第三章 光合作用

第三章光合作用习题一、名词解释光合作用：绿色植物利用太阳光能，将二氧化碳和水合成有机物质，并释放氧气的过程。

原初反应：指的是光能的吸收、传递与转换过程，完成了光能向电能的转变，实质是由光所引起的氧化还原过程。

天线色素：又称聚光色素，没有光化学活性，将所吸收的光有效地集中到作用中心色素分子，包括99% 的叶绿素a ，全部叶绿素b ，全部胡萝卜素和叶黄素。

反应中心色素分子：既能吸收光能又具有化学活性，能引起光化学反应的特殊状态的叶绿素 a 分子，包括P 700 和P 680 。

光合作用单位：是指完成 1 分子CO2的同化或1分子O2 的释放，所需的光合色素分子的数目，大约是2400 个光合色素分子。

但就传递 1 个电子而言，光合作用单位是600 ，就吸收 1 个光量子而言，光合作用单位是300 。

红降现象：当光波大于680 nm ，虽然仍被叶绿素大量吸收，但光合效率急剧下降，这种在长波红光下光合效率下降的现象，称为红降现象。

光合效率：（量子产额）又称量子产额或量子效率，是光合作用中光的利用效率，即吸收 1 个光量子所同化二氧化碳或放出氧分子的数量。

量子需要量：同化1分子CO2 或释放 1 分子O2 需要的光量子数。

爱默生效应：（双光增益效应）如果在长波红光照射时，再加上波长较短的红光（650~670nm ）照射，光合效率增高，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高，这种现象称为双光增益效应或爱默生效应。

希尔反应及希尔氧化剂：在有适当的电子受体存在的条件下，离体的叶绿体在光下使水分解，有氧的释放和电子受体的还原，这一过程是Hill 在1937 年发现的，故称Hill 反应，在希尔反应中接受氢的受体称希尔氧化剂。

P 700 是PSI 的反应中心色素分子，即原初电子供体，是由两个叶绿素a 分子组成的二聚体。

这里P 代表色素，700 则代表P 氧化时其吸收光谱中变化最大的波长位置是近700nm 处，也即用氧化态吸收光谱与还原态吸收光谱间的最大处的波长位置来作为反应中心色素的标志。

PQ 穿梭：伴随着PQ 的氧化还原，可使2H + 从间质移至类囊体膜内的空间，即H+横渡类囊体膜，搬运2H+ 的同时也传递2e ，PQ 的这种氧化还原往复变化称为PQ 穿梭。

光合链由一系列能发生氧化还原作用的电子递体所组成的电子传递链，能将水光解所产生的电子依次传递，最后传递给NADP + 的总轨道。

光合磷酸化：叶绿体在光下与光合电子传递相偶联，将无机磷与ADP 转化成ATP 的过程，称之为光合磷酸化。

非环式光合磷酸化：与非环式电子传递相偶联产生的磷酸化反应。

有两个光系统参加，电子传递是单方向的，能引起水的光解放氧和ATP 与NADPH+ H+ 的生成。

环式光合磷酸化：与环式电子传递相偶联产生ATP 的反应。

只有光系统Ⅰ参加，电子流经过一个循环，不能形成NADPH+ H+ ，也不能引起水的光解放氧，只产生ATP 。

假环式光全磷酸化：与假环式电子传递相偶联产生ATP 的反应。

有两个光系统参加，电子传递是单方向的，能引起水的光解放氧和ATP 的生成，但不能生成NADPH+ H+ ，因为O 2 是电子和质子的最终受体。

C3 途径：与C3 植物C3 途径又称卡尔文循环，整个循环由RuBP 开始至RuBP 再生结束，共有14 步反应，均在叶绿体的基质中进行。

全过程分为羧化、还原、再生三个阶段。

因为二氧化碳固定后形成的第一个产物3-磷酸甘油酸为三碳化合物，所以称为C3 途径。

并把只具有C3 途径的植物称C3 植物。

C4 途径：与C4 植物又称为哈奇–斯莱克（Hatch-Slack ）途径，整个循环有PEP 开始至PEP 再生结束，要经叶肉细胞和微管素鞘细胞两种细胞，循环反应因植物不同而有差异，但基本上可分为羧化、还原或转氨、脱羧和再生四个阶段，由于这条光合碳循环途径中二氧化碳固定后最初产物草酰乙酸为C4–二羧酸化合物，故称为C4 –二羧酸途径（ C 4 dicarboxylic acidpathway ），简称C4 途径。

并把具有C4 途径的植物称为C4 植物。

Pi 运转器：存在于叶绿体被膜上，运转磷酸丙糖与Pi ，使二者对等交换，将磷酸丙糖转移到细胞质的专一载体。

光呼吸：绿色细胞只有在光下才能发生的吸收氧气释放二氧化碳的过程。

与光合作用有密切的关系，光呼吸的底物是乙醇酸，由于这种呼吸只有在光下才能进行，故称为光呼吸。

CAM 途径：和CAM 植物景天科、仙人掌科等科中的植物，夜间气孔张开，吸收CO2形成有机酸，贮藏在液泡中，白天气孔关闭，有机酸脱羧放出CO2进入卡尔文循环形成光合产物，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。

把具有景天科酸代谢途径的植物称为CAM 植物。

光饱和现象与光饱和点：在较低光照强度下，光合速率随光照强度的增高几乎直线上长，当光照强度超过一定数值以后，光合速率增加转慢，如果再增加光照强度光合速率不再提高，这种现象称光饱和现象，开始达到光饱和现象时的光照强度称光饱和点。

