1、研究生入学考试植物生理学（光合作用）-试卷 4及答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：17，分数：34.00)1.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_2.叶绿素分子能产生荧光，这种荧光的能量来自叶绿素分子的( )。（分数：2.00）A.基态B.第二单线态C.三线态D.第一单线态3.PS的中心色素分子是( )。（分数：2.00）A.叶绿素 bB.P700C.P680D.类胡萝卜素4.PS光反应的主要特征是( )。（分数：2.00）A.ATP的生成B.氧的释放C.NADP + 的还原D.建立 H + 电化学梯度5.光合作用中
2、水光解释放氧所必需的矿质元素是( )。（分数：2.00）A.Mn 2+ 、Ca 2+ 和 Fc 2+B.Mn 2+ 、Ca 2+ 和 Cl -C.Mn 2+ 、Fe 2+ 和 Cl -D.Mn 2+ 、Mg 2+ 和 Cl -6.光合作用中的光能吸收和传递是在( )进行的。（分数：2.00）A.线粒体膜上B.叶绿体膜上C.类囊体膜上D.类囊体腔中7.光合链中，数量最多又同时传递电子和质子的组分是( )。（分数：2.00）A.FdB.PCC.NADP +D.PQ8.光合链中的最终电子供体是( )。（分数：2.00）A.O 2B.H 2 OC.CO 2D.NADP +9.光合链上的 PC是一种含元
3、素( )的电子传递体。（分数：2.00）A.MgB.FeC.ZnD.Cu10.存在于光合链中的含 Fe的电子传递体是( )。（分数：2.00）A.PCB.PQC.NADF +D.Fd11.在光合作用的光反应中每释放 1分子氧，进入光合电子传递的电子数为( )。（分数：2.00）A.4个B.8个C.2个D.16个12.非环式光合磷酸化的产物是( )。（分数：2.00）A.O 2 ，NADPH 2B.O 2 ，NADFH 2 ，ATPC.ATPD.O 2 ，ATP13.光合链中的最终电子受体是( )。（分数：2.00）A.H 2 OB.FdC.O 2D.NADP +14.环式光合电子传递没有( )
4、的参与。（分数：2.00）A.PSB.PCC.PS D.Fd15.Rubiseo是双功能酶，在 CO 2 O 2 比值相对较高时，主要起( )。（分数：2.00）A.羧化酶作用和加氧酶作用B.加氧酶作用C.羧化酶作用D.氧化作用16.在下列 4组物质中，光合碳循环所必需的一组是( )。（分数：2.00）A.Fd、类胡萝卜素、CO 2B.CO 2 、叶绿素、NADPHC.CO 2 、NADPH、ATPD.O 2 、H 2 O、ATP17.光合碳循环是由( )提出的。（分数：2.00）A.RHillB.MCalvin 和 BensonC.PMitchellD.Hatch和 Slack二、简答题(总
5、题数：7，分数：14.00)18.简要分析捕光色素蛋白 LHC 的分布和功能。（分数：2.00）_19.在植物体中存在哪两类光反应中心?简述其异同点。（分数：2.00）_20.细胞色素 b 6 f 复合体是如何使质子进行跨膜转移的?（分数：2.00）_21.什么是光能分配的状态工和状态?植物如何实现光能在两个光系统间的平衡分配?（分数：2.00）_22.简述光合磷酸化的类型及特点。（分数：2.00）_23.简述光合作用的光反应及碳还原反应的基本过程。（分数：2.00）_24.卡尔文循环中的主要酶促反应及其生理意义是什么?（分数：2.00）_三、综合题(总题数：3，分数：6.00)25.研磨提取
6、叶绿素时加入石英砂和 CaCO 2 的作用分别是什么?（分数：2.00）_26.举出 3种测定光合速率的方法，并简述其原理及优缺点。（分数：2.00）_27.叶绿素 a、叶绿素 b定量测定时为什么在红光区选用最人吸收峰?测定时所选用的两种波长分别是什么?（分数：2.00）_四、论述题(总题数：1，分数：2.00)28.试从光合作用机理来讨论影响光合作用的各种环境因子及各因子间的相互关系。（分数：2.00）_研究生入学考试植物生理学（光合作用）-试卷 4答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：17，分数：34.00)1.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是
