資源簡介

(共70張PPT)
不同生物固定二氧化碳的方式比較
專題突破2
說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。
課標(biāo)要求
考情分析
不同生物固定二氧化碳的方式比較 2023·湖南·T17　2021·遼寧·T22　2021·天津·T15　2021·全國乙·T29
典例示范
某研究小組在研究小麥、玉米和蘆薈的光合作用時(shí)，分別測得三種植物一晝夜CO2吸收速率的變化量，結(jié)果如圖1：
(1)圖1中小麥在10～12 h光合作用速率下降的原因是_________________________________
______________________________。
溫度過高，植物蒸騰作用失水過多導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度下降，CO2吸收減少
典例示范
(2)據(jù)圖1判斷蘆薈在10～16 h光合作用速率_____(填“是”或“不是”)0。
不是
典例示范
(3)小麥進(jìn)行暗反應(yīng)時(shí)，CO2被C5固定后，形成C3，但科學(xué)家在研究玉米等原產(chǎn)在熱帶地區(qū)綠色植物的光合作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，這類植物固定CO2時(shí)，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個(gè)碳原子的有機(jī)物(C4)中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，科學(xué)
家將這類植物叫作C4植物，將其特有的固定CO2的途徑叫作C4途徑；此類作物沒有“光合午休”的現(xiàn)象。而像小麥等僅有C3參與CO2固定的植物叫作C3植物，將其固定CO2的途徑叫作C3途徑。
典例示范
若用14C標(biāo)記大氣中的CO2，則小麥植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為_______________________；玉米植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為_________________
_________________。
→14C3→(14CH2O)
14CO2→14C3→(14CH2O)
14CO2→14C4→14CO2
典例示范
(4)請據(jù)圖2比較C3、C4植物的結(jié)構(gòu)并完
善表格。
大
細(xì)胞類別 C3植物 C4植物
維管束 鞘細(xì)胞 形態(tài) 小 ①____
葉綠體 無 有，但無基粒或基粒發(fā)育不良
典例示范
細(xì)胞類別 C3植物 C4植物
葉肉 細(xì)胞 排列 柵欄組織、海綿組織 部分葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞形成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)
葉綠體 ②____ 有，但不能進(jìn)行暗反應(yīng)
有
典例示范
(5)C3途徑的CO2固定是通過Rubisco來實(shí)現(xiàn)的；C4途徑的CO2固定是通過PEP羧化酶催化完成的，PEP羧化酶催化CO2連接到PEP上，形成四碳酸。這兩種酶對CO2的親和力不同，PEP羧化酶對CO2的親和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在葉肉細(xì)胞中把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，形成C4后進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并釋放CO2，PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”。
典例示范
①請解釋玉米在10～12 h光合作用速率不降反升的原因：_____________
_____________________________________________________________________________。
②強(qiáng)光下，可產(chǎn)生更多的NADPH和ATP，以滿足C4植物C4途徑對ATP的額外需求。
③維管束鞘細(xì)胞中的光合產(chǎn)物可就近運(yùn)入維管束，從而避免了光合產(chǎn)物累積對光合作用可能產(chǎn)生的抑制作用。
PEP羧化酶對CO2有很高的親和力，能濃縮低濃度的CO2，從而增加細(xì)胞中CO2的濃度
葉肉細(xì)胞中的
典例示范
(6)生長在干旱地區(qū)的植物如蘆薈、仙人掌等多肉植物，具有一種光合固定CO2的附加途徑——CAM途徑，具
有CAM途徑的植物被稱為CAM植物。
據(jù)圖3判斷：夜晚，植物______(填
“能”或“不能”)進(jìn)行卡爾文循
環(huán)。白天，植物進(jìn)行光合作用的CO2
來源是________________________。
不能
蘋果酸的分解和細(xì)胞呼吸
C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比較
(1)比較C4植物、CAM植物固定CO2的方式
相同點(diǎn)：都對CO2進(jìn)行了兩次固定；
不同點(diǎn)：C4植物兩次固定CO2在空間上錯(cuò)開；CAM植物兩次固定CO2在時(shí)間上錯(cuò)開。
(2)比較C3、C4、CAM途徑
C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機(jī)物。
1.(2024·合肥高三期末)玉米葉片具有特殊的結(jié)構(gòu)，其維管束鞘細(xì)胞周圍的葉肉細(xì)胞可以利用PEP羧化酶固定較低濃度的CO2，并轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞中釋放，參與光合作用的暗反應(yīng)。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是
1
2
3
A.維管束鞘細(xì)胞的葉綠體能進(jìn)行正常
的光反應(yīng)
B.維管束鞘細(xì)胞中暗反應(yīng)過程仍需要
ATP和NADPH
C.PEP羧化酶對環(huán)境中較低濃度的CO2
具有富集作用
D.玉米特殊的結(jié)構(gòu)和功能，使其更適
應(yīng)高溫干旱環(huán)境
√
1
2
3
光反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體薄膜，基粒是由類囊體堆疊而成的，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體沒有基粒，所以維管束鞘細(xì)胞的葉綠體不能進(jìn)行正常的光反應(yīng)，A錯(cuò)誤。
1
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2.(2024·鹽城高三模擬)某些植物有如圖所示CO2濃縮機(jī)制。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)
可將 轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有
機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)
入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，
提高了Rubisco(固定CO2的酶)附
近的CO2濃度。下列敘述錯(cuò)誤的是
1
2
3
A.推測PEPC對無機(jī)碳的親和力
高于Rubisco
B.具有圖示CO2濃縮機(jī)制的植物
具有較低的CO2補(bǔ)償點(diǎn)
C.為卡爾文循環(huán)提供能量的是腺
苷三磷酸
D.圖中植物無機(jī)碳的固定場所為葉肉細(xì)胞的葉綠體和維管束鞘細(xì)胞的葉
綠體
√
1
2
3
圖中植物無機(jī)碳的固定場所為葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)，D錯(cuò)誤。
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3.(2021·天津，15)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合，形成C3和C2，導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn)，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。
(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如下圖所示。
注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。
1
2
3
據(jù)圖分析，CO2依次以________和________方式通過細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進(jìn)_________和抑制____________提高光合效率。
自由擴(kuò)散
主動(dòng)運(yùn)輸
CO2固定
O2與C5結(jié)合
1
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3
據(jù)圖分析，CO2進(jìn)入細(xì)胞膜的方式為自由擴(kuò)散，進(jìn)入光合片層膜時(shí)需要膜上的CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助并消耗能量，為主動(dòng)運(yùn)輸過程。藍(lán)細(xì)菌通過CO2濃縮機(jī)制使羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度升高，從而通過促進(jìn)CO2固定進(jìn)行光合作用，同時(shí)抑制光呼吸，最終提高光合效率。
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2
3
(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的________中觀察到羧化體。
葉綠體
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若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，暗反應(yīng)的場所為葉綠體基質(zhì)，故能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草的葉綠體中觀察到羧化體。