光补偿点：在光饱和点以下，随着光照强度的减弱光合速率逐渐接近呼吸速率，当达到某一光强度时，光合作用吸收的二氧化碳和呼吸作用放出的二氧化碳达到动态平衡，此时的光照强度称光补偿点。

CO2饱和点：在一定范围内净光合速率随二氧化碳浓度的增加而增高，当达到一定程度时，再增加二氧化碳浓度，光合速率不再增加，此时二氧化碳浓度称二氧化碳饱和点。

CO2补偿点：在二氧化碳饱和点以下，光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用和光呼吸释放的二氧化碳，达到动态平衡，此时环境中的二氧化碳浓度，称二氧化碳补偿点。

光能利用率：是指作物光合产物中贮存的能量，占照射在单位地面上日光能的百分率。

荧光及荧光现象：光合色素分子的激发态电子，未被电子受体所接受，其电子从第一单线态回到基态时所发射的光称为荧光。

其叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色，称荧光现象。

荧光产额发射荧光量子数与吸收光量子数的比值。

磷光及磷光现象：光合色素分子受光激发后，其电子从三线态回到基态时所发出的光称磷光。

当荧光出现后，立即中断光源，用灵敏的光学仪器还能看到短时间的“余辉”，这就是磷光现象。

光合生产率：又称净同化率，指生长植株的单位叶面积在一天内进行光合作用所形成的光合产物，减去呼吸和其它消耗之后，净积累的干物质量。

二、写出下列符号的中文名称PQ、PC、Fd、NADP+、RuBP、PGA、GAP、DHAP、FBP、F6P、G6P、E4P、SBP、S7P、R5P、Xu5P、Ru5P、PEP、CAM、TP、HP、OAA、CF1-CF0、PSⅠ、PSⅡ、BSC Mal、FNR、RubicoPQ ：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； E4P ：赤鲜糖–4–磷酸；SBP ：景天庚酮糖–1，7–二磷酸； S7P ：景天庚酮糖–7–磷酸；R5P ：核糖–5–磷酸； Xu5P ：木酮糖–5–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）； PS Ⅰ：光系统Ⅰ；PS Ⅱ：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. 光合作用是一种氧化还原反应，在反应中（CO2）被还原，（H2O）被氧化。

2. 影响叶绿素生物合成的因素主要有：（光）、（温度）、（水）和（矿物质营养）。

3. 光合作用的三大阶段指的是（原初反应）、（电子传递和光合磷酸化）与（碳素同化）。

4. 光合作用分为（光）反应和（暗）反应两大步骤，从能量角度看，第一步完成了（光能向活跃化学能）的转变，第二步完成了（活跃化学能向稳定化学能）的转变。

5. 真正光合速率等于（表观光合速率）与（呼吸速率）之和。

6. 原初反应包括（光能吸收）、（传递）和（光能转化电能）三步反应，此过程发生在（类囊体膜）上。

7. 光反应是需光的过程，其实只有（光反应）过程需要光。

8. 光合磷酸化有下列三种类型：（非环式光合磷酸化）、（环式光合磷酸化）和（假环式光合磷酸），通常情况下以（非环式光合磷酸化）占主要地位。

9. 小麦和玉米同化二氧化碳的途径分别是（ C3）和（C4 ）途径，玉米最初固定二氧化碳的受体是（PEP ），催化该反应的酶是（PEP羧化酶），第一个产物是（草酰乙酸），进行的部位是在（叶肉）细胞。

小麦固定二氧化碳受体是（ RuBP），催化该反应的酶是（ RuBP羧化酶），第一个产物是（3–磷酸甘油酸），进行的部位是在（叶肉）细胞。

10. 光合作用中产生的 O2来源于（水）。

11. 50 年代由（卡尔文）等，利用（同位素示踪）和（纸谱色层分析）等方法，经过 10 年研究，提出了光合碳循环途径。

12. 光合作用中心包括（反应中心色素分子）、（原初电子供体）和（原初电子受体）。

13. PS Ⅰ的作用中心色素分子是（P 700 ）， PS Ⅱ的反应中心色素分子是（ P 680）。

14. 电子传递通过两个光系统进行， PS Ⅰ的吸收峰是（ 700nm）， PS Ⅱ的吸收峰是（680nm ）。

15. 光合作用同化一分子二氧化碳，需要（ 2）个 NADPH+H+，需要（ 3）个 ATP ；形成一分子葡萄糖，需要（12 ）个NADPH+H+，需要（ 18）个 ATP 。

16. 光反应形成的同化力是（ATP ）和（NADPH+H+）。

17. 光合作用电子传递途径中，最终电子供体是（水），最终电子受体是（NADP+）。

18. CAM 植物光合碳代谢的特点是夜间进行（ CAM）途径，白天进行（ C3）途径。

鉴别 CAM 植物的方法有（夜间气孔张开）和（夜间有机酸含量高）。

C3 植物的CO2补偿点是（50 μmol/mol 左右）， C4植物的CO2补偿点是（0-5 μmol/mol），CO2补偿点低说明（PEP羧化酶对CO2的亲和能力强）。

19. 景天科酸代谢途径的植物，夜间吸收（ CO2），形成草酰乙酸，进一步转变成苹果酸，贮藏在（液泡）中，白天再释放出（ CO2），进入卡尔文循环，形成碳水化合物。

20. C4 植物在（叶肉）细胞中固定CO2，形成四碳化合物，在（维管束鞘）细胞中将CO2还原为碳水化合物。

21. C4植物同化CO2时 PEP 羧化酶催化（ PEP）和（CO2 ）生成（草酰乙酸）。