【文章內(nèi)容簡介】 能利用率不高的原因是很多的，主重有以下幾方面。（1）一部分光不能參加光合作用，可以參加光合作用的光是可見光，它只占到達(dá)地球表面的太陽輻射的45%左右。（2）漏光，一年中即使種三季，也會有30%左右的光是沒有照射到植物上的。（3）反射與透射，照在植物葉片上的光大約有15—20%未補(bǔ)吸收，而是損失于反射和透射。（4）量子需要量的損失，被葉綠體吸收的光，在光合作用能量轉(zhuǎn)化過程中只有23%左右累積到光合產(chǎn)物中，77%都損失消耗了。（5）呼吸消耗的損失，光合產(chǎn)物大約1/3是呼吸消耗了。此外，還有許多因子影響光能利用率，例如光飽和點(diǎn)的損失、葉片衰老、CO2供給不足、病蟲危害、水分虧缺、礦質(zhì)營養(yǎng)不良等都會影響植物對光能的利用。1何謂限制因子律？是誰在什么時(shí)候提出來的？其主要意義何在？限制因子律是英國生理學(xué)家F. F. Blackman于1905年提出來的，這個(gè)定律指出：當(dāng)一個(gè)過程的進(jìn)行受若干個(gè)獨(dú)立因子所影響時(shí)，這個(gè)過程進(jìn)行的速度受最低量因子的步伐所限制。例如在弱光下，很低的CO2濃度就達(dá)到了飽和，增加CO2濃度不能增加光合速率，因?yàn)橄拗埔蜃邮枪?，只有增加光?qiáng)，才能提高光合速率，但當(dāng)光強(qiáng)增加到一定程度后，CO2又變?yōu)椴蛔?，不能滿足光合作用的需要，成了限制因子。這一定律是光合作用研究史上的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它說明象光合作用這樣復(fù)雜的過程，任何一個(gè)因子都沒有絕對不變的最適值，這些因子間是互為前提互相制約的，因此，這一定律是一切單因子研究的理論基礎(chǔ)。關(guān)于光合作用的兩步機(jī)理，也是受這一定律的啟發(fā)提出來的。 1光合作用的光反應(yīng)是在葉綠體哪部分進(jìn)行的？產(chǎn)生哪些物質(zhì)？暗反應(yīng)在葉綠體哪部分進(jìn)行？可分哪幾個(gè)大階段？產(chǎn)生哪些物質(zhì)？光合作用的光反應(yīng)是在葉綠體的類囊體膜上進(jìn)行的，可分為原初反應(yīng)、水的光解和光合電子傳遞、光合磷酸化三大步驟，其產(chǎn)物除釋放氧外，還形成高能化合物ATP和NADPH2，兩者合稱為同化力，光能就累積在同化力中。光合作的暗反就是指CO2的固定和還原，這一過程是在葉綠體的間質(zhì)中進(jìn)行的，可分為CO2的固定、初產(chǎn)物的還原、光合產(chǎn)物的形成和的CO2受體RuBP的再生這四大階段。光反應(yīng)形成的同化力即用于CO2固定后的初產(chǎn)物還原，光合碳循環(huán)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)還需光的誘導(dǎo)，因?yàn)楣夂檄h(huán)的調(diào)節(jié)酶是在光下活化，暗中則失活的，因此光合碳循環(huán)實(shí)際上也是離不開光的。光合碳循環(huán)的產(chǎn)物如以脫離環(huán)后的產(chǎn)物來評價(jià)，則是葡萄糖，最后形成蔗糖或淀粉。1C3植物和C4植物有何不同之處？