4.3　名校考研真题详解

一、名词解释

1．氧化磷酸化[厦门大学2014研]

答：氧化磷酸化是指在真核细胞的线粒体或细菌中，物质在体内氧化时释放的能量供给ADP与无机磷合成ATP的偶联反应。氧化磷酸化作用在线粒体中发生，参与氧化及磷酸化的体系以复合体的形式分布在线粒体的内膜上，构成呼吸链，又称电子传递链，其功能是进行电子传递、H^＋传递及氧的利用，产生H₂O和ATP。

2．光合磷酸化[河北大学2005研；湖南农业大学2012研]

答：光合磷酸化是指由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。光合磷酸化是植物叶绿体的类囊体膜或光合细菌的载色体在光下催化腺二磷（ADP）与磷酸（Pi）形成腺三磷（ATP）的反应，有两种类型：循环式光合磷酸化和非循环式光合磷酸化。

3.CO₂补偿点[兰州大学2011研]

答：CO₂补偿点是指植物光合作用吸收的CO₂量与呼吸作用和光呼吸释放的CO₂量达到动态平衡时环境中的CO₂浓度。不同植物的CO₂补偿点不同，一般C₄植物的CO₂补偿点比C₃植物低。

4．双光增益效应[兰州大学2011研]

答：双光增益效应是指红光和远红光一并照射促进光合效率的现象。红降现象和双光增益效应表明，光合作用是由两个光化学反应联合完成的：吸收红光的光系统Ⅱ（PSⅡ）和吸收远红光的光系统Ⅰ（PSⅠ）。这两个光系统以串联的方式协同作用完成光合作用的光反应过程。

5．红降现象[湖南农业大学2010研]

答：光合作用的光子波长大于685nm时，虽然仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降（量子产额是指吸收一个光子后放出的氧分子数目），这种现象称为红降现象。红降现象的产生是由希尔反应的热力学决定的。

6．光呼吸[湖南农业大学2010研]

答：光呼吸又称C₂光呼吸碳氧化循环，是指在光照条件下，绿色细胞以光合作用的中间产物为底物而发生的吸收O₂和释放CO₂的过程。光呼吸本质是Rubisco具有催化RuBP发生羧化或加氧反应的双重活性，当Rubisco催化加氧反应而引发一系列反应时，就表现出叶片在光照下消耗O₂和释放CO₂。光呼吸由叶绿体、过氧化物体和线粒体3种细胞器协同完成整个过程，产生多种2C的中间产物。

二、选择题

1．光能通过什么作用转化为化学能？（　　）[厦门大学2009研]

A．呼吸作用

B．化能合成作用

C．光合作用

D．异化作用

【答案】C

【解析】A项，呼吸作用是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程。B项，化能合成作用是指自然界的某些微生物，以二氧化碳为主要碳源，以无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质，并通过氧化外界无机物获得生长所需要的能量的过程。D项，异化作用即生物的分解代谢，是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。呼吸作用是异化作用中重要的过程。

2．（多选）高等植物CO₂光合同化途径有（　　）。[西南大学2007研]

A．C₄途径

B．卡尔文循环

C．光合磷酸化

D．景天酸代谢

E．三羧酸循环

【答案】ABD

【解析】各种高等植物同化CO₂的生化途径有所不同，根据CO₂固定的最初产物及碳代谢的特点分为3类：C₃途径（卡尔文循环）、C₄途径和景天酸代谢（CAM）途径。C项，光合磷酸化是指由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程，发生在光反应阶段。D项，三羧酸循环是呼吸作用过程中的一步。

三、填空题

1．光合作用中淀粉的形成是在  形成的，蔗糖的合成是在  中进行的。[湖南农业大学2012研]

【答案】叶绿体基质；细胞质

【解析】叶绿体基质含有还原CO₂与合成淀粉的全部酶系，是形成淀粉的场所。叶绿体被膜上有多种转运蛋白，将光合中间产物磷酸丙糖运送至细胞质，在细胞质中，经过一系列转化合成蔗糖。

