光合作用常见考点深度解析:考研必备知识精讲
光合作用是植物生理学的核心内容,也是考研的必考点。从光反应到暗反应,从卡尔文循环到光合色素,这一系列知识点不仅考察基础理论,还涉及实际应用。本文将结合考研真题风格,解析3-5个高频问题,帮助考生突破难点,轻松掌握核心考点。
问题2:光反应阶段产生的ATP和NADPH如何用于暗反应?
光反应阶段产生的ATP和NADPH是暗反应的“燃料”,二者通过特定机制驱动碳固定。ATP通过叶绿体内膜上的腺苷三磷酸转运蛋白(ATP synthase)运输至类囊体腔,再通过磷酸甘油酸穿梭系统或苹果酸穿梭系统进入基质;NADPH则直接通过核苷酸转运营养蛋白(NADP+-translocase)转运。在暗反应中,ATP水解供能,使磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)脱羧形成磷酸甘油酸(PGA),此过程需消耗1个ATP;NADPH则作为还原剂,将固定后的碳骨架还原为糖类,每还原1分子甘油醛-3-磷酸(G3P)需要2个NADPH。值得注意的是,部分NADPH会用于修复光反应中受损的电子传递链,形成“代谢偶联”机制,确保光合系统II的持续运转。
问题3:影响光合速率的环境因素有哪些?如何协调响应?
光合速率受光照强度、CO2浓度、温度等多种环境因素调控。光照强度通过光饱和点(光补偿点以上的平台期)和光抑制点(强光下Rubisco失活)呈现非线性响应;CO2浓度通过羧化效率和氧ase竞争机制影响碳固定;温度则通过酶活性(最适温度前上升,超过后下降)和光化学反应速率协同作用。植物通过“三重响应”机制协调环境适应:当CO2浓度升高时,气孔导度增加;光照增强时,叶绿素含量和Rubisco活性同步提升;高温胁迫下,热激蛋白会稳定电子传递链。例如,玉米在高温下会启动C4途径替代卡尔文循环,既避免Rubisco高温失活,又减少光呼吸损失,这种适应性策略是长期自然选择的结果。
在复习时,建议考生结合图表理解代谢过程,用“关键词串联法”记忆反应物与产物(如“PEP→OAA→CO2→G3P”),并通过“反推法”检验知识点掌握程度。例如,若Rubisco活性降低,碳固定速率会如何变化?答案必然是下降,此时可进一步思考原因(如低温抑制酶活性或CO2浓度不足导致氧ase竞争)。这种逆向思维能快速构建知识网络,应对开放性考题。