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1、第3 章 植物的光合作用和光合产物运输答案一、名词解释1. 光合作用：光合作用是绿色植物吸收光能、同化CO2和H2O、制造有机物质并释放O2的过程。光合作用分为光反应（原初反应、电子传递和光合磷酸化）和暗反应（CO2同化）。2. 原初反应：是光合作用起始的光物理化学过程，包括光能的吸收、传递与电荷分离，即天线色素吸收光能并传递给中心色素分子，使之激发，被激发的中心色素分子将高能电子传递给原初电子受体，使之还原，同时又从原初电子供体获得电子，使之氧化。3. 光合链：也称光合电子传递链，是指存在光合膜上、一系列互相衔接着的电子传递体组成的电子传递的轨道。现在被广泛接受的光合电子传递途径是“Z”方案
2、，即电子传递是由两个光系统串联进行，其中的电子传递体按氧化还原电位高低排列，使电子传递链呈侧写的“Z”形。4. 水氧化钟：放氧复合体含有4个Mn，包括Mn+、Mn2+、Mn3+和Mn4+。按照氧化程度从低到高的顺序，将不同状态的含锰蛋白分别称为S0、S1、S2、S3和S4。即0不带电荷，S1带1个正电荷，依次到S4带有4个正电荷。每一次闪光将S状态向前推进一步，直至S4。然后，S4从2个H2O中获取4个e，并回到S0。此模型称为水氧化钟或Kok钟。5. PQ穿梭：PQ为质体醌，是光合链中含量最多的电子递体，即可传递电子也可以传递质子，具有亲脂性，能在类囊体膜内移动。它在传递电子时，也将质子从间
3、质输入类囊体内腔，PQ在类囊体上的这种氧化还原反复变化称PQ穿梭。6. 光合磷酸化：由光驱动的光合电子传递所偶联的将ADP和无机磷合成ATP的过程，称为光合磷酸化，这一现象是Arnon1954年用离体叶绿体测出的。由于与磷酸化相偶联的光合电子传递的方式不同，故将其分为环式光合磷酸式、非环式光合磷酸化与假环式光合磷酸化。7. 光合单位：指同化1分子CO2或释放1分子氧所需要的叶绿体色素分子数目。一个光合单位大约有200300个色素分子，其中有一作用中心，人们把这一作用中心及其周围的几百个色素分子称为一个光合单位。叶绿体内存在有两个光系统，它们各有一个作用中心及一群天线色素，光合同化力的形成需要有
4、两个光系统，故也有人把这两个作用中心和其周围的天线色素，合称为一个光合单位。8. Hill反应：在有适当的电子受体存在的条件下，叶绿体利用光使水光解，即有氧的释放和电子受体的还原，这一过程是Hill在1940年发现的，故称Hill反应。 B为受氢体，又称为希尔氧化剂。 高铁氰化钾K3Fe(CN)6、草酸铁、许多醌类、醛类以及多种有机染料都可作为希尔氧化剂。9. 荧光现象与磷光现象：都是指叶绿素分子吸收光后的再发光现象，叶绿素a、b都能发出红色荧光。其寿命约为10-9秒，它是由第一单线态回到基态时的发光现象。叶绿素也能发射磷光，其寿命可达10-2103秒，是由三线态回到基态时所发出的。10. 单
5、线态与三线态：叶绿素分子中处于同一轨道的配对电子或处于不同轨道的配对电子，其自旋方向均相反时，分子的电子总自旋等于零，光谱学家称此种分子状态为单线态，处于不同轨道的原先配对电子自旋方向相同，这时分子的结构对外界磁场有三种可能的取向，这种具有相同自旋的激发态叫做三线态。11. 红降现象：在四十年代，以绿藻和红藻为材料，研究其不同光波的光合效率，发现当光波大于680纳米时，虽然仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降，这种现象，称为红降现象。12. 双光增益效应：1957年伊利诺斯大学爱默生（Robcrt Emcrson）及其同事发现，如果在680纳米长波红光之外，再加上一些比它波长较短的光，如65
