2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物化學(xué)光合作用的機(jī)理探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在高等植物的葉綠體中，負(fù)責(zé)吸收藍(lán)紫光和紅光，并將光能傳遞給反應(yīng)中心的色素是（）。A.葉綠素bB.類胡蘿卜素C.捕光復(fù)合體D.細(xì)胞色素2.光系統(tǒng)II（PSII）反應(yīng)中心色素P680+接受電子后，其再生主要依賴于（）。A.NADPH的還原作用B.水的光解C.ATP的水解D.質(zhì)體醌的傳遞3.在光合作用中，ATP合成酶催化ATP合成所在的場(chǎng)所是（）。A.葉綠體基質(zhì)B.類囊體膜C.細(xì)胞質(zhì)溶膠D.內(nèi)膜系統(tǒng)4.下列哪種分子是光系統(tǒng)I（PSI）反應(yīng)中心的核心電子受體？（）A.P700B.FADH2C.NADP+D.還原型細(xì)胞色素c5.C3植物進(jìn)行光合作用時(shí)，CO2固定的主要場(chǎng)所是（）。A.類囊體膜B.細(xì)胞質(zhì)溶膠C.葉綠體基質(zhì)D.維管束鞘細(xì)胞6.PEP羧化酶是哪種光合作用碳途徑的關(guān)鍵酶？（）A.C3途徑B.C4途徑C.CAM途徑D.光呼吸途徑7.維管束鞘細(xì)胞是哪種光合作用碳途徑特有的細(xì)胞類型？（）A.C3途徑B.C4途徑C.CAM途徑D.光呼吸途徑8.將無(wú)機(jī)碳（CO2）轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳（如糖類）的過(guò)程稱為（）。A.光反應(yīng)B.暗反應(yīng)C.水解反應(yīng)D.氧化反應(yīng)9.光合作用中產(chǎn)生的氧氣來(lái)源于（）。A.NADPH的氧化B.水的裂解C.CO2的固定D.ATP的分解10.能夠利用夜間儲(chǔ)存的CO2進(jìn)行光合作用的碳途徑是（）。A.C3途徑B.C4途徑C.CAM途徑D.光呼吸途徑二、填空題（每空1分，共15分）1.光合作用的光反應(yīng)階段主要發(fā)生葉綠體的______上的光能吸收和轉(zhuǎn)換過(guò)程。2.捕光復(fù)合體（LHC）的主要功能是捕獲光能并將其傳遞給______。3.水的光解反應(yīng)在光系統(tǒng)II中發(fā)生，產(chǎn)生的電子、質(zhì)子和氧氣分別用于______、______和______。4.連接光反應(yīng)和暗反應(yīng)的分子是______和______。5.卡爾文循環(huán)中，CO2被固定形成______，該物質(zhì)隨后被還原生成______。6.在C4途徑中，CO2的第一個(gè)受體是______。7.RuBisCO是卡爾文循環(huán)中一種重要的______酶，它催化______和______的反應(yīng)。8.光呼吸作用通常在光照強(qiáng)、溫度高的條件下較為活躍，其最終產(chǎn)物之一是______。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.光系統(tǒng)（Photosystem）2.質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)（ProtonMotiveForce）3.碳同化（CarbonFixation）4.C4途徑（C4Pathway）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述光系統(tǒng)II中電子傳遞鏈的順序及最終電子受體。2.簡(jiǎn)述ATP合酶如何利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)合成ATP。五、論述題（每題7分，共14分）1.試述光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的相互聯(lián)系。2.比較C3植物和C4植物在CO2固定機(jī)制上的主要區(qū)別及其生理意義。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.C6.B7.B8.B9.B10.C二、填空題1.類囊體膜2.反應(yīng)中心3.電子傳遞、質(zhì)子積累、氧氣釋放4.ATP、NADPH5.3-磷酸甘油酸（3-PGA）、甘油醛-3-磷酸（G3P）6.磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）7.加氧/羧化、3-磷酸甘油酸（3-PGA）、磷酸甘油酸（PGA）8.乙醇酸（或O2）三、名詞解釋1.光系統(tǒng)（Photosystem）：葉綠體內(nèi)負(fù)責(zé)光能吸收和轉(zhuǎn)換的蛋白質(zhì)-色素復(fù)合體，分為光系統(tǒng)I（PSI）和光系統(tǒng)II（PSII），它們是光反應(yīng)的核心結(jié)構(gòu)，能將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。2.質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)（ProtonMotiveForce）：指葉綠體類囊體膜內(nèi)外由于質(zhì)子（H+）濃度梯度和電位差形成的潛在能量，由光反應(yīng)中水的光解和ATP合成驅(qū)動(dòng)形成，用于驅(qū)動(dòng)ATP合酶合成ATP。