C3植物和C4植物的差異特征C3植物C4植物葉結(jié)構(gòu)維管束鞘不發(fā)達(dá)，其周圍葉肉細(xì)胞排列疏松維管束鞘發(fā)達(dá)，其周圍葉肉細(xì)排列緊密葉綠體只有葉間細(xì)胞有正常葉綠體葉肉細(xì)胞有正常葉綠體，維管束鞘細(xì)胞有葉綠體，但基粒無或不發(fā)達(dá)葉綠素a/b約3：1約4：1CO2補(bǔ)償點(diǎn)30—7010光飽和點(diǎn)低（3—5萬燭光）高碳同化途徑只有光合碳循環(huán)（C3途徑）C4途徑和C3途徑原初CO2受體RuBpPEP光合最初產(chǎn)物C3酸（PGA）C4酸（OAA）RuBp羧化酶活性較高較低PEP羧化酶活性較低較高凈光合速率（強(qiáng)光下）較低（15~35）較高（40—80）光呼吸高，易測出低，難測出碳酸酐酸活性高低生長最適溫度較低較高蒸騰系數(shù)高（450—950）低（250—350）第四章 植物的呼吸作用問答題在無氧條件下，單獨(dú)把丙酮酸加入綠豆提取液中，結(jié)果只有少量的乙醇形成。但是，如果在相同條件下加入大量的葡萄糖，則生成大量的乙醇，這是什么原因？在酵母提取液中葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生乙醇。如果向提取液中分別加入下列物質(zhì)，對物質(zhì)，對發(fā)酵速率有什么影響？請簡要說明其原因。（1）碘代乙酸，（2）ATP，（3）ADP+無機(jī)磷，（4）NaF。為什么呼吸作用是一個(gè)多步驟的過程而不是葡萄糖的直接氧化？一分子葡萄糖通過糖酵解和TCA環(huán)的途徑完全氧化時(shí)，（1）可以產(chǎn)生多少分子ATP？（2）葡萄糖完全氧化成CO2和H2O時(shí)，△G0′＝－mol。細(xì)胞內(nèi)ATP水解的△G0′＝－mol。葡萄糖氧化所釋放的能量有多少（%）以ATP形式被貯藏起來？（3）其余的能量到哪里去了？小籃子法測定萌發(fā)的小麥種子呼吸強(qiáng)度，以Ba（OH）2吸收呼吸時(shí)放出的CO2種子重5g，反應(yīng)進(jìn)行20分鐘，（OH）2，用去草酸18ml，空白滴定用去草酸20 ml，計(jì)算萌發(fā)小麥種子的呼吸強(qiáng)度。長時(shí)間的無氧呼吸為何會使植物受傷死亡？機(jī)械損傷會顯著加快植物組織呼吸速率的原因何在？呼吸作用于生理功能有哪些？呼吸代謝的多條途徑對植物生存有何適應(yīng)意義？試從不同底物呼吸途徑呼吸鏈和末端氧化舉出呼吸代謝途徑各三條。1呼吸作用和光合作用之間的相互依存關(guān)系表現(xiàn)在哪些方面？1線粒體的超微結(jié)構(gòu)是如何適應(yīng)其呼吸作用這一特定功能的？1磷酸戊糖途徑與EMPTCA途徑相比有何不同？1呼吸作用是怎樣影響植物的水分收收，礦質(zhì)營養(yǎng)等生理活動的？1呼吸作用對農(nóng)業(yè)實(shí)踐有何重要作用？1為什么種子入倉時(shí)間的含水量不能超過其臨介含水量？1白天在實(shí)驗(yàn)室測定植物莖葉的呼吸速率會受到什么影響？如何解決？1，為什么？如果將種浸入水中，為什么？1試述戊糖酸途徑的出現(xiàn)意義。參考答案在無氧條件下，單獨(dú)把丙酮酸加入綠豆提取液中，結(jié)果只有少量的乙醇形成。但是，如果在相同條件下加入大量的葡萄糖，則生成大量的乙醇，這是什么原因？在由丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖嫉姆磻?yīng)中，需要NADH和H+作為乙醇脫氫酶的供氫體。一分子葡萄糖經(jīng)糖酵解轉(zhuǎn)變成丙酮酸的過程中柯生成2分的NADH和H+，能直接作為乙醇脫氫酶的供氫體。