1
2
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(3)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入 和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng)______，光反應(yīng)水平應(yīng)______，從而提高光合速率。
提高
提高
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3
若轉(zhuǎn)入 和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上可以增大羧化體中CO2的濃度，使轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平提高，進(jìn)而消耗更多的NADPH和ATP，使光反應(yīng)水平也隨之提高，從而提高光合速率。
1
2
3
1.(2021·全國乙，29節(jié)選)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。若以pH作為檢測指標(biāo)，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。____________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)
實(shí)驗(yàn)思路：取生長狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機(jī)均分為A、B兩組；A組在(濕度適宜的)正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時(shí)間液泡中的pH，并求平均值。預(yù)期結(jié)果：A組pH平均值高于B組
2.玉米具有特殊的CO2濃縮機(jī)制，在葉肉細(xì)胞中磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)可在PEPC的作用下和CO2結(jié)合生成草酰乙酸(OAA)，OAA經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化最后進(jìn)入相鄰維管束鞘細(xì)胞釋放出CO2，提高了葉肉細(xì)胞內(nèi)Rubisco周圍的CO2濃度。研究表明，水稻沒有上述CO2濃縮機(jī)制，由此推斷玉米抵抗干旱的能力______
(填“強(qiáng)于”或“弱于”)水稻，判斷的依據(jù)是____________________________
__________________________________________________________________________________________________________________。已知PEPC與無機(jī)碳的結(jié)合力遠(yuǎn)大于Rubisco，據(jù)此可以推測，夏天玉米可能不存在“光合午休”現(xiàn)象，原因是__________________________________________________________。
干旱環(huán)境中植物氣孔會部分關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率明顯下降，但玉米具有特殊的CO2濃縮機(jī)制，能利用較低濃度的CO2，故其抵抗干旱環(huán)境的能力更強(qiáng)
強(qiáng)于
PEPC與無機(jī)碳的親合力遠(yuǎn)大于Rubisco，能利用胞間濃度較低的CO2
3.玉米的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞間具有大量胞間連絲，意義是____________
________。
4.光合細(xì)胞可在光照下吸收O2釋放CO2，稱為光呼吸。存在光呼吸現(xiàn)象的根本原因在于Rubisco是一個(gè)雙功能的酶，當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時(shí)，RuBP(C5)與CO2結(jié)合，經(jīng)此酶催化生成2分子的PGA(C3)，進(jìn)行光合作用；反之，RuBP與O2結(jié)合，進(jìn)行光呼吸。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)在某植物中存在CO2濃縮機(jī)制：葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將CO2濃縮在Rubisco周圍，該機(jī)制的意義是 。
提高物質(zhì)運(yùn)
輸效率
可以減少光呼吸，增加光合作用有機(jī)物的產(chǎn)量
課時(shí)精練
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一、選擇題
1.(2024·重慶江北區(qū)高三聯(lián)考)景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式，下列關(guān)于這類植物的敘述，錯(cuò)誤的是
A.在上午某一時(shí)刻，突然降低外界的
CO2濃度，葉肉細(xì)胞中C3的含量短
時(shí)間內(nèi)不變
B.景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植
物適應(yīng)干旱條件有關(guān)
C.給植物提供14C標(biāo)記的14CO2,14C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、C3和有機(jī)物中
D.在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線粒體和葉綠體
√
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在夜晚，葉肉細(xì)胞只能通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP，即產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體，D錯(cuò)誤。
2.(2024·江蘇南京第九中學(xué)高三期中)景天科植物(如景天、落地生根)的葉子有一個(gè)很特殊的CO2固定方式：夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用，其部分代謝途徑如圖所示。下列分析正確的是
A.如果白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的
光合作用速率將隨之提高
B.由景天科植物特殊的CO2固定方式推測其可
能生活在高溫干旱地區(qū)
C.白天景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相關(guān)
D.景天科植物參與卡爾文循環(huán)的CO2就是來源于蘋果酸的分解
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白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光
合作用速率不會提高，因?yàn)榇藭r(shí)葉肉細(xì)胞
的氣孔是關(guān)閉的，A錯(cuò)誤；
白天，景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸會通
過脫羧作用形成CO2參與暗反應(yīng)，進(jìn)而合成葡萄糖，即白天蘋果酸的含量和葡萄糖的含量呈負(fù)相關(guān)，C錯(cuò)誤；
景天科植物中參與卡爾文循環(huán)的CO2除了來源于蘋果酸的分解外，還來源于細(xì)胞呼吸，D錯(cuò)誤。
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3.下列有關(guān)C3植物和C4植物代謝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的描述，正確的是
A.C3植物多為陰生植物，C4植物多為陽生植物
B.在進(jìn)行光合作用時(shí)，C3植物和C4植物分別將CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到C3和
C4中
C.C3植物的葉肉細(xì)胞具有正常葉綠體，C4植物的葉肉細(xì)胞具有無基粒的
葉綠體
D.C4植物的維管束鞘外有“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞
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C3植物既有陽生植物也有陰生植物，A錯(cuò)誤；
C4植物的維管束鞘細(xì)胞具有無基粒的葉綠體，而葉肉細(xì)胞具有有基粒的葉綠體，C錯(cuò)誤；
C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞：里面一圈是維管束鞘細(xì)胞，外面一圈是一部分葉肉細(xì)胞，D錯(cuò)誤。
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4.C4植物是指生長過程中從空氣中吸收CO2后，首先合成含四個(gè)碳原子化合物的植物，其能濃縮空氣中低濃度的CO2用于光合作用。玉米屬于C4植物，較C3植物具有生長能力強(qiáng)、需水量少等優(yōu)點(diǎn)。如圖為C4植物光合作用固定CO2過程的簡圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
A.C4植物葉肉細(xì)胞固定CO2時(shí)不產(chǎn)生C3，
而是形成蘋果酸或天冬氨酸
B.據(jù)圖推測暗反應(yīng)的場所在葉肉細(xì)胞中
C.由CO2濃縮機(jī)制可推測，PEP羧化酶對
CO2的親和力高于Rubisco
D.圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?br/>(C3)的過程屬于吸能反應(yīng)
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5.根據(jù)光合作用中CO2固定方式的不同，植物可分為多種類型，其中C3和C4植物的光合速率隨外界CO2濃度的變化如圖所示(CO2飽和點(diǎn)是指植物光合速率開始達(dá)到最大值時(shí)的外界 CO2濃度)。據(jù)圖分析，下列說法錯(cuò)誤的是
