細胞生物學(xué)單元模擬試卷附答案：葉綠體與光合作用

1、中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院細胞生物學(xué)模擬試卷第八章葉綠體與光合作用任課教師：王金發(fā)命題人：馬顯才 10349001命題時間：2013年1月3日姓名： 專業(yè)：一二三四五總 分一、填空題（每題1分，共10分）.葉綠體的結(jié)構(gòu)比較特殊，它含有三種不同的膜，外膜、內(nèi)膜和類囊體膜；以 及三種彼此分開的區(qū)室，膜間間隙、 和類囊體腔。.葉綠體的內(nèi)膜并不是向內(nèi)折成崎，但是在某些植物中，內(nèi)膜可皺褶形成相互 連接的泡狀或者管狀結(jié)構(gòu)，稱之為 2這種結(jié)構(gòu)的形成可以增 加內(nèi)膜的表面積。. 是葉綠體基質(zhì)中十分重要的用于進行固定 CO2的重要酶類。.用劇烈的方法分離得到的葉綠體能夠在光誘導(dǎo)下產(chǎn)生氧、ATP、NADPH。但是不能夠固

2、定CO2,這種葉綠體是有缺陷的葉綠體， 很少或者幾乎沒有葉綠 體基質(zhì)，并且葉綠體的外被是破損的或者沒有外被，這種葉綠體叫做.能夠吸收光的色素被叫做 2或者光吸收色素，此類色素位于 類囊體的膜上，只具有吸收聚集光能的作用，而沒有光化學(xué)活性，故這類色 素又被稱為天線色素。.進行光吸收的功能單位是光系統(tǒng)， 這種光系統(tǒng)每個是由兩個主要的成分構(gòu)成： 捕光復(fù)合物和 0.從水光解釋放的電子傳遞給 PSII的P680,再從P680傳遞給QB的路線綜合 如下：H2O-Mn -P68g丁QA-QB。.由于電子傳遞有線性傳遞和循環(huán)式傳遞，而這兩種電子傳遞都伴隨著ATP.、還原和RuBP的再生 打開的。的合成，因而有

3、兩種類型的光和磷酸化：非循環(huán)式光和磷酸化和9.10.卡爾文循環(huán)可以分為三個階段:CAM植物的氣孔主要是在二、判斷題，正確用T表示，不正確用F表示（每題1分，共10分）.所有的植物細胞都具有葉綠體。（）.構(gòu)成葉綠體的蛋白質(zhì)，大約有 90%是由核基因編碼的，而 10%是由葉綠體 DNA編碼的。（）.用溫和的方法分離的葉綠體具有完整的被膜，故稱之為I類葉綠體。（）. PSI的光反應(yīng)中心色素是P700o （）.在光反應(yīng)中，電子傳遞過程可以建立 H勢能從而合成ATP,從而將光合作用 同ADP磷酸化偶聯(lián)起來，這就是光和磷酸化。（）.降低O2的濃度湖抑制CO2的固定。（）.在C4植物中，CO2的固定是在葉肉

4、細胞的胞質(zhì)溶膠中進行的。（）.葉綠體有自己DNA,但是不像線粒體，還有自己的核糖體。（）.葉綠體的水光解反應(yīng)是在葉綠體基質(zhì)中完成的。（）.葉綠體由原來的質(zhì)體分化而來，并通過分裂而增殖。（）三、問答題（每題4分，共20分）.葉綠體是怎樣形成的？與其他質(zhì)體的主要差異是什么？.葉綠體基質(zhì)與線粒體基質(zhì)有什么不同？.為什么說在進行光合作用時，葉綠素分子必須組成功能單位？.光系統(tǒng)是怎樣將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能？.光合作用的電子傳遞鏈與氧化磷酸化作用的電子傳遞鏈有什么異同四、看圖描述（每題10分，共20分）1. PSII是怎樣進行光能吸收、轉(zhuǎn)換和電子傳遞的 ？multiule A iow encfgy cJect

5、ron5 TRO MATHYLAKC1DSPACFIhylakcdrtlif/LdeE chlornphyll moilajlp(: in n anennaphoiocheiTikdl reaction centerantenna compiex read ion centerelectron transfer produces eq居ai f s carfyirij hiq卜snq, 謝軟132.水光解中釋放的四個電子是如何被傳遞的？*aC ff irlitT ngTHYLAKOID SPjAQgholDiy我cth I自 Mgs#frjredHr.n-fiiADP reSlucwwante

6、nnaCOmpItAcgchrcm* %，(wnple 工WEgrs digwn their “ENh.Eicnl praiDn pnachw t g#n鼾才t電 MPUGHTEMEfiGrlUfiHTTHYLAQD ME M R RANp jfoxiuiinQnA-enedcj inSTROft五、材料分析題（每題20分，共40分）1. Recalling loseph Priestleys famous experiment in which a sprig of mint saved the life of a mouse in a sealed chamber, you decide

