植物生理学第三章 植物的光合作用 下载本文

4.光合磷酸化有几个类型?其电子传递有什么特点?

光合磷酸化可分为三个类型:①非环式光合磷酸化,其电子传递是一个开放通路。②环式光合磷酸化,其电子传递是一个闭合的回路。③假环式光合磷酸化,其电子传递也是一个开放的通路,但共最终电子受体不是NADP+,而是O2。

5.高等植物的碳同化途径有几条?哪条途径才具备合成淀粉等光合产物的能力?

高等植物碳同化途径有三条:卡尔文循环、C4途径和景天科植物酸代谢途径。只有卡尔文循环具备合成淀粉等光合产物的能力,而C4途径和景天科酸代谢途径只起到固定和转运二氧化碳的作用。

6.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(Calvin)等人发现的。它可分为三个阶段: ①羧化阶段。二氧化碳被固定,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,即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。

7.光合作用中卡尔文循环的调节方式有哪几个方面?

①酶活性调节。光通过光反应改变叶的内部环境,间接影响酶的活性。如基质中pH值的升高,Mg2+浓度升高,可激活RuBPCase和Ru5P激酶等;如在暗中这些酶活性下降。

②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。

③转运作用的调节。从叶绿体运到细胞质的磷酸丙糖的数量,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。 8.简述CAM植物同化二氧化碳的特点。

这类植物晚上气孔开放,吸进二氧化碳,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,放出二氧化碳,放出的二氧化碳参与卡尔文循环,形成淀粉等。 9.氧抑制光合作用的原因是什么?

①加强氧与二氧化碳对RuBP的结合竞争,提高光呼吸速率。

②氧能与NADP+竞争接受电子,使NADPH合成量减少,使碳同化需要的还原能力减少。 ③氧接受电子后形成的超氧阴离子会破坏光合膜。 ④在强光下氧参与光合色素的光氧化,破坏光合色素。 10.作物为什么会出现“午休”现象?

植物种类不同、生长条件不同,造成光合“午休”的原因也不同。有以下几种原因:①中午水分供给不足、气孔关闭。②二氧化碳供应不足。③光合产物淀粉等来不及分解运走,累积在叶肉细胞中,阻碍细胞内二氧化碳的运输。④中午时的高温低湿降低了碳同化酶的活性。

11.追施氮肥为什么会提高光合速率?

原因有两方面:一方面是间接影响,即能促进叶片面积增大,叶片数目增多,增加光合面积。另一方面是直接影响,即促进叶绿素含量急剧增加,加速光反应。氮亦能增加叶片蛋白质含量,而蛋白质是酶的主要组成成分,使暗反应顺利进行。总之施氮肥可促进光合作用的光反应和暗反应。

12.分析植物光能利用率低的原因。

光能利用率低的原因:①辐射到地面的光能只有可见光的部分能被植物吸收利用。②照到叶片上的光被反射、透射。吸收的光能大量消耗于蒸腾作用。③叶片光合能力的限制。④

呼吸的消耗。⑤二氧化碳、矿质元素、水分等供应不足。⑥病虫危害。 13.作物的光合速率高,产量就一定高,这种说法是否正确么?

不正确。因为产量的高低取决于光合性能的五个方面,即光合速率、光合面积、光合时间、光合产物分配和光合产物消耗。

14.把大豆和高梁放在同一密闭照光的室内,一段时间后会出现什么现象?为什么?

大豆首先死亡,一段时间后高粱也死亡。因为大豆是C3植物,它的二氧化碳补偿点高于C4植物高粱。随着光合作用的进行,室内的二氧化碳浓度越来越低,当低于大豆的二氧化碳补偿点时,大豆便没有净光合,只有消耗,不久便死亡。此时的二氧化碳浓度仍高于高粱的二氧化碳补偿点,所以高粱仍然能够进行光合作用。当密闭室内的二氧化碳浓度低于高梁的二氧化碳补偿点时,高梁便因不能进行光合作用而死亡。 15.试评价光呼吸的生理功能。

光呼吸是具有一定的生理功能的,但也有害处。 ①回收碳素:通过C2循环可回收乙醇酸中3/4的碳素。

②维持C3光合碳循环的运转:在叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低时,光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用,以维持C3光合碳循环的运转。

③防止强光对光合机构的破坏:在强光下,光反应中形成的同化力会超过暗反应的需要,叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高,由光激发的高能电子会传递给O2,形成超氧阴离子自由基,对光合机构具有伤害作用,而光呼吸可消耗过剩的同化力和高能电子,减少超氧阴离子自由基的形成,从而保护光合机构。 16.C4植物比C3植物的光呼吸低,试述其原因?

C4植物在叶肉细胞中只进行内PEP羧化酶催化的羧化活动,且PEP羧化酶对二氧化碳亲和力高,固定二氧化碳的能力强,在叶肉细胞形成C4二羧酸之后再转运到维管束鞘细胞,脱羧后放出二氧化碳,就起到了“二氧化碳泵”的作用,增加了维管束鞘细胞中的二氧化碳浓度,抑制了鞘细胞中Rubisco的加氧活性,并提高了它的羧化活性,有利于二氧化碳的固定和还原,不利于乙醇酸形成,也不利于光呼吸进行,所以C4植物光呼吸值很低。

而C3植物,在叶肉细胞内固定二氧化碳,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羧化酶对二氧化碳亲和力低,光呼吸释放的二氧化碳不易被重新固定。 17. 论述提高植物光能利用率的途径和措施。 ①增加光合而积:合理密植,改善株型。

②延长光合时间:提高复种指数;延长生育期;补充人工光照。

③提高光合速率:增加田间二氧化碳浓度;降低光呼吸;减缓逆境对光合的抑制作用;减轻光合午休;延缓早衰。