A.在低 CO2濃度下，C4植物光合速率更易受
CO2濃度變化的影響
B.在C4植物CO2飽和點(diǎn)時(shí)，C4植物的光合速率
要比C3植物的低
C.適當(dāng)擴(kuò)大C3植物的種植面積，可能更有利于
實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)
D.在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物生長效果要優(yōu)于 C3 植物
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分析題圖可知，在低 CO2 濃度下，CO2濃度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，C3植物在CO2濃度很低時(shí)不進(jìn)行光合作用，故C4植物光合速率更易受 CO2 濃度變化的影響，A正確；
根據(jù)圖示，在 C4植物 CO2飽和點(diǎn)(外界CO2
體積分?jǐn)?shù)為300×10－6左右)時(shí)，C4植物的光合速率要比 C3 植物的高，B錯(cuò)誤；
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C3植物的CO2飽和點(diǎn)更高，能利用更多的CO2，故適當(dāng)擴(kuò)大 C3 植物的種植面積，可能更有利于實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，C正確；
在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物能利用更低濃度的CO2，生長效果要優(yōu)于 C3 植物，D正確。
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6.在干旱、高溫條件下，玉米(C4植物)由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，其利用 CO2的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水稻(C3植物)，具有明顯的生長及產(chǎn)量優(yōu)勢。育種專家從玉米的基因組中分離出PEPC基因，培育出高光合效率的轉(zhuǎn)基因水稻。下列敘述正確的是
A.鑒定時(shí)須測定并比較轉(zhuǎn)基因水稻與非轉(zhuǎn)基因水稻同化 CO2的速率
B.DNA聚合酶與PEPC基因上的啟動(dòng)子結(jié)合后能驅(qū)動(dòng)該基因轉(zhuǎn)錄
C.可使用PCR技術(shù)檢測PEPC基因是否在轉(zhuǎn)基因水稻中成功表達(dá)
D.基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的間接價(jià)值
√
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RNA聚合酶識別并結(jié)合啟動(dòng)子，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄，DNA聚合酶催化合成DNA，B錯(cuò)誤；
PCR技術(shù)可檢測目的基因及其轉(zhuǎn)錄出的RNA，但不能檢測翻譯是否成功，C錯(cuò)誤；
基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的直接價(jià)值，D錯(cuò)誤。
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7.藍(lán)細(xì)菌能通過產(chǎn)生的一組特殊蛋白質(zhì)將CO2濃縮在Rubisco(固定CO2的關(guān)鍵酶)周圍。科學(xué)家們在藍(lán)細(xì)菌這一CO2濃縮機(jī)制的研究中又有新發(fā)現(xiàn)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
A.Rubisco是在藍(lán)細(xì)菌的核糖體上合成的
B.藍(lán)細(xì)菌中含有DNA和RNA，其DNA主要位于擬核中
C.藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可能是自然選擇的結(jié)果
D.藍(lán)細(xì)菌中催化H2O光解的酶與Rubisco相同
√
酶具有專一性，藍(lán)細(xì)菌中催化H2O光解的酶與Rubisco不同，后者用于CO2的固定，D錯(cuò)誤。
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8.科學(xué)家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途徑，這是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大突破，技術(shù)路徑如圖所示，圖中①～⑥表示相關(guān)過程，下列分析不正確的是
A.該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗糖類，能積累更多的有機(jī)物
B.該過程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程
C.該過程實(shí)現(xiàn)了“光能→活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化
D.該過程能更大幅度地緩解糧食短缺，同時(shí)能節(jié)約耕地和淡水資源
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該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸，即不消耗糖類，該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，在相同條件下能積累更多的有機(jī)物，A正確；
該過程④⑤⑥形成有機(jī)物，類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程，B正確；
該過程實(shí)現(xiàn)了“光能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化，C錯(cuò)誤；
該研究成果的意義在于有助于實(shí)現(xiàn)碳中和、緩解人類糧食短缺問題，同時(shí)可以節(jié)約耕地和淡水資源，D正確。
1
2
3
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5
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10
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12
9.圖甲是將玉米的PEPC酶(與CO2的固定有關(guān))基因與PPDK酶(催化CO2初級受體“PEP”的生成)基因?qū)胨竞螅谀骋粶囟认聹y得光照強(qiáng)度對轉(zhuǎn)雙基因水稻和原種水稻的凈光合速率影響如圖甲；圖乙是在光照為1 000 Lux下測得溫度影響凈光合速率的變化曲線(凈光合速率是指植物光合作用積累的有機(jī)物，是總光合速率減去呼吸速率的值)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
1
2
3
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12
A.PEPC酶在轉(zhuǎn)雙基因水稻葉肉細(xì)胞的葉綠體
基質(zhì)中發(fā)揮作用
B.將溫度調(diào)整為35 ℃，重復(fù)圖甲相關(guān)實(shí)驗(yàn)，A
點(diǎn)會向左下方移動(dòng)
C.與原種水稻相比，轉(zhuǎn)雙基因水稻更適宜栽種
在強(qiáng)光照環(huán)境中
D.圖甲溫度條件下，轉(zhuǎn)雙基因水稻與原種水稻
的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等
√
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PEPC酶與CO2的固定有關(guān)，CO2固定的場所是葉綠體基質(zhì)，故轉(zhuǎn)基因成功后，正常情況下，PEPC酶在水稻葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中發(fā)揮作用，A正確；
由圖甲可知，a點(diǎn)表示在1 000 Lux光照強(qiáng)度下轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率是25 CO2μmol·m－2·s－1，對應(yīng)圖乙的溫度是30 ℃，據(jù)圖乙可知，在30 ℃、1 000 Lux光照強(qiáng)度條件下，水稻的光合速率小于35 ℃時(shí)，故將溫度調(diào)整為35 ℃重復(fù)圖甲相關(guān)實(shí)驗(yàn)，則凈光合速率增大，a點(diǎn)向右上方移動(dòng)，B錯(cuò)誤；
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由圖甲可知，轉(zhuǎn)雙基因水稻的光飽和點(diǎn)要高于原種水稻，所以更適合栽種在強(qiáng)光照環(huán)境中，C正確；
由圖甲可知，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，兩條曲線的起點(diǎn)相同，故該溫度條件下，兩者細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，D正確。
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二、非選擇題
10.(2023·湖南，17)如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖。卡爾文循環(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450 μmol·L－1(K越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng)，進(jìn)行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應(yīng)，進(jìn)行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng))。