因此加入葡萄糖可生成大量乙醇。在酵母提取液中葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生乙醇。如果向提取液中分別加入下列物質(zhì)，對物質(zhì)，對發(fā)酵速率有什么影響？請簡要說明其原因。（1）碘代乙酸，（2）ATP，（3）ADP+無機(jī)磷，（4）NaF。 碘代乙酸是磷酸甘油醛脫氫酶的抑制，NaF是烯醇化酶的抑制劑，ATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。所以（1）、（2）和（4）都降低發(fā)酵速率。ADP和無機(jī)磷可提高磷酸果糖激酶的活性，從而提高發(fā)酵速率。為什么呼吸作用是一個(gè)多步驟的過程而不是葡萄糖的直接氧化？ 葡萄糖的直接氧化就相當(dāng)燃燒，能量會突然以熱的形式全部釋放出來。對植物而言，突然全部釋放出這樣多的能量是一種浪費(fèi)。所以，植物通過多步驟的氧化作用使能量分為一小份一小份地釋放，并能立即用于其他過程，比如用于合成ATP分子，從而防止了能量的浪費(fèi)。一分子葡萄糖通過糖酵解和TCA環(huán)的途徑完全氧化時(shí)，（1）可以產(chǎn)生多少分子ATP？（2）葡萄糖完全氧化成CO2和H2O時(shí)，△G0′＝－mol。細(xì)胞內(nèi)ATP水解的△G0′＝－mol。葡萄糖氧化所釋放的能量有多少（%）以ATP形式被貯藏起來？（3）其余的能量到哪里去了？ （1）36分子，（2）38%，（3）以熱的形式釋放。小籃子法測定萌發(fā)的小麥種子呼吸強(qiáng)度，以Ba（OH）2吸收呼吸時(shí)放出的CO2種子重5g，反應(yīng)進(jìn)行20分鐘，（OH）2，用去草酸18ml，空白滴定用去草酸20 ml，計(jì)算萌發(fā)小麥種子的呼吸強(qiáng)度。小麥種子呼吸強(qiáng)度（鮮重小時(shí)）＝=（mgCo2/gFWh）長時(shí)間的無氧呼吸為何會使植物受傷死亡？長時(shí)間的無氧呼吸會使植物受傷死亡的原因：第一，無氧呼吸產(chǎn)生酒精，酒精使細(xì)胞質(zhì)的蛋白質(zhì)變性；第二，因?yàn)闊o氧呼吸利用每摩爾葡萄糖產(chǎn)生的能量很少，相當(dāng)于有氧呼吸的百分之幾（約8%），植物要維持正常的生理需要，就要消耗更多的有機(jī)物，這樣，植物體內(nèi)養(yǎng)料耗損過多；第三，沒有丙酮酸氧化過程，許多由這個(gè)過程的中間產(chǎn)物形成的物質(zhì)就無法繼續(xù)合成。作物受澇死亡，主要原因就在于無氧呼吸時(shí)間過久。機(jī)械損傷會顯著加快植物組織呼吸速率的原因何在？機(jī)械損傷會顯著加快組織的呼吸速率，其理由如下：第一，原來氧化酶與其底物在構(gòu)造上是隔開的，機(jī)械損傷使原來的間隔破壞，氧氣供應(yīng)充足，酚類化合物就迅速地被氧化；第二，細(xì)胞被破壞后，底物與呼吸酶接近，于是正常的糖酵解和氧化分解以及PPP代謝加強(qiáng)；第三是機(jī)械損傷使某些細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚鸂顟B(tài)，以形成愈傷組織去修補(bǔ)傷處，這些生長旺盛的細(xì)胞的呼吸速率就比原來休眠或成熟組織的呼吸速率快得多。呼吸作用于生理功能有哪些？ 呼吸作用生理意義如下：（1）呼吸作用提供植物生命活動所需要的大部分能量。