【清華】19光合作用習(xí)題與答案

19光合作用習(xí)題與答案習(xí)題1．沒有光照條件下葉綠體能夠產(chǎn)生ATP嗎？給出理由。2.藍(lán)綠藻的光合作用器官中除了含有葉綠素外，還含有大量的藻紅素和藻藍(lán)素。藻紅素的最大吸收在480～600nm處，而藻藍(lán)素的最大吸收靠近620nm。這些色素在光合作用中有什么作用？3．除草劑二氯苯二甲基脲（DCMU）阻抑電子在光系統(tǒng)Ⅱ中由PQA傳遞至PQH2。（a）DCMU會(huì)抑制循環(huán)式光合磷酸化嗎？為什么？（b）含抑制劑DCMU的葉綠體通常不產(chǎn)生O2，但一旦加入高鐵氰化物則O2重新釋放。請解釋原因。4．如果分別在O2和N2中進(jìn)行核酮糖二磷酸羧化酶－加氧酶催化CO2的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，以1/v對1/[CO2]作圖分別畫出在O2和N2中的動(dòng)力學(xué)曲線。比較他們的米氏常數(shù)（Km）。5．若將正在進(jìn)行光合作用的植物置于14CO2中，它所產(chǎn)生的葡萄糖每一個(gè)碳原子都將會(huì)是14C標(biāo)記的嗎？解釋原因。6.研究發(fā)現(xiàn)沙漠中一些植物的葉子，在早晨有些酸味，但當(dāng)隨著白天的到來，酸味逐漸變?yōu)闊o味，白天過后又有些苦味，你能解釋這種現(xiàn)象嗎？7.利用小球藻進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)時(shí)，（a）如果將正在活躍進(jìn)行光合作用的小球藻的光源突然關(guān)掉，那么在下一分鐘內(nèi)，3-磷酸-甘油酸和核酮糖-1,5-二磷酸的水平如何變化？（b）如果將原來供給正活躍進(jìn)行光合作用的小球藻的1％CO2濃度突然減少為0.003%，在下一分鐘內(nèi)這種變化對3-磷酸-甘油酸和核酮糖-1,5-二磷酸的水平有什么影響？8.光合作用的速度可以通過氧氣的生成來測量。當(dāng)綠色植物用波長680nm的光照射，光合作用速度要比用700nm光照射時(shí)大。如果這兩種波長的光同時(shí)照射，光合作用的速度要比它們中任何單一一種波長的光照射時(shí)高得多，這是什么道理？9.葉綠體懸浮液在黑暗中能否由CO2和H2O合成葡萄糖？如果不能，必須加入什么？（假設(shè)所有還原性磷酸戊糖（RPP）循環(huán)中的中間物和激活的酶都存在。）10.某些時(shí)候，在綠色植物中同時(shí)存在著循環(huán)的電子傳遞與非循環(huán)的電子傳遞途徑，循環(huán)的電子傳遞途徑能否產(chǎn)生ATP，O2或NADPH？11.指出限制下列因素對光合作用速率的影響：（a）光；（b）CO2；（c）電子傳遞速率；（d）rubisco的活性；（e）葉綠體中無機(jī)磷酸的含量。12.綠藻的懸浮液在缺乏CO2的狀況下受光照射后，在黑暗中與CO2溫育，在短時(shí)間內(nèi)，14CO2轉(zhuǎn)化為14C-葡萄糖，然后反應(yīng)停止。這一現(xiàn)象對光合作用的兩個(gè)階段有什么意義？為什么在短時(shí)間后14CO2轉(zhuǎn)化為14C-葡萄糖的反應(yīng)會(huì)停止？13.在不加ADP和Pi的情況下，用光照射菠菜葉綠體，然后停止光照，加入ADP和Pi。ATP的合成只持續(xù)很短的一段時(shí)間，請解釋這一觀察。14.分離出的菠菜葉綠體在pH7.0給予充足的光照條件下，葉綠體內(nèi)所含的ATP，ADP和Pi的穩(wěn)態(tài)濃度分別為120μmol/L，6μmol/L和700μmol/L。