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該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，再進(jìn)行卡爾文循環(huán)。回答下列問題：
1
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12
(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是_______________(填具體名稱)，該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成______(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過________長距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。
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3－磷酸甘油醛
蔗糖
維管組織
玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然CO2的固定過程不同，但其卡爾文循環(huán)的過程是相同的，結(jié)合水稻的卡爾文循環(huán)圖解，可以看出CO2固定的直接產(chǎn)物是3－磷酸甘油酸，然后直接被還原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在葉綠體中被轉(zhuǎn)化成淀粉，在葉綠體外被轉(zhuǎn)化成蔗糖，蔗糖是植物長距離運(yùn)輸?shù)闹饕穷悾崽鞘峭ㄟ^維管組織進(jìn)行長距離運(yùn)輸?shù)摹?br/>1
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(2)在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度______(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析，原因是______
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。
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高于
高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時(shí)轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸
干旱、高光照強(qiáng)度時(shí)會導(dǎo)致植物部分氣孔關(guān)閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內(nèi)的光合產(chǎn)物通過維管組織及時(shí)轉(zhuǎn)移出細(xì)胞。因此在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度高于水稻。
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(3)某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無明顯變化。其原因可能是__________
___________________________________________________________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。
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酶的活性達(dá)到最大，對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機(jī)制有所不同
將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻葉肉細(xì)胞，只是提高了葉肉細(xì)胞內(nèi)的CO2濃度，而植物的光合作用強(qiáng)度受到很多因素的影響，在光飽和條件下如果光合作用強(qiáng)度沒有明顯提高，可能是水稻的酶活性達(dá)到最大，對CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物質(zhì)含量的限制，也可能是因?yàn)樗{(lán)細(xì)菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機(jī)制有所不同。
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11.同一地區(qū)種植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)兩種作物，夏季晴朗白天，水稻出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，而玉米沒有此現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)：玉米葉肉細(xì)胞含有典型葉綠體，維管束鞘細(xì)胞含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)。請結(jié)合圖表回答問題：
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(1)玉米維管束鞘細(xì)胞含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)，因此玉米葉片光反應(yīng)發(fā)生在____________________________(填具體場所)。由圖1可知，CO2先后與__________(物質(zhì))結(jié)合。玉米葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是___________________。
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葉肉細(xì)胞的葉綠體類囊體薄膜
PEP、C5
基因的選擇性表達(dá)
(2)玉米維管束鞘細(xì)胞與相鄰葉肉細(xì)胞通過胞
間連絲相連，其作用是__________________
_______________。與水稻相比，玉米的CO2
的補(bǔ)償點(diǎn)較____。高溫、干旱時(shí)玉米還能保
持高效光合作用的原因是________________
_______________________________________________________________。
據(jù)此推測，圖2中_____(填“A”或“B”)植物為C4植物。
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實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的物質(zhì)
低
交換和信息交流
固定CO2的酶對CO2的親和力更高，可利用較低濃度CO2進(jìn)行光合作用
玉米葉肉細(xì)胞中
A
(3)為了讓水稻獲得C4途徑中固定CO2的酶，提高對CO2的親和力，利用所學(xué)的生物技術(shù)與工程相關(guān)知識，提出你的設(shè)計(jì)思路：_______________
________________________________________________。
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獲取C4途徑固定CO2的酶的基因(PEP羧化酶基因)，將其導(dǎo)入水稻細(xì)胞
12.(2021·遼寧，22)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降。現(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定。回答下列問題：
1
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(1)真核細(xì)胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成__________
_____，進(jìn)而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在____________中。
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三碳化合物
(C3)
葉綠體基質(zhì)
光合作用的暗反應(yīng)中，CO2被固定形成三碳化合物(C3)，進(jìn)而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。
(2)海水中的無機(jī)碳主要以CO2和 兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無機(jī)碳濃縮過程，圖中 濃度最高的場所是_______(填“細(xì)胞外”“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”)，可為圖示過程提供ATP的生理過程有____________________。
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葉綠體
細(xì)胞呼吸和光合作用
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(3)某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制，部分過程見圖2。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將 轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。
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①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測，PEPC與無機(jī)碳的親和力_______(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。
高于
