期中考试大题答案

1.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？

答：气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节。调节保卫细胞水势的渗透调节物有下列几种。

（1）K+：在保卫细胞质膜上有A TP质子泵，分解由氧化磷酸化或光合磷酸化产生的A TP，将H+分泌到保卫细胞外，使得保卫细胞的pH升高。质膜内侧的电势变得更负，驱动K+从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾通道进入保卫细胞，再进入液泡。在K+进入细胞内时，还伴随着少量氯离子的进入，以保持保卫细胞的电中性。保卫细胞中积累较多的钾离子和氯离子，水势降低，水分进入保卫细胞，气孔就张开。（2）苹果酸：照光下，保卫细胞内的二氧化碳用于光合碳循环，pH升高，导致淀粉分解生成PEP与二氧化碳反应，形成草酰乙酸转变成苹果酸，苹果酸和氯离子共同平衡钾离子。

（3）蔗糖：光照可使植物进行光合作用产生蔗糖，蔗糖可进入保卫细胞，使保卫细胞水势降低，水分进入保卫细胞，气孔张开。

2.在光合作用中，ATP和NADPH+H+是如何形成的？又是怎样被利用的？

答：（1）产生：①A TP的产生：在类囊体的电子传递体中，PQ可传递电子和质子。光照引起水的裂解，水释放的质子留在膜内侧，水释放的电子进入电子进入电子传递链中的PQ。PQ在就受水裂解传来的电子的同时，又接受膜外侧传来的质子。PQ将质子排入膜内侧，将电子传给PC。这样，膜内侧质子浓度高而膜外侧低，膜内侧电位较膜外侧高。使膜内外形成了质子动力势。当H+沿着浓度梯度返回膜外侧时，在A TP合成酶催化下，ADP和Pi脱水形成A TP。

②NADPH+H+：叶绿体类囊体薄膜上聚光复合体就受光能，并经过特殊叶绿体a对将光能转换为化学能，通过以下顺序传递：H２O→PSⅡ→PQ→Cyt b６/f →PC→PSⅠ→Fd→NADP＋，最后形成NADPH。（2）利用：在碳同化过程中消耗。①C3循环：RuBP 与CO2固定，在Rubisco酶所用下形成两分子的3-PGA；3-PGA在3-磷酸甘油酸激酶作用下形成DPGA消耗A TP；DPGA与3-磷酸甘油醛脱氢酶作用形成3-磷酸甘油醛消耗NADPH；RuBP更新时，Ru5P 形成RuBP消耗A TP。②C4循环和CAM途径分别在进行C3循环时消耗同化力。