2．光合电子传递链位于  膜上，呼吸电子传递链位于  膜上。[湖南农业大学2011研]

【答案】叶绿体类囊体；线粒体内

【解析】光合电子传递链的载体位于叶绿体类囊体膜上，将来自于水的电子传递给NADP^＋，是一个吸热的过程；呼吸电子传递链中的载体位于线粒体内膜，将NADH和FADH₂的电子传递给氧，释放出的能量用于ATP的合成。

四、简答题

1．什么是光能利用率？如何提高植物的光能利用率？[湖南农业大学2011研]

答：（1）光能利用率是指作物生育期内，通过光合作用储存的化学能占投射到这一面积上的日光能的百分比。

（2）提高植物的光能利用率的方法如下：

①延长光合时间，增加光照强度

a．提高复种指数；b．延长生育期；c．补充人工光照。

②增加光合面积

a．合理密植

合理密植就是使作物群体得到合理发展，使之有最适的光合面积，最高的光能利用率，并获得最高收获量的种植密度。

b．改善株型

株型紧凑的品种，叶片较直立，反射光损失小；株型披散的品种，叶片较平展，反射光损失大。

c．间种套种

按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植不同种类的植物。

③提高光合效率

a．增加温度：植物一般在25～30℃最适宜进行光合作用。温度过高或过低影响酶的活性。

b．提供适量的水分。

c．提供适量的矿质元素：N、P、K、Mg等矿质元素与光合作用关系密切。

d．适当增加二氧化碳浓度。

空气中CO₂浓度相对较低，若只靠空气中CO₂本身的浓度所造成的扩散作用满足不了CO₂的需求，在实际生产中，促进作物的通风透光；施用农家肥料，增加土壤中微生物的数量，分解有机物；使用植物秸秆以及使用含碳肥料能增加二氧化碳浓度，提高光和效率。

e．降低光呼吸。

2．植物如何将光能转化为生物能？[厦门大学2011研]

答：生物能是以生物为载体将太阳能以化学能形式贮存的一种能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，光合作用的过程如下：

（1）光反应

光反应在叶绿体的类囊体膜上进行，由光合色素吸收和聚集光能，激发反应中心色素分子，发生光化学反应，经过一系列电子传递，将光能转换为活跃的化学能用于还原NADP^＋成为NADPH；同时，偶联发生光合磷酸化，形成ATP，二者合称为同化力。

（2）碳反应

碳反应是在叶绿体基质中，利用ATP与NADPH储存的能量（即同化力），经一系列酶促反应，催化CO₂还原为稳定的糖类，此为CO₂同化的过程。各种高等植物同化CO₂的生化途径有所不同，根据CO₂固定的最初产物及碳代谢的特点分为3类：C₃途径、C₄途径和景天酸代谢途径。

3．简述C₃植物光合作用过程的三大步骤及每个步骤的作用。[厦门大学2009研]

答：C₃植物光合作用过程分为羧化、还原和再生3个步骤，每个步骤的作用如下：

（1）羧化反应

CO₂必须羧化固定成羧酸才能被还原，羧化阶段完成了从无机物向有机物的转化。

羧化反应的过程：在酶催化下，5C的核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP）结合羧化1个分子CO₂，生成不稳定的中间产物快速水解成2个分子3C的3-磷酸甘油酸（3-PGA），即卡尔文循环中第1个稳定的中间产物。

（2）还原反应

光合作用光反应中形成的ATP和NADPH携带的能量经过羧化反应和还原反应转储于糖类中，完成了光合作用的储能过程。

还原反应的过程：3-PGA在酶的催化下消耗1个分子ATP，变为1,3-二磷酸甘油酸（DPGA），随后又被NADPH还原为甘油醛-3-磷酸（GAP），即CO₂的还原阶段。GAP可异构为磷酸二羟丙酮（DHAP），二者统称为磷酸丙糖。磷酸丙糖是叶绿体中光合碳同化的重要产物。

