在大气氧浓度的条件下,如降低CO2浓度,则促进加氧酶的活性,增加CO2浓度时时,则促进羧化酶的活性。√112、绿色植物的气孔都是白天开放,夜间闭合。×113、高产植物都是低光呼吸植物,而低光呼吸植物也是高产植物。×114、黄化刚转绿的植物,其光饱和点比正常绿色植物的光饱和点低,因而其光合速率也比较低。×115、水的光解和氧的释放是光合作用原初反应的一部分。×116、叶绿体色素都吸收兰紫光,而在红光区域的吸收峰则为叶绿素所特有。√117、大多数栽培作物的CO2补偿点是稳定的。√118、叶绿素分子在吸收光后能发出荧光和磷光。磷光的寿命比荧光的长。√119、在光合作用的总反应中,来自水的氧被参入到碳水化合物中。×120、所有光合生物都是在叶绿体中进行光合作用的。×121、PSⅠ主要存在于非紧贴的类囊体膜中。√
122、在非循环电子传递中,来自O2的电子最终被用来还原NADP+为NADPH。×123、植物呈现绿色是因为其叶绿素能够最有效地吸收绿光。×124、蓝光的能量比黄光的多(以光量子计算)。√
125、给出一般植物的光合作用光强曲线图,并对曲线各部分的特点加以说明。
光合作用的光强曲线如图4—3。从图可以看出,在光照极弱时,光合速率低于呼吸速率,当真正的光合速率等于呼吸速率时,这时的光强称为光补偿点,以后随光强增加,光合速率随之增加,达到一定限度后,再增加光强,光合速率不再增加,这时的光强称为光饱和点。
在弱光条件下,增加光强,光合速率亦迅速增加,因为这时的光强是光合作用的限制因子。光合作用所以有光饱和现象,一方面可能是光合色素不及吸收那么多光、另一方面则是暗反应系统来不及利用那么多光反应的产物。
126、从植物生理与作物高产角度试述你对光呼吸的评价
光呼吸对光合碳同化是有利还是有害,一直是当前争论的焦点,据推算,在正常的大气条
件下,由乙醇酸途径放出的CO2占光合固定的CO214%。也有认为光呼吸所损失碳素占净光合率的30%左右。同时乙醇酸含成及其代谢又消耗了大量能量,因此,光呼吸是植物体内的“无效生化循环”,对光合作用原初生产量是不利的。然而近年研究发现,光呼吸对植物生理代谢并不是完全无效的,而是光合碳代谢所必需,至少是不可避免的。表现在:①光呼吸是光合作用的保护性反应。例如在强光和CO2不足环境下级和光抑制;②光呼吸与光合糖代谢有密切关系,有利于蔗糖和淀粉的合成;③光呼吸与氯代谢关系也很密切,既为硝酸盐还原提供还原剂,也是
氨基酸(甘氨酸和丝氨酸)生物合成的补充途径。因而对光呼吸的抑制不能一概而论,研究发现,光呼吸被抑制20—30%的情况下,净光合效率可提高10—20%,如果抑制超过30%时,光合效率反而有所降低。
127、举出三种测定光合速率的方法,并简述其原理及优缺点。
(1)改良半叶法,选择生长健壮、对称性较好的叶片,在其一半打取小圆片若干,烘干称重,并用三氯醋酸对叶柄进行化学环割,以阻止光合产物外运,到下午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CO2分析法原理是:气体CO2对红外线有吸收作用(尤其是对波长4260纳米的红外线有强烈的吸收),不同浓度的CO2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CO2的气层之后,其能量会发生损耗,能量损耗的多少与CO2的浓度紧密相关。红外线透过气体CO2后的能量变化,绿过电容器吸收的能显转变为可以反映CO2浓度的电讯号,由仪器直接显示出来·植物进行光合作用始末时,其环境中CO2浓度的变化,可以通过红外线气体分析器的仪表迅速而准确地观察获得,实验前后仪表上所反映的CO2浓度之差,即为植物在该测定时间内叶片吸收CO2的量·因此可以计算出单位时间内单位叶而积吸收CO2的量,即植物的光合速率,此法迅速而准确,安全而灵敏,整体而连续测定是其优点,但仪器比较昂贵,目前基层还较难实现。
(3)氢电极法原理是:氧电极由嵌在绝缘律上的铀和银所构成,以0.5mol氯化钾为电解质,覆盖一层15-20um的聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜,两极间加0.6~0.8伏的极化电压。溶氧可透过薄膜进入电极在铂阴极上还原,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。当膜的作度不变,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。 128、叶色深浅与光合作用有何关系?为什么?
叶色深浅反映叶绿素含量的高低,在一定范围内,光合速率与叶绿素含量成正相关,超过一定范围时,叶绿素含量对光合作用的影响已不明显,因为这时叶绿素含量已有富余,已不再是光合作用的限制因子。叶色深的植物,利用弱光的能力较强,因此阴生植物一般叶色较深,但在强光照下,叶色深有利于收集光能的优点已不复存在。
129、是谁用什么方法证明光合作用释放的氧来源于水,而不是CO2?