植株對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收和運(yùn)輸，有機(jī)物的運(yùn)輸和合成，細(xì)胞的分裂和伸長等等，無一不需要能量。（2）呼吸過程為其他化合物合成提供碳架。呼吸過程產(chǎn)生的一系列的中間產(chǎn)物，是進(jìn)一步合成植物體內(nèi)各種重要化合物（蛋白質(zhì)、脂肪、核酸）的原料。（3）呼吸作用與抗病性有關(guān)，旺盛的呼吸作用可以把病原菌分必的毒素氧化分解為二氧化碳和水或轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。另外，呼吸過程中還可心產(chǎn)生一些對病菌有毒的物質(zhì)，如酚類化合物。呼吸代謝的多條途徑對植物生存有何適應(yīng)意義？ 植物代謝受基因的控制，而代謝（包括過程、產(chǎn)物等）又對基因表達(dá)具控制作用，基因在不同時(shí)空的有序即表現(xiàn)為植物的生長發(fā)育過程，高等植物呼吸代謝的多條途徑（不同底物、呼吸途徑、呼吸鏈及末端氧化等）使其能適應(yīng)變化多端的環(huán)境條件。如植物遭病菌浸染時(shí)，PPP增強(qiáng)，以形成植保素，木質(zhì)素提高其抗病能力，又如水稻根在淹水缺氧條件下，乙醇酸氧化途徑和與氧親和力高的細(xì)胞色素氧化酶活性增強(qiáng)以保持根 的正常生理功能（任舉二例說明）。試從不同底物呼吸途徑呼吸鏈和末端氧化舉出呼吸代謝途徑各三條。呼吸作用可利用不同的底物如糖、蛋白質(zhì)、脂肪等。經(jīng)不同的呼吸途徑如無氧條件下的形成酒精或乳酸；有氧條件下EMPTCA、PPP、乙醛酸循環(huán)，乙醇酸途徑以及不同的呼吸鏈如NADH鏈、FADH鏈，抗氰呼吸鏈等，不同的末端氧化酶如細(xì)胞色素氧化酶，抗氰氧化酶，多酸氧化酶，黃酶等。以形成不同的產(chǎn)物、構(gòu)成不同的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)變化多端的環(huán)境，從而利于植物的生長發(fā)育和種的繁衍。（回答問題時(shí)應(yīng)得上述論點(diǎn)有機(jī)聯(lián)系加以說明）1呼吸作用和光合作用之間的相互依存關(guān)系表現(xiàn)在哪些方面？光合作用和呼吸作用是相互依存、共處于一個(gè)統(tǒng)一中的，沒有光合作用提供的有機(jī)物，就不可能有呼吸作用，如果沒有呼吸作用；光合過程也無法完成，兩者相互依存的關(guān)系如下：（1）光合作用所需的ADP和NADP+與呼吸作用所需的ADP和NADP+（PPP途徑所需）是相同的，共用的。（2）光合作用的碳循環(huán)與呼吸作用的戊糖磷酸途徑基本上是可逆反應(yīng)關(guān)系，它們的中間產(chǎn)物同樣是三碳糖（磷酸甘油醛）、四碳糖（磷酸赤蘚糖）、五碳糖（磷酸核糖、磷酸核酮糖、磷酸木酮糖）、六碳糖（磷酸果糖、磷酸葡萄糖）及七碳糖（磷酸景天庚酮糖）等，許多糖類是可以交替使用的。（3）光合釋放的O2可供呼吸利用，而呼吸作用釋放的CO2亦能為光合作用所同化。1線粒體的超微結(jié)構(gòu)是如何適應(yīng)其呼吸作用這一特定功能的？ （1）線粒體具雙層膜，外膜平滑透性比內(nèi)膜高，內(nèi)膜具高度選擇性，保持線粒體內(nèi)代謝的正常運(yùn)行；（2）內(nèi)膜里面的腔為克 可溶性蛋白質(zhì)的襯質(zhì)，TCA環(huán)酶等聚集于此， 此外不含少量DNA、RNA；（3）內(nèi)膜內(nèi)褶形成嵴以擴(kuò)大面積，增大電子傳遞附著的表面，嵴的數(shù)目隨呼吸的增強(qiáng)而增多； （4）內(nèi)膜內(nèi)則例具帶柄的顆粒，為實(shí)現(xiàn)氧化磷酸化的酶等。1磷酸戊糖途徑與EMPTCA途徑相比有何不同？ 第一、磷酸戊糖途徑中脫氫酶的輔酶是NADP+而非NAD+，生成物是NADPH而非NADH。 第二、磷酸戊糖途徑中無底物水平磷酸化，所以無ATP生成，而有無機(jī)磷酸的生成物。 第三、葡萄糖直接氧化成葡萄糖酸等有機(jī)羧酸。 第四、在戊糖途徑中有戊糖磷酸酯的互變，而EMPTCA無，這種相互轉(zhuǎn)變與光合碳循環(huán)相對映，稱氧化的戊糖循環(huán)。戊糖是合成核苷酸的原料。1呼吸作用是怎樣影響植物的水分收收，礦質(zhì)營養(yǎng)等生理活動的？ （1）呼吸作用促進(jìn)礦質(zhì)吸收，降低根細(xì)的滲透勢和水勢，利用于根系滲透吸水。 （2）呼吸作用提供的中間活性物質(zhì)和ATP等 載體蛋白的形成、變構(gòu)、旋轉(zhuǎn)等促進(jìn)對礦質(zhì)元素的吸收。 （3）呼吸作用提供的ATP開動質(zhì)膜上的質(zhì)子泵造成膜內(nèi)外動力勢差，趨動礦質(zhì)的吸收。 （4）呼吸作用促進(jìn)根系的生長發(fā)育，不斷“追逐”和吸收水吧。1呼吸作用對農(nóng)業(yè)實(shí)踐有何重要作用？ 呼吸作用對農(nóng)業(yè)實(shí)踐中的意義，可從兩個(gè)方面來說明。（1） 在作物栽培中，許多農(nóng)業(yè)措施都是為了保證呼吸作用的正常進(jìn)行而制訂的，如浸種催芽中要定時(shí)澆水和翻堆；秧田的濕潤灌溉；旱作的中耕松土……（2） 種子、果蔬的貯藏與呼吸作用息息相關(guān)，如在種子貯藏中必須注意種子的安全含水量，并要降低溫度，以降低呼吸作用，延長種子的貯藏時(shí)間；又如果實(shí)和蔬菜的貯藏中要晝避免機(jī)械損傷的基礎(chǔ)上，控制溫度、濕度和空氣三條件，以降低呼吸作用對有機(jī)物質(zhì)的消耗，使果實(shí)和蔬菜保持色、得、味和新鮮狀態(tài)。有的果實(shí)具有呼吸躍變現(xiàn)象，控制溫度和CO2濃度抑制呼吸，延緩呼吸躍變出現(xiàn)的時(shí)間，增加果實(shí)貯藏時(shí)間。1為什么種子入倉時(shí)間的含水量不能超過其臨介含水量？種子含水量超過臨介含水量，種子內(nèi)出現(xiàn)自由水，使蛋白質(zhì)水含酶活化，呼吸速率提高，消耗種子內(nèi)貯藏物，產(chǎn)生呼吸熱提高庫溫，進(jìn)一步促進(jìn)呼吸作用，使種子變質(zhì)。種子含水量增高，空氣相對濕度相應(yīng)增大，附于種子表面的微生物滋生繁衍，使種子霉變。只有在安全含水量范圍內(nèi)，種子中只有束縛水，空氣相對濕度低，抑制呼吸等生化反應(yīng)和微生物滋生，種子可安全貯藏。1白天在實(shí)驗(yàn)室測定植物莖葉的呼吸速率會受到什么影響？如何解決？白天在實(shí)驗(yàn)室測植物莖葉的呼吸速率，由于有光綠色即分仍可進(jìn)行光合作用，同化CO2并釋放O2，因而會干擾測定結(jié)果。因此，應(yīng)用黑布等遮光，消除光合作用影響的條件下來測定莖葉的呼吸作用。1，為什么？如果將種浸入水中，為什么？大麥種子的胚乳內(nèi)含淀粉，水解后形成糖，以糖為呼吸底物，其呼吸商為1，故大麥