3.说明PPP途径的特点与生理意义。

答：特点：（1）该途径是以葡萄糖为底物在细胞质基质、质体中反应，最终产物为二氧化塘和NADPH。

（2）独立于EMP-TCA途径之外。

意义：（1）生成NADPH，为合成反应提供还原力；

（2）中间产物与核酸、细胞壁结构物质(木质素等)及激素的合成密切相关；

（3）与卡尔文循环相联系；

（4）糖的分解不易受阻，扩大植物的适应能力；

（5）与抗病性相关，抗病性强的品种，该支路发达；

4.植物呼吸代谢的多样性表现在哪些方面？有何意义？

答：植物呼吸代谢的多样性表现在：

（1）呼吸底物的多样性

（2）呼吸底物(糖)的多条代谢途径：EMP，TCA，PPP

（3）电子传递的多条途径：细胞色素氧化酶途径、交替氧化酶途径、外NAD(P)H 支路、外NAD(P)H 支路

（4）末端氧化酶的多样性：细胞色素氧化酶、交替氧化酶、其他氧化酶

意义：（1）植物在长期进化过程中对不断变化的外界环境的一种适应性表现；

（2）受到生长发育和不同环境条件的影响。5.试比较PSI和PSII的结构及功能特点。

答：PSI：（1）由光反应中心和补光复合体I组成。

（2）反应中心色素为P700。

（3）原初电子供体为PC，原初电子受体为铁氧还蛋白（Fd）。

PSII：（1）由光反应中心II、放氧复合体和补光复合体II组成。

（2）反应中心色素物P680。

（3）原初电子供体Tyr，原初电子受体去镁叶绿素。

6.试述植物细胞吸收矿质元素的方式和机理。

答：（一）被动运输：指离子（或溶质）跨国生物膜不需要代谢供给能量，是顺电化学势梯度向下进行运输的方式。

（1）简单扩散：①溶质从浓度较高的区域跨膜移向浓度较低的邻近区域的物理过程。

②决定简单扩散的主要因素是细胞内外浓度梯度。③非极性溶质、氧气、二氧化碳、氮气能以简单扩散方式跨膜。

（2）协助扩散：①离子通道：细胞膜中由通道蛋白构成的孔道，可由化学方式即电化学方式2激活。②载体运输：载体是一类跨膜运输的内在蛋白，非为单向运输载体、同向运输器和反向运输器三种类型。（二）主动运输：是离子（或溶质）跨过生物膜需要代谢供给能量，逆电化学梯度向上进行运输的方式。初级主动运输：质子泵利用水解能量逆着电化学梯度转运H+，直接消耗能量。

次级主动运输：矿质元素利用质子泵建立的跨膜点化学梯度进入细胞的过程。（1）质子泵：能使A TP水解，将H+从膜内侧泵到膜外侧建立跨膜电化学势梯度。活化离子通道，或反向运输器或同向运输器，包括质膜上的H+—A TP酶、液泡膜上的H+—A TP酶和液泡膜上的H+—焦磷酸酶。

（2）Ca+—A TP酶：又称钙泵，它催化质膜内侧A TP 水解释放出能量，驱动细胞内的钙离子泵出细胞，由于其活性依赖于A TP与镁离子结合，又称（Ca+ 、Mg 2 + ）- A TP酶。根据存在位置不同，分为位于原生质膜的PM型、位于内质网的ER型和位于液泡的V型。

（三）胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程，称为胞饮作用。

7.为什么玉米、高粱比小麦、水稻的光合效率高？在同样干旱条线下哪些作物生长较好？

答：玉米、高粱属C4植物，小麦、水稻为C3植物。C4植物二氧化碳的固定同化，是由C4循环和卡尔文循环两个循环构成。C4循环主要是在叶肉细胞内进行的，而卡尔文循环则位于维管束鞘细胞内。在叶肉细胞中，PEP羧化酶固定二氧化碳形成的OAA经C4—二羧酸循环转移到维管束鞘细胞中，在此处脱羧放出二氧化碳，再由卡尔文循环将二氧化碳固定并还原成碳水化合物。这样的同化二氧化碳途径表现出了两个优越性：

（1）叶肉细胞中催化二氧化碳初次固定的PEP羧化酶活性强且对二氧化碳的亲合力高，因此固定二氧化碳的速率快，特别是在二氧化碳浓度较低的情况下，其固定二氧化碳的速率比C3植物快得多。

（2）C4吸收固定的二氧化碳途径中，通过C4—二羧酸循环将二氧化碳转移到鞘细胞，为鞘细胞中卡尔文循环提供二氧化碳，因此其作用好像一个CO2“泵”一样，将外界的二氧化碳泵入鞘细胞，使鞘细胞的二氧化碳浓度增大，抑制了Rubisco的加氧活性，使光呼吸显著减弱，光合效率大大提高，同时也使C4植物的二氧化碳补偿点明显降低。

C3植物只在叶肉细胞中通过卡尔文循环同化二氧化碳，由于Rubisco对二氧化碳的亲合力低，加之自然界二氧化碳浓度低，氧气含量相对高，因此C3植物Rubisco的加氧反应明显，光呼吸强，二氧化碳补偿点高，光合效率低。

（3）高光强推动电子传递与光合磷酸化，产生更多的同化力，满足C4植物对A TP的额外需求；

（4）此外C4植物维管束鞘细胞中形成的光合产物能及时运走，有利于光合作用的进行。

（5）C4植物的高光合效率在温度相对高、光照强的条件下才能明显表现出来；在光弱、温度低的条件下C4植物的光合效率反不如C3植物。