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PEPC參與催化 ＋PEP過程，說明PEPC與無機(jī)碳的親和力高于Rubisco。
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②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是_________
________。圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于__________(填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”)。
NADPH
和ATP
吸能反應(yīng)
圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是ATP和NADPH，圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程需要消耗ATP，說明圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于吸能反應(yīng)。
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③若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在題述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場所，可以使用____________技術(shù)。
若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場所，可以使用同位素示蹤技術(shù)。
同位素示蹤
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12
(4)通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)或蛋白質(zhì)工程技術(shù)，可能進(jìn)一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有_______。
A.改造植物的 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng) 的運(yùn)輸能力
B.改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力
D.將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物
ACD
改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最終CO2的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合題意。專題突破2　不同生物固定二氧化碳的方式比較
課標(biāo)要求 說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。
考情分析 不同生物固定二氧化碳的方式比較 2023·湖南·T17　2021·遼寧·T22　2021·天津·T15　2021·全國乙·T29
典例示范
某研究小組在研究小麥、玉米和蘆薈的光合作用時(shí)，分別測得三種植物一晝夜CO2吸收速率的變化量，結(jié)果如圖1：
(1)圖1中小麥在10～12 h光合作用速率下降的原因是______________________________。
(2)據(jù)圖1判斷蘆薈在10～16 h光合作用速率________(填“是”或“不是”)0。
(3)小麥進(jìn)行暗反應(yīng)時(shí)，CO2被C5固定后，形成C3，但科學(xué)家在研究玉米等原產(chǎn)在熱帶地區(qū)綠色植物的光合作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，這類植物固定CO2時(shí)，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個(gè)碳原子的有機(jī)物(C4)中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，科學(xué)家將這類植物叫作C4植物，將其特有的固定CO2的途徑叫作C4途徑；此類作物沒有“光合午休”的現(xiàn)象。而像小麥等僅有C3參與CO2固定的植物叫作C3植物，將其固定CO2的途徑叫作C3途徑。
若用14C標(biāo)記大氣中的CO2，則小麥植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為________________________；
玉米植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為____________________________________________________。
(4)請據(jù)圖2比較C3、C4植物的結(jié)構(gòu)并完善表格。
細(xì)胞類別 C3植物 C4植物
維管束鞘細(xì)胞 形態(tài) 小 ①________
葉綠體 無 有，但無基粒或基粒發(fā)育不良
葉肉細(xì)胞 排列 柵欄組織、海綿組織 部分葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞形成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)
葉綠體 ②________ 有，但不能進(jìn)行暗反應(yīng)
(5)C3途徑的CO2固定是通過Rubisco來實(shí)現(xiàn)的；C4途徑的CO2固定是通過PEP羧化酶催化完成的，PEP羧化酶催化CO2連接到PEP上，形成四碳酸。這兩種酶對CO2的親和力不同，PEP羧化酶對CO2的親和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在葉肉細(xì)胞中把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，形成C4后進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并釋放CO2，PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”。
①請解釋玉米在10～12 h光合作用速率不降反升的原因：________________________。
②強(qiáng)光下，可產(chǎn)生更多的NADPH和ATP，以滿足C4植物C4途徑對ATP的額外需求。
③維管束鞘細(xì)胞中的光合產(chǎn)物可就近運(yùn)入維管束，從而避免了光合產(chǎn)物累積對光合作用可能產(chǎn)生的抑制作用。
(6)生長在干旱地區(qū)的植物如蘆薈、仙人掌等多肉植物，具有一種光合固定CO2的附加途徑——CAM途徑，具有CAM途徑的植物被稱為CAM植物。據(jù)圖3判斷：夜晚，植物______(填“能”或“不能”)進(jìn)行卡爾文循環(huán)。白天，植物進(jìn)行光合作用的CO2來源是____________________________________________________________________________。
答案　(1)溫度過高，植物蒸騰作用失水過多導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度下降，CO2吸收減少　(2)不是　(3)14CO2→14C3→(14CH2O)　14CO2→14C4→14CO2→14C3→(14CH2O)　(4)①大　②有　(5)①葉肉細(xì)胞中的PEP羧化酶對CO2有很高的親和力，能濃縮低濃度的CO2，從而增加細(xì)胞中CO2的濃度　(6)不能　蘋果酸的分解和細(xì)胞呼吸
歸納總結(jié)　C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比較
(1)比較C4植物、CAM植物固定CO2的方式
相同點(diǎn)：都對CO2進(jìn)行了兩次固定；
不同點(diǎn)：C4植物兩次固定CO2在空間上錯(cuò)開；CAM植物兩次固定CO2在時(shí)間上錯(cuò)開。
(2)比較C3、C4、CAM途徑
C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機(jī)物。
對點(diǎn)精練
1．(2024·合肥高三期末)玉米葉片具有特殊的結(jié)構(gòu)，其維管束鞘細(xì)胞周圍的葉肉細(xì)胞可以利用PEP羧化酶固定較低濃度的CO2，并轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞中釋放，參與光合作用的暗反應(yīng)。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是(　　)
A．維管束鞘細(xì)胞的葉綠體能進(jìn)行正常的光反應(yīng)
B．維管束鞘細(xì)胞中暗反應(yīng)過程仍需要ATP和NADPH
C．PEP羧化酶對環(huán)境中較低濃度的CO2具有富集作用
D．玉米特殊的結(jié)構(gòu)和功能，使其更適應(yīng)高溫干旱環(huán)境
答案　A
解析　光反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體薄膜，基粒是由類囊體堆疊而成的，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體沒有基粒，所以維管束鞘細(xì)胞的葉綠體不能進(jìn)行正常的光反應(yīng)，A錯(cuò)誤。
2．(2024·鹽城高三模擬)某些植物有如圖所示CO2濃縮機(jī)制。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將HCO轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco(固定CO2的酶)附近的CO2濃度。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．推測PEPC對無機(jī)碳的親和力高于Rubisco
B．具有圖示CO2濃縮機(jī)制的植物具有較低的CO2補(bǔ)償點(diǎn)
C．為卡爾文循環(huán)提供能量的是腺苷三磷酸
D．圖中植物無機(jī)碳的固定場所為葉肉細(xì)胞的葉綠體和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體
答案　D
解析　圖中植物無機(jī)碳的固定場所為葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)，D錯(cuò)誤。