6、0670纳米的光，则量子效率（即量子产颜）大大增高，比两种波长的光单独照射时的总和还要多，这种现象称为双光增益效应或爱默生效应。13. CAM途径：有些植物夜间气孔开放，通过C4途径固定二氧化碳，形成苹果酸，白天气孔关闭，夜间固定的CO2释放出来，再经C3途径形成碳水化合物，这种夜间吸收CO2，白天进行碳还原的方式，称CAM途径。通过这种方式进行光合作用的植物称为CAM植物，如仙人掌科和凤梨科的植物属CAM植物。14. C4途径：是C4植物固定CO2的一种途径，其CO2受体是PEP，固定后的初产物为四碳二羧酸，即草酰乙酸，故称C4途径或四碳二羧酸途径。15. 碳同化：即CO2固定和还原成有机化
7、合物的过程，由于形成的产物中有近45%都是碳素，故称碳同化作用。主要指绿色植物的光合作用，其次还有细菌的光合作用和化能合成作用。16. 天线色素：在光合作用中，真正能发生光化学反应的光合色素仅占很少一部分，其余的色素分子只起捕获光能的作用，这些色素吸收的光能都要传递到反应中心色素分子才能引起光化学反应。所以这些色素分子就称为天线色素，或称聚光色素，又称捕光色素。17. Calvin循环：又称C3途径、还原磷酸戊糖循环、光合碳循环，它是CO2固定和还原的主要途径，其CO2的受体是RuBP，CO2固定后的初产物是PGA。18. 量子转化效率与量子需要量：以光量子为基础的光合效率称为量子转化效率或量
8、子产额，即每吸收一个光量子所引起的释放氧气或同化CO2的分子数。而同化一分子CO2或释放一分子氧所需要的光量子数，称为量子需要量，它是量子转化效率的倒数。19. 光能利用率：指作物光合产物中贮藏的能量占照射到地面上的太阳总辐射能的百分率，一般是用当地单位土地面积在单位内所接受的平均太阳总辐射来除以在同一时间内该土地面积上作物增加的干重所折合的热量。20. CO2补偿点：在CO2饱和点以下，净光合作用吸收的CO2与呼吸同光呼吸释放的CO2达动态平衡，这时环境中的CO2浓度称为CO2补偿点。21. 叶面积指数：又称叶面积系数。指单位土地面积上，绿叶面积与土地面积的比值。是衡量光合面积大小的指标，作
9、物高产与否，在一定范围内与叶面积指数呈正相关，但超过一定范围就会走向反面，这个合理的范围不是固定不变的，而是随作物的种类、品种特性和栽培条件而异。22. CO2饱和点：在一定范围内，植物净光合速率随CO2浓度增加而增加。但到达一定程度时再增加CO2浓度，净光合速率不再增加，这时的CO2浓度称为CO2饱和点。23. 光补偿点：在光饱和点以下，光合速率随光照强度的减小而降低，到某一光强时，光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2达动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点。24. 光饱和点：在光照强度较低时，光合速率随光强的增加而相应增加；光强进一步提高时，光合速率的增加逐渐减小，当超过一定光强时
10、即不再增加，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为光饱和点。25. 代谢源与代谢库：代谢源指植物制造和输出同化产物的部位或器官，主要指进行光合作用的叶片，萌发种子的 乳等；代谢库指植物吸收和消耗同化产物的部位或器官，这些部位或器官生长旺盛，代谢活动非常活跃，如生长点，正在发育的幼叶、花、果实等。26. 源-库单位：植物叶片的同化物质，主要只供应某一部分器官或组织，它们之间在营养上是相互依存的。人们把供给同化物质的叶（代谢源）与从这片叶接受同化物质的器官或组织和连通两者之间输导组织，就是一个源-库单位。27. P-蛋白：亦称韧皮蛋白，它可构成微管结构的蛋白质索，利用水解ATP释
11、放的能量推动微管的收缩蠕动，从而推动物质的长距离运输。28. 筛管分子-伴胞复合体：筛管分子邻近的伴胞可为筛管分子提供结构物质蛋白质，提供信息RNA，维持筛管分子间渗透平衡，调节光合产物向筛管的装载与卸出，因此筛管分子通常与邻近的伴胞形成复合体，称为筛管分子-伴胞复合体，简称SE-CC复合体。29. 压力流动学说：压力流动学说认为，在源端（叶片），光合产物被不断地装载到SE-CC复合体中，浓度增加，水势降低，从邻近的木质部吸水膨胀，压力势升高，推动物质向库端流动；在库端，光合产物不断地从SE-CC卸出到库中去，浓度降低，水势升高，水分则流向邻近的木质部，从而引起库端压力势下降。于是在源库两端便