3.碳同化（CarbonFixation）：指光合作用暗反應(yīng)階段，將大氣中無(wú)機(jī)形式的二氧化碳（CO2）轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物（如糖類）的過(guò)程，主要在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。4.C4途徑（C4Pathway）：一種二氧化碳固定途徑，某些植物（如玉米、sugarcane）通過(guò)獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)和生化途徑（PEP羧化酶固定CO2形成C4酸，然后在維管束鞘細(xì)胞中釋放CO2進(jìn)入卡爾文循環(huán)），提高了光合效率和耐熱、耐旱性。四、簡(jiǎn)答題1.光系統(tǒng)II（PSII）中電子傳遞鏈的順序及最終電子受體：PSII吸收光能，將水分解產(chǎn)生電子、質(zhì)子和氧氣。這些電子經(jīng)過(guò)質(zhì)體醌（PQ）傳遞，然后傳遞給細(xì)胞色素復(fù)合體（Cytb6f復(fù)合體），再由質(zhì)體藍(lán)素（PC）將電子傳遞給光系統(tǒng)I（PSI）。在PSI中，電子再次被光能激發(fā)，最終傳遞給NADP+，生成NADPH。電子傳遞鏈的順序大致為：水→P680+→PQ→Cytb6f→PC→P700+→NADP+。最終電子受體是NADP+。2.ATP合酶如何利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)合成ATP：ATP合酶（CF1-CF0復(fù)合體）位于葉綠體類囊體膜上。質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)（由光反應(yīng)積累的膜間隙高濃度H+和基質(zhì)低濃度H+形成）驅(qū)動(dòng)膜間隙的質(zhì)子順濃度梯度通過(guò)CF0部分流回基質(zhì)。質(zhì)子的流動(dòng)攜帶動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)CF1部分的γ亞基旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)能量被利用來(lái)催化ATP合成：ADP+Pi→ATP。五、論述題1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的相互聯(lián)系：光反應(yīng)和暗反應(yīng)是光合作用的兩個(gè)緊密相連的階段，共同完成將光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化學(xué)能（有機(jī)物）的過(guò)程。光反應(yīng)發(fā)生在類囊體膜上，利用光能將水分解，產(chǎn)生ATP和NADPH這兩種高能磷酸化合物，同時(shí)釋放氧氣。暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)）發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，其核心任務(wù)是將CO2固定并還原成糖類。暗反應(yīng)所需的ATP（提供能量）和NADPH（提供還原力）正是由光反應(yīng)產(chǎn)生的。反之，暗反應(yīng)消耗掉ATP和NADPH，產(chǎn)生的ADP和NADP+則被運(yùn)回類囊體膜，在光反應(yīng)中再被用來(lái)合成ATP和NADPH。因此，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供驅(qū)動(dòng)力（能量和還原力），暗反應(yīng)消耗光反應(yīng)的產(chǎn)物并補(bǔ)充其反應(yīng)物，兩者構(gòu)成一個(gè)完整的能量轉(zhuǎn)換和碳固定循環(huán)，缺一不可。2.比較C3植物和C4植物在CO2固定機(jī)制上的主要區(qū)別及其生理意義：*主要區(qū)別：*CO2固定起始場(chǎng)所：C3植物在葉肉細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中直接固定CO2（RuBisCO催化）；C4植物首先在葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中固定CO2，生成C4酸，然后在維管束鞘細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中釋放CO2再進(jìn)行固定。*關(guān)鍵酶：C3植物主要依賴RuBisCO；C4植物葉肉細(xì)胞含有高活性的PEP羧化酶（固定CO2），維管束鞘細(xì)胞含有高活性的RuBisCO。*中間產(chǎn)物：C3植物卡爾文循環(huán)起始產(chǎn)物是3-PGA；C4植物起始產(chǎn)物是C4酸（如磷酸烯醇式丙酮酸莽草酸途徑中的磷酸烯醇式丙酮酸磷酸）。*解剖結(jié)構(gòu)：C4植物通常具有Kranz結(jié)構(gòu)（維管束鞘細(xì)胞周圍有2-3層葉肉細(xì)胞），而C3植物沒有。*光呼吸：C3植物進(jìn)行光呼吸作用，C4植物的光呼吸通常被抑制或大大減少。*生理意義：*C3途徑：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)環(huán)境范圍廣，但在高溫、強(qiáng)光、干旱條件下，高