7、符合题意的。（分数：2.00）_解析：2.叶绿素分子能产生荧光，这种荧光的能量来自叶绿素分子的( )。（分数：2.00）A.基态B.第二单线态C.三线态D.第一单线态 解析：3.PS的中心色素分子是( )。（分数：2.00）A.叶绿素 bB.P700 C.P680D.类胡萝卜素解析：4.PS光反应的主要特征是( )。（分数：2.00）A.ATP的生成B.氧的释放 C.NADP + 的还原D.建立 H + 电化学梯度解析：5.光合作用中水光解释放氧所必需的矿质元素是( )。（分数：2.00）A.Mn 2+ 、Ca 2+ 和 Fc 2+B.Mn 2+ 、Ca 2+ 和 Cl - C.Mn 2+ 、
8、Fe 2+ 和 Cl -D.Mn 2+ 、Mg 2+ 和 Cl -解析：6.光合作用中的光能吸收和传递是在( )进行的。（分数：2.00）A.线粒体膜上B.叶绿体膜上C.类囊体膜上 D.类囊体腔中解析：7.光合链中，数量最多又同时传递电子和质子的组分是( )。（分数：2.00）A.FdB.PCC.NADP +D.PQ 解析：8.光合链中的最终电子供体是( )。（分数：2.00）A.O 2B.H 2 O C.CO 2D.NADP +解析：9.光合链上的 PC是一种含元素( )的电子传递体。（分数：2.00）A.MgB.FeC.ZnD.Cu 解析：10.存在于光合链中的含 Fe的电子传递体是( )
9、。（分数：2.00）A.PCB.PQC.NADF +D.Fd 解析：11.在光合作用的光反应中每释放 1分子氧，进入光合电子传递的电子数为( )。（分数：2.00）A.4个 B.8个C.2个D.16个解析：12.非环式光合磷酸化的产物是( )。（分数：2.00）A.O 2 ，NADPH 2B.O 2 ，NADFH 2 ，ATP C.ATPD.O 2 ，ATP解析：13.光合链中的最终电子受体是( )。（分数：2.00）A.H 2 OB.FdC.O 2D.NADP + 解析：14.环式光合电子传递没有( )的参与。（分数：2.00）A.PSB.PCC.PS D.Fd解析：15.Rubiseo是双
10、功能酶，在 CO 2 O 2 比值相对较高时，主要起( )。（分数：2.00）A.羧化酶作用和加氧酶作用B.加氧酶作用C.羧化酶作用 D.氧化作用解析：16.在下列 4组物质中，光合碳循环所必需的一组是( )。（分数：2.00）A.Fd、类胡萝卜素、CO 2B.CO 2 、叶绿素、NADPHC.CO 2 、NADPH、ATP D.O 2 、H 2 O、ATP解析：17.光合碳循环是由( )提出的。（分数：2.00）A.RHillB.MCalvin 和 Benson C.PMitchellD.Hatch和 Slack解析：二、简答题(总题数：7，分数：14.00)18.简要分析捕光色素蛋白 LH
11、C 的分布和功能。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：捕光色素蛋白 LHC是 PS的一个亚单位，是 PS的主要天线，主要分布在类囊体的垛叠区(图 55)。 LHC的主要功能是进行光能的吸收和传递，提高捕光面积和捕光效率。LHC在光能分配的调节以及光保护反应中也具有重要的作用。)解析：19.在植物体中存在哪两类光反应中心?简述其异同点。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：两个光反应系统，即 PS和 PS。 PS和 PS具有一些共同的特点：它们的核心都是由两条对称的多肽组成。都利用“特殊对”的叶绿素 a分子作为反应中心色素分子(原初电子供体)，它们的原初电子受体是一个叶绿素或去镁叶绿素