7、to do an analogous experiment to see how a C3 and a Ca plant do when confined together in a sealed environment. You place a corn plant (C+) and a geranium (Cg) in a sealed plastic chamber with normal air (300 parts per million COz) on a windowsill in your laboratory. lVhat will happen to the two pla

8、nts? W川 they compete or collaborate?If they compete,w hich one will win and why?2.Examine the variegated leaf shown below. Yellow patches surrounded by green are common, but there are no green patches surrounded by yellow Propose an explanation for this phenomenon.參考答案：一、填空題.葉綠體基質(zhì).周質(zhì)網(wǎng).核酮糖1,5二磷酸竣化酶加氧

9、酶. II類葉綠體.捕光色素.光反應(yīng)中心復(fù)合物.脫鎂葉綠素（Pheo）.循環(huán)式光和磷酸化.竣化.夜間二、判斷題FTTTT FTFFT三、問答題.答：葉綠體是前質(zhì)體在光照條件下誘導(dǎo)發(fā)育而來。在光的誘導(dǎo)下，激發(fā)了葉綠體蛋白的合成，并跨過前質(zhì)體的內(nèi)膜運輸?shù)角百|(zhì)體內(nèi)。同時內(nèi)膜向內(nèi)出芽形 成膜泡，這些膜泡能夠自我成堆排列，通過攝取必要的蛋白和葉綠素，最后形 成成熟的類囊體。詳細過程包括；（a）光觸發(fā)葉綠素、磷脂、葉綠體基質(zhì)蛋白 和類囊體蛋白的合成，然后從葉綠體內(nèi)膜出芽形成小泡；（b）前質(zhì)體變大，某些 球形的小泡融合，最后形成連成一體的扁平的類囊體小泡，某些類囊體小泡堆 積起來并在光誘導(dǎo)下大量合成 LHC

10、蛋白;（d）葉綠體進一步變大，當(dāng)更多的類 囊體小泡形成基粒時，葉綠體成熟。葉綠體是惟一含有類囊體膜結(jié)構(gòu)的質(zhì)體，能夠進行光合作用，這是葉綠體與其他質(zhì)體的根本區(qū)別。.答：主要表現(xiàn)在組成和功能上不同：在電子顯微鏡下觀察可見到葉綠體基質(zhì) 中有一些細微顆粒，其中最多的是淀粉顆粒。這種顆粒是用于儲存光合作用 所產(chǎn)生的碳水化合物；另外還有一些含脂的沉積物稱為質(zhì)體小球 （plastoglobuli）,這種小球的產(chǎn)生同類囊體的破裂有關(guān)，當(dāng)新類囊體形成時， 老的類囊體破裂，可減少類囊體的數(shù)量和體積，由此可以推測質(zhì)體小球可作為 類囊體脂的儲備庫?；|(zhì)中含有大量的可溶性蛋白，其中RuBP竣化酶占可 溶性蛋白總量的60

11、%。此外，葉綠體基質(zhì)中還含有CO2固定反應(yīng)的所有酶類。 葉綠體基質(zhì)中還有核糖體、DNA和RNA等。葉綠體的DNA大約編碼100 種多肽，涉及葉綠體DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、遺傳信息的翻譯。基質(zhì)是光合作用 固定CO2的場所。線粒體基質(zhì)中主要參是參與 TCA循環(huán)的酶類，功能是進 行TCA循環(huán)。.答：因為在實驗中發(fā)現(xiàn)每固定一個 CO2分子（或者說每釋放一分子O2）需要 2500個葉綠素分子，也就是說2500個分子的葉綠素吸收的光能才能用于一 分子CO2的固定，后來發(fā)現(xiàn)每固定一分子 CO2,需要消耗8個光子，由此 推算固定一個光子大約需要 300個分子的葉綠素（2500+8勺300）,由此看來， 葉綠素分子

12、單槍匹馬是不行的，必須由幾百個葉綠素分子組成的功能單位才 能進行光子的固定和進行光能的吸收。.答：光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能包括光的吸收、光能的傳遞和轉(zhuǎn)變等三個主要過程。 首先由光系統(tǒng)中的捕光復(fù)合物通過聚光色素吸收光子，使葉綠素分子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，并通過共振機制極其迅速地相互傳遞，最后傳給反應(yīng)中心的一 對特殊的葉綠素分子a,這一對葉綠素分子與作為電子供體和受體的蛋白質(zhì) 緊緊地結(jié)合在一起。葉綠素 a被激發(fā)成激發(fā)態(tài)，同時放出電子給原初電子受 體(primary electron receptor),此時葉綠素a被氧化成帶正電荷的氧化態(tài),而 受體被還原成帶負電荷的還原型受體。氧化態(tài)的葉綠素a又可從原初電子供