（3）RuBP再生

从GAP经历3-、4-、5-、6-、7-碳糖的一系列反应再生成RuBP的过程，称为RuBP的再生阶段。RuBP再生可以保持接收CO₂，维持卡尔文循环继续运转。

四、论述题

1．在高温、强光、低CO₂浓度和干旱的条件下，为什么C₄植物的光合速率比C₃植物的高？[湖南农业大学2012研]

相关试题：为什么说C₄植物是低光呼吸植物？[厦门大学2007]

答：C₄循环具有浓缩CO₂和减少水分散失的特点，在高温、强光、低CO₂浓度和干旱的条件下，C₄植物的光合速率比C₃植物的高。

（1）C₄光合碳代谢途径适应低浓度CO₂和强光的机理

PEP羧化酶对CO₂的亲和力远远高于Rubisco，PEP羧化酶对CO₂的K_m值为7μmol/L，而Rubisco为450μmol/L。PEP羧化酶对CO₂的高亲和性使植物在低CO₂条件下也能进行有效的吸收。维管束鞘细胞中苹果酸的脱羧反应，使维管束鞘细胞内的CO₂浓度大大增高，更有效地抑制Rubisco的加氧反应，从而避免光呼吸的浪费，提高卡尔文循环的固碳效率。

（2）C₄光合碳代谢途径适应干旱的机理

由于PEP羧化酶的高亲和性，使C₄植物可以在高温下进行正常光合作用的同时减少气孔开放，避免水分散失。

（3）C₄光合碳代谢途径适应高温的机理

C₄光合碳代谢途径的运转需要消耗额外的能量，每固定1个分子CO₂需要消耗5个分子ATP和2个分子NADPH。C₄光合碳代谢途径的这种高能需求，使C₄植物比拥有单纯卡尔文循环的C₃植物在高光照下能够更好地进行光合作用，提高光合系统对高光照的耐受能力，从而使C₄植物对高光照的环境具有更强的适应性。

2．什么是温室效应？从叶片解剖结构和CO₂同化过程两个方面比较C₃植物和C₄植物对温室效应的调节作用。[中国海洋大学2010研]

答：（1）温室效应的含义

温室效应，又称花房效应，是指由于现代化工业社会人类向大气中排入的CO₂等吸热性强的温室气体逐年增加，使太阳短波辐射到达地面，地表受热后向外放出的大量长波热辐射线被大气吸收，导致地球表面类似于栽培农作物的温室，温度升高的效应。

（2）从叶片解剖结构方面比较

C₃植物只有叶肉细胞中含有叶绿体，维管束不含叶绿体，光反应和暗反应都是在叶肉细胞中进行。C₄植物叶肉细胞中含有叶绿体，能进行光发应，通过C₄途径固定CO₂。C₄植物的维管组织周围有发达的维管束鞘细胞，形成花环结构，维管束鞘细胞含有叶绿体，叶绿体较多、较大，不含类囊体，不能够进行光反应，能进行暗反应。维管束鞘细胞的叶绿体没有或有少量基粒，其积累淀粉的能力远远超过叶肉细胞的叶绿体。

（3）从CO₂同化过程方面比较

①C₃植物与C₄植物在光反应阶段完全相同，都通过光反应产生O₂、NADPH和ATP，为暗反应阶段提供同化力和ATP，但是暗反应途径不一样。

②C₃植物暗反应的场所是叶肉细胞的叶绿体，途径是C₃途径。C₄途径比C₃途径多了一个独特的固定CO₂的途径，C₄植物固定CO₂的最初产物是草酰乙酸（4碳化合物），因此这条途径称为C₄途径。

③C₄植物中CO₂的同化是在叶肉细胞与维管束鞘细胞的协同作用下完成的。C₄植物能固定低浓度的CO₂，C₃植物却不能固定低浓度的CO₂。C₄循环具有浓缩CO₂和减少水分散失的特点，固碳效率较高。同时C₄植物光合产物的运输速率比C₃植物相对较快，光合效率高。