12、分子，说明这两个光反应中心可能有共同的进化来源。 PS和 PS也有不同：PS的反应中心色素分子是 P680，原初电子受体是 Pheo，最终电子受体是质醌(plastoquinone，PQ)，最终电子供体是水。而 PS的反应中心色素分子是 P700，原初电子受体是 Ao，最终电子受体是铁氟还蛋白(ferredoxin，Fd)，最终电子供体是 PC。)解析：20.细胞色素 b 6 f 复合体是如何使质子进行跨膜转移的?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：细胞色素 b 6 f 复合体是如何使质子进行跨膜转移的? 细胞色素 b 6 f 复合体催化 PQH 2 的氧化和 PC的还原，即将电子从 P
13、QH 2 传递到 PC。一分子 PQH 2 传递 2个电子和 2个质子，而 PC只传递电子不传递质子，因此细胞色素 b 6 f 复合体在 PQH 2 向 PC传递电子的过程中，一部分自由能被细胞色素 b 6 f 复合体转变为质子的驱动力，把质子从基质中跨膜转移到类囊体腔中，形成跨膜的质子梯度。在这个梯度的驱动下，质子穿过内膜上的 ATP合酶流回到基质，其能量促使 ADP和 Pi合成ATP。)解析：21.什么是光能分配的状态工和状态?植物如何实现光能在两个光系统间的平衡分配?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：将激发能向 PS分配比例增加的状态称为“状态 I”，将激发能向 PS 1分配比例
14、增加的状态称之为“状态”。 (1)阳离子对光能分配状态的诱导作用：提高体外阳离子(如镁离子)浓度，PS的荧光强度增加而 PS荧光强度降低，表明阳离子使激发能向 PS的分配增加而向 PS的分配减少。(2)光能分配的磷酸化调节： 光能分配的 LHC 磷酸化脱磷酸化调节机制：当 PS被光能优先激发时，PQ 被还原，PQ 的还原使 LHC激酶活化，引起 LHC磷酸化，导致状态 I转变为状态，有利于光能向 PS分配；反之，导致状态转变为状态 I，有利于光能向 PS分配。 “天线移动”假说：捕光的天线色素蛋白 LHC磷酸化后，会从 PS分布的基粒类囊体的垛叠区向 PS分布的非垛叠区移动，扩大了 PS的捕光
15、面积，使吸收的光能更多地向 PS分配；当 LHC脱磷酸化后，则向基粒类囊体垛叠区移动，使吸收的光能更多地向 PS分配。)解析：22.简述光合磷酸化的类型及特点。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：光合磷酸化一般可分为非循环光合磷酸化和循环光合磷酸化。 (1)非循环光合磷酸化：与非循环式电子传递链相偶联产生 ATP的反应。在 PS放氧复合体(OEC)处水裂解后，把 H + 释放到类囊体腔内，把电子传递到 PS 。在传递电子的同时，伴随着类囊体外侧的 H + 转移到腔内，由此形成了跨膜的 H + 浓度差，引起了 ATP的形成，同时有 O 2 的释放和 NADPH的产生(图 5-1)。在这个过
16、程中，电子传递是一个开放的通路，所以称为非循环光合磷酸化。非循环光合磷酸化在基粒片层中进行，是光合磷酸化的主要形式。 (2)循环光合磷酸化：与循环式电子传递链相偶联产生 ATP的反应。PS产生的电子经过一些传递体传递后，伴随形成腔内外 H + 浓度差，只引起 ATP的形成，而不释放 O 2 ，也没有 NADPH的产生(图 56)。这个过程中，电子传递是一个闭合的回路，所以称为循环光合磷酸化。循环光合磷酸化在基质片层内进行，在植物体内可能起着补充 ATP不足的作用。 非循环光合磷酸化被 DCMU所抑制，而循环光合磷酸化不被 DCMU所抑制。 )解析：23.简述光合作用的光反应及碳还原反应的基本过
17、程。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：光合作用的光反应是在叶绿体的类囊体膜上进行的，可分为原初反应、水的光解和光合电子传递、光合磷酸化，其产物除释放氧外，还形成高能化合物 ATP和 NADPH，两者合称为同化力，光能积累在同化力中。 光合作用的碳还原反应是指 CO 2 的固定和还原，这一过程是存叶绿体的间质中进行的，可分为 CO 2 的固定、初产物的还原、光合产物的形成和 CO 2 受体 RuBP的再生。光反应形成的同化力即用子 CO 2 固定后的初产物还原，叶绿体中的光合产物主要以磷酸丙糖的形式在叶绿体中形成淀粉或运到细胞质中转化成蔗糖。)解析：24.卡尔文循环中的主要酶促反应及其生