12、产生了压力势差，推动物质由源到库源源不断地流动30. 细胞质泵动学说：细胞质泵动学说认为，筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝，形成胞纵连束，纵跨筛管分子，束内呈环状的蛋白质丝反复地、有节奏地收缩和张驰，产生蠕动，把细胞质长距离泵走，糖分随之流动,光合产物从一个筛管分子运到另一个筛管分子。这一学说可以解释光合产物的双向运输问题。31. 收缩蛋白学说：收缩蛋白学说认为，筛管内的P-蛋白是空心的管状物，成束贯穿于筛孔，P-蛋白的收缩可以推动集流运动。P-蛋白的收缩需要消耗代谢能量，它的作用是将化学能转变为机械能，作为代谢动力推动液流流动。二、填空题1. 长光波；短光波2. Mg；Fe、Mn、Cu、Zn3
13、. RuBp羧化酶；NADP-磷酸甘油醛脱氢酶；FBP一磷酸酯酶；SBP磷酸酯酶；Ru5p激酶；RuBp羧化酶4. H+；Cu2+；醋酸铜5. 叶绿素；类胡萝卜素；藻胆素6. -氨基酮戊酸；原叶绿素酸酯；叶绿素酸酯7. 蓝紫； 红； 蓝紫8. 类囊体膜；叶绿体基质9. 醌类；质体醌；质兰素；铁氧还蛋白10. 环式光合磷酸化；非环式光合磷酸化；假环式光合磷酸化；非环式光合磷酸化11. H2O的光解；质子泵入类囊体腔内；NADP+12. 非环式；413. 低；高；高；降低14. 光能的吸收和色素分子激发态的形成；天线色素分子之间激发能的传递；作用中心对电子激发能的捕获；电荷分离15. 1,5-二磷
14、酸核酮糖羧化/加氧酶(Rubisco)；羧化；加氧16. 原初反应；光合电子传递；光合磷酸化；碳同化17.开启；关闭；PEP羧化酶；苹果酸；液泡；高；低18. 1, 5-二磷酸核酮糖；二氧化碳；3-磷酸甘油酸；磷酸烯醇式丙桐酸；二氧化碳；草酰乙酸 19. 叶绿体；细胞质20. 类囊体膜；细胞质；维管束鞘细胞叶绿体21.增加气孔阻力；CO2同化受阻；光合面积减少22.光合作用的能源；诱导Rubisco活化；气孔的开放；叶绿素的形成与基粒堆叠23. 低；高24. 乙醇酸；叶绿体；过氧化体；线粒体25. 代谢源；代谢库26. 下降；受抑制；下降27. 叶绿体；细胞质；蔗糖28. 增加；灌浆29. 叶
15、肉细胞；质外体；伴胞30. 库接纳能力；源供应能力31. 昼夜温差小32. 整枝；打叉；合理施用N肥；打顶；疏花疏果；增施磷钾肥33. 韧皮部筛管；双向运输；横向运输34. 蔗糖；K+35. 果胶酯酶；果胶酶36. 环割法；同位素示踪法；蚜虫吻针法三、选择题1-5BDCBD；6-10CAACB；11-15CBDCA；16-20BADCC；21-25DDBCC；26-29BABD四、判断题1-5；6-10；11-15；16-20；21-24五、解释现象1. 秋末枫叶变红、银杏叶变黄。秋末气温降低，叶绿素的降解速率大于合成，而类胡萝卜素较为稳定，使叶片变为黄色。枫叶变红是由于花青素合成增加引起的。2. 蚕豆种植过密，引起落花落荚。蚕豆种植过密，造成徒长，封行过早，中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，这些叶子不但不能制造养分，反而消耗养分，变成消费器官。从而使处于下层的花荚因无法获得足够的营养而脱落。3. 叶腋有花、果实或幼芽的叶片较无花、果实或幼芽的叶片光合速率高。代谢库对代谢源的调节作用。叶腋存在花、果实或幼芽时，代谢源产生的同化物可顺利输出；而当叶腋的花、果实或幼芽摘除，同化物输出受阻，在叶片上积累，反馈抑制叶片的光合作用。4. 冬季温室栽培蔬菜避免高温，阴雨天注意补充光照。由于温室大棚阻光增温效应，冬季温室栽培常出现温度高、光线弱的环境特点。在环境光线相对较弱、温度过高下，