試問：（a）在這樣的條件下，合成lmolATP需要多少自由能？（ATP水解的標(biāo)準(zhǔn)自由能ΔG°′為－30.5kJ/mol）（b）合成ATP的能量是由葉綠體中受光激發(fā)的電子傳遞所提供的。當(dāng)傳遞一對電子來合成一分子ATP時(shí)，還原電位至少要降低多少伏？15.如果玉米在14CO2氣體存在下，受光照射約1s后，在葉子上檢測到的90％放射性都出現(xiàn)在蘋果酸、天冬氨酸和草酰乙酸的C-4原子上。然而光照60s后，14C僅出現(xiàn)在3-磷酸甘油酸的C-1原子，請解釋這一現(xiàn)象。16.根據(jù)反應(yīng)2H2O＋2NADP＋＝2NADPH＋2H＋＋O2，在葉綠體中輔酶NADP＋是電子的最終受體，利用E°ˊ（NADP＋/NADPH）＝－0.32V,E°ˊ（1/2O2/H2O）＝0.82V,計(jì)算反應(yīng)的自由能變化（ΔG°ˊ）和平衡常數(shù)Keq。葉綠體是如何克服不利平衡的？17.將3只老鼠分別放在下面3個(gè)容器內(nèi)，容器內(nèi)除了生長的植物不同外，其他條件都一樣，觀察他們的存活期，哪個(gè)容器內(nèi)的老鼠存活時(shí)間最長，為什么？（a）不能進(jìn)行光呼吸的C3植物；（b）能進(jìn)行光呼吸的C3植物；（c）不進(jìn)行光呼吸的C4植物。18.將一棵盆栽的C3植物和一棵C4植物放到一個(gè)有適當(dāng)濕度的密封的容器內(nèi)，然后光照。隨著光照時(shí)間的推移，C4植物生長茂盛，但C3植物卻逐漸枯萎和死掉。這是什么原因？習(xí)題解答1．在沒有光的情況下，如果存在一些途徑能夠形成質(zhì)子梯度，葉綠體會(huì)產(chǎn)生ATP。2．藻紅素和藻藍(lán)素都起著天線色素的作用，它們吸收光譜范圍內(nèi)葉綠素a所不能吸收的光，然后將它們的電子激發(fā)能傳遞給反應(yīng)中心葉綠素。3．（a）不會(huì)。因?yàn)镻Q→PQH2并不在循環(huán)式光合磷酸化電子的傳遞系統(tǒng)中。（b）高鐵氰化物作為一種人工受體，可由PQ處接受電子傳至PQH2。4．O2是酶的競爭性抑制劑，所以在酶的Km（O2中）比實(shí)際的Km（N2中）大。5．由光合作用合成的葡萄糖沒有被均勻地標(biāo)記，原因是只有一分子的CO2整合到每分子核酮糖-1,5-二磷酸中，后者隨后產(chǎn)生糖。6．沙漠中的這些植物是通過景天酸代謝（CAM）在夜間貯存CO2，生成蘋果酸，由于大量蘋果酸積累使得葉子帶有酸味。白天氣孔關(guān)閉，夜間積累的蘋果酸通過暗反應(yīng)轉(zhuǎn)化為丙酮酸和CO2，酸味減弱，變?yōu)闊o味。到了傍晚，葉子呈弱堿性而有苦味。7．（a）3-磷酸-甘油酸的水平會(huì)增高，而核酮糖-1,5-二磷酸水平會(huì)下降；（b）3-磷酸-甘油酸水平會(huì)降低，而核酮糖-1,5-二磷酸水平會(huì)增高。8．因?yàn)楣夂舷到y(tǒng)Ⅰ和光合系統(tǒng)Ⅱ同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)光合作用的速度最高。9．因?yàn)橛蒀O2和H2O合成葡萄糖是由光反應(yīng)的產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)的，所以分離出的葉綠體在黑暗處不能合成葡萄糖。如果能夠供應(yīng)光反應(yīng)的產(chǎn)物NADPH和ATP，則在沒有光的條件下葉綠體也能合成葡萄糖。10．在循環(huán)式電子傳