18、理意义是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)Rubisco 催化 RuBP与 CO 2 起羧化反应，推动 C 3 循环，它所催化的羧化反应是光合作用中最基本的碳还原反应。 (2)3-磷酸甘油酸激酶催化 3-PGA的磷酸化反应形成 1，3-二磷酸甘油酸，再由 NADP-甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化形成 3-磷酸甘油醛(GAP)。磷酸内糖是叶绿体中光合碳同化的重要产物。至此，3-PGA 被还原为糖，光合作用光反应中形成的 ATP与 NADPH携带的能量转贮于碳水化合物中。 (3)叶绿体中需保持 RuBP不断再生去接受 CO 2 ，卡尔文循环才得以继续。经羧化反应和还原反应形成的 G
19、AP经过一系列反应转化，形成核酮糖-5-磷酸(Ru5P)，最后由核酬糖-5-磷酸激酶催化，消耗ATP，再形成 RuBP。)解析：三、综合题(总题数：3，分数：6.00)25.研磨提取叶绿素时加入石英砂和 CaCO 2 的作用分别是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：加入石英砂主要是起助研作用，加快研磨的速率。 加入 CaCO 3 是为了中和酸，起到保护叶绿素的作用。)解析：26.举出 3种测定光合速率的方法，并简述其原理及优缺点。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)改良半叶法：选择生长健壮、对称性较好的叶片，在其一半叶片上打取小圆片若干，烘干称重，并用三氯醋酸对叶柄进行
20、化学环割，以阻止光合产物外运，用同样方法对另一半叶片的相对称部位取相同数目的小圆片，烘干称重，两者之差即为这段时间内这些小圆片累积的有机物质量。此法简便易行，不需贵重设备，但精确性较差。 (2)红外线 CO 2 分析法：气体 CO 2 对红外线有吸收作用(尤其是对波长 260 nm的红外线有强烈的吸收)，不同浓度的 CO 2 对红外线的吸收强度不同，所以当红外线透过一定厚度的含 CO 2 的气层之后，其能量会发生损耗，能量损耗的多少与 CO 2 的浓度紧密相关。植物进行光合作用始、末时，其环境中 CO 2 浓度的变化可以通过红外线气体分析仪表迅速而准确地观察获得，即可知植物在该测定时间内叶片吸
21、收 CO 2 的量。因此，可以计算出单位时间内单位叶面积吸收 CO 2 的量，即植物的光合速率。此法具有迅速、准确、安全、灵敏、测定连续等优点，但仪器比较昂贵，目前基层还较难实现。 (3)氧电极法：氧电极由嵌在绝缘棒上的铂和银所构成，以 05 molL 氯化钾为电解质，覆盖一层 1520m 的聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜，两极间加 0608 V 的极化电压。溶氧可透过薄膜进入电极存铂阴极上还原，同时在极间产生扩微电流，此电流与溶解氧浓度成正比，记录此电流的变化，则能换算出相应的氧分压值。当温度恒定时，植物叶片在反应液中照光时释放的氧量，即为该叶片的光合速率。此法灵敏度高，操作简便，可以连续测定水溶液
22、中溶解氧量及其变化过程，但只能测离体叶片。目前也受仪器限制。)解析：27.叶绿素 a、叶绿素 b定量测定时为什么在红光区选用最人吸收峰?测定时所选用的两种波长分别是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：叶绿素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素在蓝紫光区都有吸收峰，叶绿素 a、叶绿素 b定量测定时为了排除类胡萝卜素的干扰，所以在红光区选刚最大吸收峰。叶绿素在不同有机介质中的最大吸收波长和摩尔吸光系数存在差异，如叶绿素 a、叶绿素 b在 80丙酮溶液中的最大吸收波长分别是 663 nm和 645 nm，在 95乙醇溶液中则分别为 665 nm和 649 nm。)解析：四、论述题(总题数：1，分