3．(2021·天津，15)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合，形成C3和C2，導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn)，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。
(1)藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如下圖所示。
注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。
據(jù)圖分析，CO2依次以________和________方式通過細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進(jìn)__________和抑制____________提高光合效率。
(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的________中觀察到羧化體。
(3)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HCO和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng)________，光反應(yīng)水平應(yīng)________，從而提高光合速率。
答案　(1)自由擴(kuò)散　主動(dòng)運(yùn)輸　CO2固定　O2與C5結(jié)合　(2)葉綠體　(3)提高　提高
解析　(1)據(jù)圖分析，CO2進(jìn)入細(xì)胞膜的方式為自由擴(kuò)散，進(jìn)入光合片層膜時(shí)需要膜上的CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助并消耗能量，為主動(dòng)運(yùn)輸過程。藍(lán)細(xì)菌通過CO2濃縮機(jī)制使羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度升高，從而通過促進(jìn)CO2固定進(jìn)行光合作用，同時(shí)抑制光呼吸，最終提高光合效率。(2)若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，暗反應(yīng)的場所為葉綠體基質(zhì)，故能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草的葉綠體中觀察到羧化體。(3)若轉(zhuǎn)入HCO和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上可以增大羧化體中CO2的濃度，使轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平提高，進(jìn)而消耗更多的NADPH和ATP，使光反應(yīng)水平也隨之提高，從而提高光合速率。
1．(2021·全國乙，29節(jié)選)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。若以pH作為檢測指標(biāo)，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。實(shí)驗(yàn)思路：取生長狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機(jī)均分為A、B兩組；A組在(濕度適宜的)正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時(shí)間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時(shí)間液泡中的pH，并求平均值。預(yù)期結(jié)果：A組pH平均值高于B組。(簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)
2．玉米具有特殊的CO2濃縮機(jī)制，在葉肉細(xì)胞中磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)可在PEPC的作用下和CO2結(jié)合生成草酰乙酸(OAA)，OAA經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化最后進(jìn)入相鄰維管束鞘細(xì)胞釋放出CO2，提高了葉肉細(xì)胞內(nèi)Rubisco周圍的CO2濃度。研究表明，水稻沒有上述CO2濃縮機(jī)制，由此推斷玉米抵抗干旱的能力強(qiáng)于(填“強(qiáng)于”或“弱于”)水稻，判斷的依據(jù)是干旱環(huán)境中植物氣孔會部分關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率明顯下降，但玉米具有特殊的CO2濃縮機(jī)制，能利用較低濃度的CO2，故其抵抗干旱環(huán)境的能力更強(qiáng)。已知PEPC與無機(jī)碳的結(jié)合力遠(yuǎn)大于Rubisco，據(jù)此可以推測，夏天玉米可能不存在“光合午休”現(xiàn)象，原因是PEPC與無機(jī)碳的親合力遠(yuǎn)大于Rubisco，能利用胞間濃度較低的CO2。
3．玉米的葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞間具有大量胞間連絲，意義是提高物質(zhì)運(yùn)輸效率。
4．光合細(xì)胞可在光照下吸收O2釋放CO2，稱為光呼吸。存在光呼吸現(xiàn)象的根本原因在于Rubisco是一個(gè)雙功能的酶，當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時(shí)，RuBP(C5)與CO2結(jié)合，經(jīng)此酶催化生成2分子的PGA(C3)，進(jìn)行光合作用；反之，RuBP與O2結(jié)合，進(jìn)行光呼吸。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)在某植物中存在CO2濃縮機(jī)制：葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將CO2濃縮在Rubisco周圍，該機(jī)制的意義是可以減少光呼吸，增加光合作用有機(jī)物的產(chǎn)量。
課時(shí)精練
一、選擇題
1．(2024·重慶江北區(qū)高三聯(lián)考)景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式，下列關(guān)于這類植物的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．在上午某一時(shí)刻，突然降低外界的CO2濃度，葉肉細(xì)胞中C3的含量短時(shí)間內(nèi)不變
B．景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應(yīng)干旱條件有關(guān)
C．給植物提供14C標(biāo)記的14CO2,14C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、C3和有機(jī)物中
D．在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線粒體和葉綠體
答案　D
解析　在夜晚，葉肉細(xì)胞只能通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP，即產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體，D錯(cuò)誤。
2．(2024·江蘇南京第九中學(xué)高三期中)景天科植物(如景天、落地生根)的葉子有一個(gè)很特殊的CO2固定方式：夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用，其部分代謝途徑如圖所示。下列分析正確的是(　　)
A．如果白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率將隨之提高
B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推測其可能生活在高溫干旱地區(qū)
C．白天景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相關(guān)
D．景天科植物參與卡爾文循環(huán)的CO2就是來源于蘋果酸的分解
答案　B
解析　白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率不會提高，因?yàn)榇藭r(shí)葉肉細(xì)胞的氣孔是關(guān)閉的，A錯(cuò)誤；白天，景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸會通過脫羧作用形成CO2參與暗反應(yīng)，進(jìn)而合成葡萄糖，即白天蘋果酸的含量和葡萄糖的含量呈負(fù)相關(guān)，C錯(cuò)誤；景天科植物中參與卡爾文循環(huán)的CO2除了來源于蘋果酸的分解外，還來源于細(xì)胞呼吸，D錯(cuò)誤。
3．下列有關(guān)C3植物和C4植物代謝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的描述，正確的是(　　)
A．C3植物多為陰生植物，C4植物多為陽生植物
B．在進(jìn)行光合作用時(shí)，C3植物和C4植物分別將CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到C3和C4中
C．C3植物的葉肉細(xì)胞具有正常葉綠體，C4植物的葉肉細(xì)胞具有無基粒的葉綠體
D．C4植物的維管束鞘外有“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞
答案　B
解析　C3植物既有陽生植物也有陰生植物，A錯(cuò)誤；C4植物的維管束鞘細(xì)胞具有無基粒的葉綠體，而葉肉細(xì)胞具有有基粒的葉綠體，C錯(cuò)誤；C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞：里面一圈是維管束鞘細(xì)胞，外面一圈是一部分葉肉細(xì)胞，D錯(cuò)誤。
4．C4植物是指生長過程中從空氣中吸收CO2后，首先合成含四個(gè)碳原子化合物的植物，其能濃縮空氣中低濃度的CO2用于光合作用。玉米屬于C4植物，較C3植物具有生長能力強(qiáng)、需水量少等優(yōu)點(diǎn)。如圖為C4植物光合作用固定CO2過程的簡圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．C4植物葉肉細(xì)胞固定CO2時(shí)不產(chǎn)生C3，而是形成蘋果酸或天冬氨酸
