说明光合作用和呼吸作用的区别及联系。

  

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