23、数：2.00)28.试从光合作用机理来讨论影响光合作用的各种环境因子及各因子间的相互关系。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：影响光合作用的环境因子主要有光、温度、CO 2 、矿质元素、水等。 (1)光：光是光合作用的动力，也是形成叶绿素、叶绿体以及正常叶片的必要条件，光还调节气孔开度和光合酶的活性，因此光直接制约着光合速率的高低。 在一定的温度和 CO 2 浓度下，植物光合作用强度随光强增加而增加，当光强增加到一定程度时，光合强度不再增加，这种现象叫光饱和现象，这时的光强度叫该植物的光饱和点。 出现光饱和现象的原因主要有：光反应系统跟不上，来不及吸收和利用那么多光；暗反应系统不能配合，
24、酶促反应的限制，如 CO 2 供应不足，酶促反应周转不快等。 在光饱和点以下，植物光合强度随光强的减少而下降，当下降到某一光强时，光合作用吸收的 CO 2 与呼吸作用放出的 CO 2 达到动态平衡，这时的光强叫光补偿点。 光饱和点和光补偿点分别代表一定植物光合作用光强度的上限与下限，也代表该植物叶片对强光和弱光的利用能力，可用来衡量植物的需光特性和需光量，对栽培植物、合理选择间套作品种和密植程度、林带树种搭配等都有重要参考价值。 (2)温度：CO 2 的同化是一系列酶促反应，受温度的影响。在强光和高 CO 2 条件下，温度是光合作用的主要限制因素。在强光、高 CO 2 浓度时温度对光合速率的影
25、响要比弱光、低 CO 2 浓度时大。 (3)CO 2 ：CO 2 是光合作用的原料。在一定范嗣内(一定光强和温度下)植物的净光合速率随 CO 2 浓度增高而增加，但到一定程度时，再增加 CO 2 浓度光合速率不再增加，这时环境中的 CO 2 浓度称为该植物的 CO 2 饱和点。 (4)水分：水是光合作用的原料，没有水就不能进行光合作用。缺水时，叶片气孔歼度减小，影响 CO 2 进入，使光合作用的原料缺乏，光合速率下降。另外，水分亏缺时，一些水解酶活性提高，不利于糖的合成。缺水还影响细胞伸长生长并抑制蛋白质合成，而使光合面积减小，限制了植物的光合作用。在较严重缺水时，光合机构受损，电子传递速率下
26、降，光合磷酸化解偶联，影响同化力的形成。在严重缺水时，叶绿体片层结构受到破坏，叶片光合能力不能再恢复。水分过多时，会因土壤通气不良、根系发育不好或根系活力降低而间接影响光合作用。 (5)矿质营养：矿质营养影响了植物的光合面积、光合时间和光合能力，具体可在以下方面起作用：N、P、S、Mg 等元素是叶绿素的组分及叶绿体组成成分，其中 N元素与叶绿素含量、叶绿体发育、光合酶活性的关系都很大，所以氮素营养对光合作用的影响最为显著。Fe、Mn、Cu、Zn 等作为酶的辅基或活化剂而影响叶绿素的生物合成。在光合电子传递链中，主要的电子传递体是含 Cu、Fe 的蛋白质；Mn、Cl 作为放氧复合体的成分参与 H
27、 2 O的光解；光合作用中同化力 ATP和 NADPH的形成及许多中间磷酸化合物都需要无机磷酸。K、Ca 影响气孔开闭而控制 CO 2 的出入。K、Mg、Zn 等是多种重要的相关酶的活化剂。磷酸和 B促进光合产物的运输等。 以上各个因子和条件都不是单独起作用的，而是彼此存在相互作用的关系，如光强会影响 CO 2 利用的浓度，温度会影响光补偿点。 当几个因子同时影响光合作用时，数量最小的那个因子限制其他因子，被称为“限制因子律”。在 CO 2 浓度低(001)时，随 CO 2 增加，光合强度增加，光成为限制因子，增加光强及 CO 2 浓度，光合又增加，但到一定程度又受到限制。当然，限制因子不是一成不变的，在不同的时期、不同的条什下是在变化着的，但就某一条件下的某一时期，总是存在着主要矛盾及矛盾的主要方面。 光合作用所需要的各个条件是同等重要和不可代替的，这些因子中的仟何一个都不能利用别的因子替代。)解析：
