为了探究空间搭载对植物光合作用的影响,研究人员以粳稻东农416(DN416)为材料,进行了系列研究。请回答问题:
(1)水稻叶肉细胞中叶绿体 上的色素能够捕获光能,这些能量经过转换,最终储存为 。
(2)研究人员将DN416的种子空间搭载12天后,返回地面在原环境中种植,测定其幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs,气孔张开的程度)和叶绿素含量的变化,结果如下表。
①气孔导度的变化主要影响光合作用 反应阶段,影响该反应的外部因素,除CO2浓度外还包括 ;内部因素包括 。
②表中数据显示 ,说明空间搭载抑制光合作用的光反应和暗反应,从而降低了DN416的净光合速率。
(3)为探究空间搭载后叶绿素含量变化影响DN416光合作用的机制,研究人员做了进一步检测。
①光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物,具有吸收、传递和转化光能的作用,包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。如图所示,PSⅡ中的光合色素吸收光能后,一方面将______分解为氧气和H+,同时产生的电子经传递,可用于NADP+和H+结合形成_______。另一方面,在ATP酶的作用下,__________浓度梯度提供分子势能,促使ADP与Pi反应形成ATP。
②叶绿素荧光参数是描述植物光合作用状况的数值,Fo反映叶绿素吸收光能的能力,Fv/Fm反映PSⅡ的电子传递效率。研究人员测定了(2)中不同组别的叶绿素荧光参数,发现实验组中Fo和Fv/Fm均比对照组低,说明________。
(4)研究人员同时研究了空间搭载对粳稻东农423(DN423)光合作用的影响,发现其光合速率明显提升。这与DN416的研究结果相反,原因可能是空间搭载对水稻光合作用的影响与不同品种间________的差异密切相关。
(1)类囊体膜 糖类等有机物中稳定的化学能
(2) ①暗 温度、光照 酶、pH、ATP量、等
②空间搭载后DN416的Pn、Gs和叶绿素含量均明显降低
(3) ①水 NADPH H+
②DN416叶绿素含量的减少,降低了光能的吸收和转化效率,进而降低光合作用速率。
(4)基因型
光合作用过程:
1、光合作用的概念:
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解:
3、光合作用的总反应式及各元素去向
(1)光合作用过程图:
氮能够提高光合作用的效率的原因是:氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所:光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行;光合作用的第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
(2)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体,能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中;而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,维管束鞘细胞不含叶绿体。
(3)影响光合作用强度的条件:温度、CO2浓度、光照强度、叶片面积等。
(4)光合细菌:利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌,是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
项目 | 光反应(准备阶段) | 暗反应(完成阶段) |
场所 | 叶绿体的类囊体薄膜上 | 叶绿体的基质中 |
条件 | 光、色素、酶、水、ADP、 Pi |
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5 |
物质变化 | ![]() |
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能量的变化 | 光能转变成ATP中活跃的化学能 | ATP中活跃的化学能转变成(CH2O)中稳定的化学能 |
相互联系 | 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 |
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