大约在1930年以前,研究光合作用的学者都相信,光合作用释放的氧来源于CO2,碳最后被水还原为碳水化合物。
最先提出光合作用释放的氧来源于水,而不是CO2的学者是C.B.Van Niel,他发现有些细菌如紫色硫细菌,在照光条件下利用H2S,将CO2还原形成有机物,没有氧的释放,但有硫或硫酸的产生,根据的Van Niel光意见,光合作用可用下式表示:
CO2?2H2A叶绿素(CH2O)?H2O?2A
对绿色植物来说,2A就是氧,对紫色硫细菌则是硫,因此他推论光合作用释放的氧是来源于水而不是CO2。
第二个用实验证明光合放氧是来源于水的是英国剑桥大学的Hill,他在叶绿体悬浮液中加入适当的电子受体如铁氰化钾,在照光时,则可在没有CO2还原的情况下释放氧。
真正证明光合作用释放的氧是来源于水的是Kamen和Ruben,他们将绿色细胞放在含18O2的水中,照光时释放的氧是18O2、而不与CO2中的氧相同,如果用18O2的CO2和普通的水进行光合试验,则释放的氧不是18O2,而是普通的氧,这就有力地证明光合放氧是来源于水,而不是CO2。 130、试述光对光合作用的影响。
光对光合作用的影响是多方面的。包括光强和光质,一方面影响叶绿素的生物合成,一方而影响光合速率。
光是叶绿素形成的必要条件,由原对绿素酸酯还原成叶绿素酸酯需要在光下才能进行。所以黑暗中生长的幼苗不能形成叶绿素而呈黄白色。过强的光照容易使叶绿素被光氧化破坏,对叶绿素形成也不利。实验证明,光质对叶绿素形成有关,单色光不如全色光,单色光中又以红光最好,兰光次之,绿光最差。
光还影响叶绿体的发育,黑暗下,叶绿体发育是畸形,片层结构不发达或不能形成,见光后才能逐渐转入正常。
光影响气孔的开闭,进而影响叶片温度和CO2的吸收.
光是光合作用能量的来源,没有光,同化力(ATP和NADPH+H+)不能形成,就不能同化CO2;除光强外,光质也影响光合速率。例如菜豆在红光下光合速率最快,兰光次之,绿光最差。水稻表现为兰光最好,红光次之,绿光最差。 131、扼要叙述光呼吸过程中乙醇酸的来源。
乙醇酸主要是通过RuBp羧化酶一加氧酶的作用而形成,该酶有双重催化功能:即可催化RuBp的羧化反应,也可催化RuBp的加氧反应。当环境中O2分压高,CO2分压低时,此酶进行加
2?和磷酸乙醇酸,反应如下: 氧反应,生成3—PGAO2,MgRuBp?3?PGARuBP加氧酶+磷酸乙醇酸 ?H2O磷酸乙醇酸?pi?乙醇酸
此外,也可通过光合碳循环中转酮酶的作用形成少量乙醇酸。
132、在一项试验中要比较两个处理的叶绿素含量。试简述叶绿素的提取和测定方法。要尽量减少试验误差,在提取及测定时,主要应注意哪些问题?
取两个处理的新鲜叶片剪碎,称重(0.5克),一份测干重,一份置研钵中,加少量碳酸钙和石英砂以及丙酮磨提取,过滤至容量瓶,定容。用分光光度计分别在波长645、663和652nm下测定光密度,以80%丙酮为空白对照。按公式计算叶绿素a、b含量和总量。测定时,注意取样一致,称量准确,色素提取干净,比色时浓度在光密度(OD值)0.05~0.5nm范围内,并且最好用751分光光度计测定,才能减少试验误差。
133、NADPH2/NADP+的标准氧化还原电位是—0.32V,如果在光照条件下NADPH2/NADP+的实际比例是10:1,求NADPH2/NADP+的实际氧化还原电位。 依公式:
E?E0?RT还原型1nnF氧化型
E0—NADPH2/NADP+的标准氧化还原电位=-0.32v R—气体常数=1.987卡/mol.K
T—绝对温度,一般以20℃或25℃条件下作为标准状态。 n—传递电子数,在这里为2 F—法拉第常数=2306卡mol.v
将上列数据代入公式,则得: .K?(273?20)K1.987卡/molE??0.32v?2?2306卡/mol.v?2.301
=-0.32v-0.029v=-0.349v
答:NADPH2/NADP+的实际比例为10:1时,其氧化还原电位=-0.349v 134、何谓光合作用?用什么简便方法证明光合作用的存在。
光合作用是绿色植物吸收日光能,将CO2和H2O同化为有机化合物并释放氧气的过程。光合产物主要是碳水化合物,故可用下式来表示:光1
CO2?H2O(CH2O)?O2?绿色植物2
依据这一原理,可以用下列简便方法证明植物在光下的光合作用。