B．據(jù)圖推測暗反應(yīng)的場所在葉肉細(xì)胞中
C．由CO2濃縮機(jī)制可推測，PEP羧化酶對CO2的親和力高于Rubisco
D．圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?C3)的過程屬于吸能反應(yīng)
答案　B
5．根據(jù)光合作用中 CO2固定方式的不同，植物可分為多種類型，其中 C3和 C4植物的光合速率隨外界 CO2 濃度的變化如圖所示(CO2 飽和點(diǎn)是指植物光合速率開始達(dá)到最大值時(shí)的外界 CO2 濃度)。據(jù)圖分析，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．在低 CO2 濃度下，C4 植物光合速率更易受 CO2 濃度變化的影響
B．在 C4植物 CO2飽和點(diǎn)時(shí)，C4植物的光合速率要比 C3 植物的低
C．適當(dāng)擴(kuò)大 C3 植物的種植面積，可能更有利于實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)
D．在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物生長效果要優(yōu)于 C3 植物
答案　B
解析　分析題圖可知，在低 CO2 濃度下，CO2濃度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，C3植物在CO2濃度很低時(shí)不進(jìn)行光合作用，故C4植物光合速率更易受 CO2 濃度變化的影響，A正確；根據(jù)圖示，在 C4植物 CO2飽和點(diǎn)(外界CO2體積分?jǐn)?shù)為300×10－6左右)時(shí)，C4植物的光合速率要比 C3 植物的高，B錯(cuò)誤；C3植物的CO2飽和點(diǎn)更高，能利用更多的CO2，故適當(dāng)擴(kuò)大 C3 植物的種植面積，可能更有利于實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，C正確；在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物能利用更低濃度的CO2，生長效果要優(yōu)于 C3 植物，D正確。
6．在干旱、高溫條件下，玉米(C4植物)由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，其利用 CO2的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水稻(C3植物)，具有明顯的生長及產(chǎn)量優(yōu)勢。育種專家從玉米的基因組中分離出 PEPC 基因，培育出高光合效率的轉(zhuǎn)基因水稻。下列敘述正確的是(　　)
A．鑒定時(shí)須測定并比較轉(zhuǎn)基因水稻與非轉(zhuǎn)基因水稻同化 CO2的速率
B．DNA聚合酶與 PEPC 基因上的啟動(dòng)子結(jié)合后能驅(qū)動(dòng)該基因轉(zhuǎn)錄
C．可使用PCR技術(shù)檢測 PEPC 基因是否在轉(zhuǎn)基因水稻中成功表達(dá)
D．基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的間接價(jià)值
答案　A
解析　RNA聚合酶識別并結(jié)合啟動(dòng)子，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄，DNA聚合酶催化合成DNA，B錯(cuò)誤；PCR技術(shù)可檢測目的基因及其轉(zhuǎn)錄出的RNA，但不能檢測翻譯是否成功，C錯(cuò)誤；基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的直接價(jià)值，D錯(cuò)誤。
7．藍(lán)細(xì)菌能通過產(chǎn)生的一組特殊蛋白質(zhì)將CO2濃縮在Rubisco(固定CO2的關(guān)鍵酶)周圍。科學(xué)家們在藍(lán)細(xì)菌這一CO2濃縮機(jī)制的研究中又有新發(fā)現(xiàn)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．Rubisco是在藍(lán)細(xì)菌的核糖體上合成的
B．藍(lán)細(xì)菌中含有DNA和RNA，其DNA主要位于擬核中
C．藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可能是自然選擇的結(jié)果
D．藍(lán)細(xì)菌中催化H2O光解的酶與Rubisco相同
答案　D
解析　酶具有專一性，藍(lán)細(xì)菌中催化H2O光解的酶與Rubisco不同，后者用于CO2的固定，D錯(cuò)誤。
8．科學(xué)家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途徑，這是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大突破，技術(shù)路徑如圖所示，圖中①～⑥表示相關(guān)過程，下列分析不正確的是(　　)
A．該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗糖類，能積累更多的有機(jī)物
B．該過程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程
C．該過程實(shí)現(xiàn)了“光能→活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化
D．該過程能更大幅度地緩解糧食短缺，同時(shí)能節(jié)約耕地和淡水資源
答案　C
解析　該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸，即不消耗糖類，該系統(tǒng)與葉肉細(xì)胞相比，在相同條件下能積累更多的有機(jī)物，A正確；該過程④⑤⑥形成有機(jī)物，類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程，B正確；該過程實(shí)現(xiàn)了“光能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化，C錯(cuò)誤；該研究成果的意義在于有助于實(shí)現(xiàn)碳中和、緩解人類糧食短缺問題，同時(shí)可以節(jié)約耕地和淡水資源，D正確。
9．圖甲是將玉米的PEPC酶(與CO2的固定有關(guān))基因與PPDK酶(催化CO2初級受體“PEP”的生成)基因?qū)胨竞螅谀骋粶囟认聹y得光照強(qiáng)度對轉(zhuǎn)雙基因水稻和原種水稻的凈光合速率影響如圖甲；圖乙是在光照為1 000 Lux下測得溫度影響凈光合速率的變化曲線(凈光合速率是指植物光合作用積累的有機(jī)物，是總光合速率減去呼吸速率的值)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．PEPC酶在轉(zhuǎn)雙基因水稻葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中發(fā)揮作用
B．將溫度調(diào)整為35 ℃，重復(fù)圖甲相關(guān)實(shí)驗(yàn)，A點(diǎn)會向左下方移動(dòng)
C．與原種水稻相比，轉(zhuǎn)雙基因水稻更適宜栽種在強(qiáng)光照環(huán)境中
D．圖甲溫度條件下，轉(zhuǎn)雙基因水稻與原種水稻的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等
答案　B
解析　PEPC酶與CO2的固定有關(guān)，CO2固定的場所是葉綠體基質(zhì)，故轉(zhuǎn)基因成功后，正常情況下，PEPC酶在水稻葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中發(fā)揮作用，A正確；由圖甲可知，a點(diǎn)表示在1 000 Lux光照強(qiáng)度下轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率是25 CO2μmol·m－2·s－1，對應(yīng)圖乙的溫度是30 ℃，據(jù)圖乙可知，在30 ℃、1 000 Lux光照強(qiáng)度條件下，水稻的光合速率小于35 ℃時(shí)，故將溫度調(diào)整為35 ℃重復(fù)圖甲相關(guān)實(shí)驗(yàn)，則凈光合速率增大，a點(diǎn)向右上方移動(dòng)，B錯(cuò)誤；由圖甲可知，轉(zhuǎn)雙基因水稻的光飽和點(diǎn)要高于原種水稻，所以更適合栽種在強(qiáng)光照環(huán)境中，C正確；由圖甲可知，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，兩條曲線的起點(diǎn)相同，故該溫度條件下，兩者細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，D正確。
二、非選擇題
10．(2023·湖南，17)如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖。卡爾文循環(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450 μmol·L－1(K越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng)，進(jìn)行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應(yīng)，進(jìn)行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng))。該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，再進(jìn)行卡爾文循環(huán)。回答下列問題：
(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個(gè)光合還原產(chǎn)物是________________(填具體名稱)，該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過____________長距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。
