園藝本科植物生理學-期末復習指導(文件)
【正文】 元素，同時也是RuBP羧化酶、5磷酸核酮糖激酶等酶的活化劑，因而Mg對光合同化力形成和碳同化都有直接的影響，在光合作用有重要作用。Cu：銅是光合鏈中質體藍素的成分，參與光合電子傳遞；銅也是葉綠素生物合成中某些酶的激活劑，參與葉綠素的生物合成。CI：氯在光合作用中參與水的光解，在水光解過程中起活化劑作用，促進氧的釋放和NADP+ 的還原。形成高能磷酸鍵的能源是光能，經原初反應將光能轉換為電能（高能態(tài)電子），電子在光合電子傳遞鏈中傳遞時能量順次降低，釋放出的能量可推動ADP的磷酸化反應形成ATP，將電能轉換這化學能貯藏于ATP的高能磷酸鍵中。依據上述條件，該學說認為光合磷酸化合成ATP的動力是質子推動力。膜兩側的H+濃度達到一定數值時，質子就會通過特定的質子通道——偶聯因子復合物（CF0CF1）回流，回流時釋放的能量可推動ATP的合成。例：光合作用可分為哪三大過程？各過程中能量是如何轉化的？分析 從能量轉化的角度來看，光合作用的三個階段是：原初反應——將光能轉換為電能；電子傳遞和光合磷酸化——將電能轉換為活躍的化學能；碳同化——將活躍的化學元素能轉換為穩(wěn)定的化學能?！ 。?）電子傳遞與光合磷酸化將電能轉化為活躍的化學能：經原初反應將光能轉換為電能即高能態(tài)電子，電子在光合鏈中傳遞時能量順次降低，釋放出的能量可推動ADP的磷酸化反應形成ATP，將電能轉換為化學能貯藏于ATP的高能磷酸鍵中。這樣通過碳同化過程就將ATP和NADPH+H+中的活躍化學能，轉換為穩(wěn)定的化學能貯藏在合成的碳水化合物中。呼吸作用不僅為植物生命活動提供所需要的大部分能量，而且呼吸過程中產生一系列中間產物是進一步合成植物體內其重要生命物質如蛋白質、核酸、脂類等的原料，同時呼吸作用在植物抗病免疫方面也有重要意義。它們相互依賴，功能各異，特點不同，這種多樣性，有利于高等植物適應復雜多變的環(huán)境條件，以使植物個體能夠生存，種族得以延緩。ATP是細胞內能量轉變和貯存的主要形式。在栽培管理中應采取有效措施，保證呼吸過程正常進行，以獲得高產、優(yōu)質產品，在糧食和果蔬的貯藏中應采取適宜的措施降低呼吸速率，以減少損耗，以利于安全貯存。（二）重點EMP、TCAC、PPP途徑在細胞中的定位及其生理意義，抗氰呼吸及其意義，呼吸鏈電子傳遞及氧化磷酸化，影響呼吸作用的因素及其與作物采后貯藏的關系。一般來說，凡是生長迅速的植物種類、器官、組織、細胞，其呼吸均較旺盛，組織水分狀況及環(huán)境中的溫度、氧濃度、二氧化碳濃度或機械損傷等都會明顯的影響呼吸速率。呼吸作用的能量轉換及其意義：呼吸作用中，在底物逐步氧化分解的同時，貯存在呼吸底物（有機物）中的穩(wěn)定化學能也逐步釋放出來，因此呼吸作用是一個放能的過程。高等植物呼吸作用的底物主要是糖類，糖的分解代謝途徑有多種途徑，既可走糖酵解——三羧酸循環(huán)（（EMPTCAC），也可走磷酸戊糖途徑（PPP）以及乙醛酸循環(huán)等途徑。因此無氧呼吸不能滿足高等植物各種生理過程對能量和物質的需求，其存在僅僅是植物對缺氧環(huán)境的暫時適應，有氧呼吸才是高等植物進行呼吸的主要形式。NADPH+H+也帶有較高的能量，且具有強的還原力，因此ATP和NADPH+H合稱為“同化力”，用于推動CO2的同化過程。（1）原初反應將光能轉化為電能：原初反應發(fā)生于最初起始階段的反應，它是光合作用中直接與光能利用相聯系的反應，包括光能的吸收、傳遞和光化學反應（光能的轉換）。CF0CF1（coupling factor，偶聯因子）是葉綠體光合磷酸化反應中的關鍵機構，它由嵌于膜內CF0（親脂性，稱偶聯因子基部）和暴露于膜表面的CF1（親水性，稱偶聯因子）兩部分組成。一是水光解時可使電荷分離，在膜內側釋放H+；二是FQ穿梭時將H+由外側轉入內側；三是環(huán)式光合磷酸化時也有H+內運。提出該學說的前提是：假設類襄體膜對質子（離子）是不能透過的（只有在特殊或特定位置可透過）；膜內外兩側具有一定氧化還原電位的電子傳遞體不均稱地嵌合在膜內；膜上有偶聯質子轉移的陰、陽離子擴散系統(tǒng)；膜上還有一個轉移質子的ATP酶系統(tǒng)（偶聯因子，CF0CF1）。此外鋅也是葉綠素物質合成中某些酶的激活劑，影響葉綠素的生物合成。Mn：錳是光合放氧復合體的重要成分，參與光合放氧反應和電子傳遞；錳也是葉綠素形成和維持葉綠體正常結構的必需元素，因而對光合作用有直接影響。Fe：Fe是光合鏈中細胞色素、鐵硫蛋白、鐵氧還蛋白的組成成分，因此與光合電子傳遞直接有關；鐵也是葉綠素合成的必需元素，可能是作為葉綠素生物合成某種酶的激活劑而起作用。K：K在植物體內以離子形式存在，不參與物質的組成。N：N是參與光合作用的蛋白質（葉綠體的各種結構和功能蛋白）和酶的重要成分，同時也是葉綠素的組成元素，因此N對光合作用的影響最為明顯?！驹u注】 C4植物的高光合效率在溫度相對高、光照強的條件下才能明顯表現出來；在光弱、溫度低的條件下C4植物的光合效率反不如C3植物。這樣的同化CO2途徑表現出了兩個優(yōu)越性：（1）葉肉細胞中催化CO2初次固定的PEP羧化酶活性強且對CO2的親合力高（其Km=7?g），因此固定CO2的速率快，特別是在CO2濃度較低的情況下（大氣中的CO2含量正是處于這樣一種狀況），其固定CO2的速率比C3植物快得多。例：為什么C4植物的光合效率一般比C3植物的高？ 分析 主要從以下幾個方面論述：二者葉片解剖結構及生理特點的差異；二者同化CO2的方式的不同對光合效率的影響；碳同化酶系的催化能力及其
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