13、體處獲得電子而恢復(fù)為原來的還原狀態(tài)，原初電子供體則被氧化成氧化態(tài)，這樣不斷地氧化還原，就不斷地把電子傳遞給原初電子受體，原初電子受體 將高能電子釋放進入電子傳遞鏈，完成了光能轉(zhuǎn)化為化能的過程。. 答：光合作用電子傳遞鏈(photosynthetic electron transfer chain)也是由一系列 的電子載體構(gòu)成的，同線粒體呼吸鏈中電子載體的作用基本相似。但二者不 同的是，線粒體呼吸鏈中的載體位于內(nèi)膜，將 NADH和FADH2的電子傳遞 給氧，釋放出的能量用于ATP的合成；而光合作用的電子載體位于類囊體膜 上，將來自于水的電子傳遞給NADP+,并且這是一個吸熱的過程而不是放熱的過程

14、。象線粒體的呼吸鏈一樣，光合作用的電子傳遞鏈中的電子載體也 是細胞色素、鐵氧還蛋白、黃素蛋白和酶等構(gòu)成。四、看圖描述.答：光系統(tǒng)II含有兩個捕光復(fù)合物和一個光反應(yīng)中心。首先LHCII中的天線色素吸收光，然后將光能從LHC傳遞給反應(yīng)中心葉綠素P680,P680是一個二 聚體。P680吸收了光能激發(fā)了一個電子，并傳遞給PSR的原初電子受體脫鎂 葉綠素(Pheo)然后將電子傳遞給質(zhì)體釀PQA.再傳遞給PQB,形成負電的游離 PQB?-。當(dāng)以同樣的方式吸收第二個光子并傳遞第二個電子到達PQB?-后,將PQB?-轉(zhuǎn)變成PQB2-,從葉綠體基質(zhì)中攝取兩個氫質(zhì)子后 產(chǎn)生了 PQH2, 并被釋放到膜的脂雙層中

15、，留下的空缺被新的PQB取代。在電子被傳遞時，來 自水的電子經(jīng)Tyrz傳遞到反應(yīng)中心色素(步驟B和A)?？偟目磥?，PSII催化 電子從水傳遞給質(zhì)體釀，并且建立了氫質(zhì)子梯度，這是因為水氧化釋放的氫質(zhì) 子進入類囊體腔，使類囊體腔中氫質(zhì)子濃度升高，同時又從基質(zhì)中攝取 H+將 PQB2-還原，降低了葉綠體基質(zhì)中氫質(zhì)子的濃度，從而建立了類囊體膜兩側(cè)的 H+質(zhì)子梯度。.答：是由含鈕的蛋白復(fù)合物介導(dǎo)的。該復(fù)合物中四個鈕離子與PSH的D1蛋白緊密地靠在一起，每個鈕離子可以傳遞一個電子。四個鉆離子可以連續(xù)四次 每次傳遞一個，共傳遞四個電子給鄰近的P680+便Mn帶上正電荷。Mn傳遞 的電子經(jīng)過帶正電荷的酪氨酸(

16、Tyr+z)才能傳給P680+, Tyrz也可寫成TyrZ,它 是反應(yīng)中心的一種含酪氨酸殘基的蛋白。Mn集團每傳遞一個電子給 P680+,使其成為還原型的P680后,PSII又可吸收一個光子，P680又被氧化成P680+, 以此反復(fù)，直到四個Mn都釋放了電子成為氧化型之后，PS II的氧釋放復(fù)合物 (oxygen-release complex)才能從2分子水中移去四個電子，形成一分子氧，并 使Mn回復(fù)到原始狀態(tài)(S0 state)。從水光解釋放的電子傳遞給 PSH的P680, 再從P680傳遞給QB的路線綜合如下：H2O-Mn-P68g脫鎂葉綠素(Pheo) -QA-QB o五、材料分析題1

17、.The corn plant (C4) eventually will kill the geranium (Q). Because both plams fix CO2. ihe confer 11 rEirion of CO2 inhe chamber will fall* At low CO? tuncwj.Ualioiis die com plaui has a distinct advantage since its enzyme for carbon fixation has a high affinity for COBy rnnrrasn the gpranium depen

18、ds on ribulose bisphi哈plia宏 carboxylase, which lias a lower affiuiiy for CO2. At tow CO； concentrations, O2 also competes with CO2 for addition to ribulose 1,5-bisphosphate, ultimately liberating CO2 in rhe process known as phoHirespirationi Xot u(ily will (lie geianium give up CO2 in an abortive attempt at photosynthesis, it will continue to respite (using its mitochondria), thereby providing even more COj for the com plann The cum plant will cuntiiiue tv fix CO? until die geranium wastes away and dies.2.Variegation occurs because the plants have a mixture of