(2)在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度________(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析，原因是______________________________(答出三點(diǎn)即可)。
(3)某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無明顯變化。其原因可能是________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。
答案　(1) 3－磷酸甘油醛　蔗糖　維管組織
(2)高于　高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時(shí)轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸　(3)酶的活性達(dá)到最大，對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機(jī)制有所不同
解析　(1)玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然CO2的固定過程不同，但其卡爾文循環(huán)的過程是相同的，結(jié)合水稻的卡爾文循環(huán)圖解，可以看出CO2固定的直接產(chǎn)物是3－磷酸甘油酸，然后直接被還原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在葉綠體中被轉(zhuǎn)化成淀粉，在葉綠體外被轉(zhuǎn)化成蔗糖，蔗糖是植物長距離運(yùn)輸?shù)闹饕穷悾崽鞘峭ㄟ^維管組織進(jìn)行長距離運(yùn)輸?shù)摹?2)干旱、高光照強(qiáng)度時(shí)會導(dǎo)致植物部分氣孔關(guān)閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內(nèi)的光合產(chǎn)物通過維管組織及時(shí)轉(zhuǎn)移出細(xì)胞。因此在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度高于水稻。(3)將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻葉肉細(xì)胞，只是提高了葉肉細(xì)胞內(nèi)的CO2濃度，而植物的光合作用強(qiáng)度受到很多因素的影響，在光飽和條件下如果光合作用強(qiáng)度沒有明顯提高，可能是水稻的酶活性達(dá)到最大，對CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物質(zhì)含量的限制，也可能是因?yàn)樗{(lán)細(xì)菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機(jī)制有所不同。
11．同一地區(qū)種植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)兩種作物，夏季晴朗白天，水稻出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，而玉米沒有此現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)：玉米葉肉細(xì)胞含有典型葉綠體，維管束鞘細(xì)胞含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)。請結(jié)合圖表回答問題：
(1)玉米維管束鞘細(xì)胞含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)，因此玉米葉片光反應(yīng)發(fā)生在_______________________________________________________________(填具體場所)。
由圖1可知，CO2先后與____________(物質(zhì))結(jié)合。玉米葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是__________________________________________________________。
(2)玉米維管束鞘細(xì)胞與相鄰葉肉細(xì)胞通過胞間連絲相連，其作用是__________________。與水稻相比，玉米的CO2的補(bǔ)償點(diǎn)較____________。高溫、干旱時(shí)玉米還能保持高效光合作用的原因是__________________________________________________________________。
據(jù)此推測，圖2中________(填“A”或“B”)植物為C4植物。
(3)為了讓水稻獲得C4途徑中固定CO2的酶，提高對CO2的親和力，利用所學(xué)的生物技術(shù)與工程相關(guān)知識，提出你的設(shè)計(jì)思路：___________________________________________。
答案　(1)葉肉細(xì)胞的葉綠體類囊體薄膜　PEP、C5　基因的選擇性表達(dá)　(2)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的物質(zhì)交換和信息交流　低　玉米葉肉細(xì)胞中固定CO2的酶對CO2的親和力更高，可利用較低濃度CO2進(jìn)行光合作用　A　(3)獲取C4途徑固定CO2的酶的基因(PEP羧化酶基因)，將其導(dǎo)入水稻細(xì)胞
12．(2021·遼寧，22)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降。現(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定。回答下列問題：
(1)真核細(xì)胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成________________，進(jìn)而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在________________中。
(2)海水中的無機(jī)碳主要以CO2和HCO兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無機(jī)碳濃縮過程，圖中HCO濃度最高的場所是________________(填“細(xì)胞外”“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”)，可為圖示過程提供ATP的生理過程有________________。
(3)某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制，部分過程見圖2。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將HCO轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。
①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測，PEPC與無機(jī)碳的親和力________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。
②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是________________。圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于________________(填“吸能反應(yīng)”或“放能反應(yīng)”)。
③若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場所，可以使用________________技術(shù)。
(4)通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)或蛋白質(zhì)工程技術(shù)，可能進(jìn)一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有________。
A．改造植物的HCO轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)HCO的運(yùn)輸能力
B．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成
C．改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力
D．將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物
答案　(1)三碳化合物(C3)　葉綠體基質(zhì)　(2)葉綠體　細(xì)胞呼吸和光合作用　(3)①高于　②NADPH和ATP　吸能反應(yīng)　③同位素示蹤　(4)ACD
解析　(1)光合作用的暗反應(yīng)中，CO2被固定形成三碳化合物(C3)，進(jìn)而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。(2)由題圖1可知，HCO運(yùn)輸需要消耗ATP，說明HCO的運(yùn)輸是主動(dòng)運(yùn)輸，主動(dòng)運(yùn)輸一般是逆濃度運(yùn)輸，由此推斷圖中HCO濃度最高的場所是葉綠體。該過程中細(xì)胞質(zhì)中需要的ATP由細(xì)胞呼吸提供，葉綠體中的ATP由光合作用提供。(3)①PEPC參與催化HCO＋PEP過程，說明PEPC與無機(jī)碳的親和力高于Rubisco。②圖2所示的物質(zhì)中，可由光合作用光反應(yīng)提供的是ATP和NADPH，圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程需要消耗ATP，說明圖中由Pyr轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP的過程屬于吸能反應(yīng)。③若要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場所，可以使用同位素示蹤技術(shù)。(4)改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成，不利于最終CO2的生成，不能提高植物光合作用的效率，B不符合題意。

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