2025年高考生物一輪復(fù)習(xí)（人教版）配套課件 第三單元 專題突破2 不同生物固定二氧化碳的方式比較

不同生物固定二氧化碳的方式比較專題突破2說(shuō)明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽(yáng)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(guò)程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)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(guó)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(cè)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10～12h光合作用速率下降的原因是_______________________________________________________________。

溫度過(guò)高，植物蒸騰作用失水過(guò)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10～16h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__________________________________?！?4C3→(14CH2O)14CO2→14C3→(14CH2O)14CO2→14C4→14CO2典例示范(4)請(qǐng)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(wú)有，但無(wú)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(guò)Rubisco來(lái)實(shí)現(xiàn)的；C4途徑的CO2固定是通過(guò)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(duì)CO2的親和力不同，PEP羧化酶對(duì)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(lái)，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(qǐng)解釋玉米在10～12h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(duì)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(duì)光合作用可能產(chǎn)生的抑制作用。PEP羧化酶對(duì)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(zhǎng)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(lái)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(duì)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(guò)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(shuō)法不正確的是123A.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(guò)程仍需要

ATP和NADPHC.PEP羧化酶對(duì)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√123光反應(yīng)的場(chǎng)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。1232.(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(guò)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123A.推測(cè)PEPC對(duì)無(wú)機(jī)碳的親和力

高于RubiscoB.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(wú)機(jī)碳的固定場(chǎng)所為葉肉細(xì)胞的葉綠體和維管束鞘細(xì)胞的葉

綠體√123圖中植物無(wú)機(jī)碳的固定場(chǎng)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。1233.(2021·天津，15)Rubisco是光合作用過(guò)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(jìng)爭(zhēng)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。123據(jù)圖分析，CO2依次以________和________方式通過(guò)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(guò)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123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(guò)程。藍(lán)細(xì)菌通過(guò)CO2濃縮機(jī)制使羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度升高，從而通過(guò)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。123(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123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(chǎng)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。123(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123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。1231.(2021·全國(guó)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(guò)生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲(chǔ)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(cè)指標(biāo)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)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(jiǎn)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(zhǎng)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(cè)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(guò)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(wú)機(jī)碳的結(jié)合力遠(yuǎn)大于Rubisco，據(jù)此可以推測(cè)，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(huì)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(wú)機(jī)碳的親合力遠(yuǎn)大于Rubisco，能利用胞間濃度較低的CO23.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123456789101112一、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√123456789101112在夜晚，葉肉細(xì)胞只能通過(guò)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(chǔ)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(cè)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(lái)源于蘋果酸的分解√123456789101112白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率不會(huì)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(huì)通過(guò)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(lái)源于蘋果酸的分解外，還來(lái)源于細(xì)胞呼吸，D錯(cuò)誤。1234567891011123.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(yáng)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(wú)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√123456789101112C3植物既有陽(yáng)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(wú)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。1234567891011124.C4植物是指生長(zhǎng)過(guò)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(zhǎng)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(guò)程的簡(jiǎn)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(cè)暗反應(yīng)的場(chǎng)所在葉肉細(xì)胞中C.由CO2濃縮機(jī)制可推測(cè)，PEP羧化酶對(duì)

CO2的親和力高于RubiscoD.圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?/p>

(C3)的過(guò)程屬于吸能反應(yīng)12345678910√11125.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(shuō)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(tài).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(zhǎng)效果要優(yōu)于C3

植物123456789101112√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；123456789101112C3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(zhǎng)效果要優(yōu)于

C3

植物，D正確。1234567891011126.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(zhǎng)及產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。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(cè)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(cè)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√123456789101112RNA聚合酶識(shí)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(cè)目的基因及其轉(zhuǎn)錄出的RNA，但不能檢測(cè)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。1234567891011127.藍(lán)細(xì)菌能通過(guò)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?cè)谒{(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。1234567891011128.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(guò)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(guò)程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過(guò)程C.該過(guò)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(guò)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√123456789101112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(guò)程④⑤⑥形成有機(jī)物，類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過(guò)程，B正確；該過(guò)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。1234567891011129.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(jí)受體“PEP”的生成)基因?qū)胨竞?，在某一溫度下測(cè)得光照強(qiáng)度對(duì)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1000Lux下測(cè)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123456789101112A.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(huì)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√123456789101112PEPC酶與CO2的固定有關(guān)，CO2固定的場(chǎng)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1000Lux光照強(qiáng)度下轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率是25CO2μmol·m－2·s－1，對(duì)應(yīng)圖乙的溫度是30℃，據(jù)圖乙可知，在30℃、1000Lux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；123456789101112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。123456789101112二、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?？栁难h(huán)的Rubisco酶對(duì)CO2的Km為450μmol·L－1(K越小，酶對(duì)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))。123456789101112該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對(duì)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(chǎng)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(duì)CO2的Km為7μmol·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)?；卮鹣铝袉栴}：123456789101112(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(guò)________長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)狡渌M織器官。1234567891011123－磷酸甘油醛蔗糖維管組織玉米的光合作用過(guò)程與水稻相比，雖然CO2的固定過(guò)程不同，但其卡爾文循環(huán)的過(guò)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(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕穷悾崽鞘峭ㄟ^(guò)維管組織進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)摹?23456789101112(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)。123456789101112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(duì)CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過(guò)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(huì)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(duì)CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過(guò)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(guò)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。123456789101112(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(wú)明顯變化。其原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。123456789101112

酶的活性達(dá)到最大，對(duì)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(duì)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。12345678910111211.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(qǐng)結(jié)合圖表回答問題：123456789101112(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(chǎng)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___________________。123456789101112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(guò)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(cè)，圖2中_____(填“A”或“B”)植物為C4植物。123456789101112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(duì)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(duì)CO2的親和力，利用所學(xué)的生物技術(shù)與工程相關(guān)知識(shí)，提出你的設(shè)計(jì)思路：_______________________________________________________________。123456789101112

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390μmol·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(guò)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?；卮鹣铝袉栴}：12