小麥和玉米是兩種主要的糧食作物，但其產(chǎn)量一直存在明顯差異，玉米的光合速率約為小麥的1.5倍。科學(xué)家對(duì)小麥和玉米的光合作用過(guò)程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)小麥和玉米在CO2固定的過(guò)程中存在差異。給小麥提供14CO2，檢測(cè)其體內(nèi)物質(zhì)的放射性情況，發(fā)現(xiàn)最早出現(xiàn)14C標(biāo)記的是C3酸，然后是C5、丙糖磷酸、葡萄糖等；給玉米提供14CO2時(shí)，最早出現(xiàn)14C標(biāo)記的有機(jī)物卻是C4酸。玉米光合作用部分過(guò)程如圖所示。
（1）玉米葉片的葉肉細(xì)胞圍繞維管束鞘細(xì)胞整齊排列呈“花環(huán)”狀，光合作用時(shí)，CO2先在葉肉細(xì)胞中被固定，圖中a代表的物質(zhì)是C4酸C4酸，該物質(zhì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成蘋(píng)果酸后轉(zhuǎn)移到與其相鄰的維管束鞘細(xì)胞中再釋放CO2CO2參與光合作用的碳反應(yīng)。小麥進(jìn)行光合作用時(shí)所吸收的CO2則直接參與碳反應(yīng)。
（2）玉米葉肉細(xì)胞中的葉綠體結(jié)構(gòu)正常，而維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體無(wú)正常的基粒，將C3還原成丙糖磷酸所需的ATP和[H]ATP和[H]主要由周圍的葉肉細(xì)胞產(chǎn)生提供。
（3）葉綠體膜上分布有一種磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)體TPT，在將丙糖磷酸運(yùn)出葉綠體的同時(shí)，將相同數(shù)量的無(wú)機(jī)磷酸（Pi）運(yùn)入葉綠體，因此，當(dāng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的Pi水平降低時(shí)，磷酸丙糖磷酸丙糖的合成會(huì)減少，原因是合成磷酸丙糖的原料Pi減少合成磷酸丙糖的原料Pi減少。
（4）科研人員對(duì)13個(gè)玉米品種和7個(gè)小麥品種的CO2補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行了檢測(cè)，前者平均為5mg/cm3，后者平均為51mg/cm3，因此，玉米玉米能更有效地利用低濃度的CO2，請(qǐng)你根據(jù)小麥和玉米光合作用過(guò)程的差異推測(cè)出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是玉米葉肉細(xì)胞中固定CO2的酶對(duì)CO2有更強(qiáng)的親和力，能更有效地利用低濃度CO2玉米葉肉細(xì)胞中固定CO2的酶對(duì)CO2有更強(qiáng)的親和力，能更有效地利用低濃度CO2。
（5）有人認(rèn)為可將玉米的高效光合基因轉(zhuǎn)入到小麥中，以期提高小麥的產(chǎn)量，請(qǐng)?jiān)u價(jià)該方案的合理性并說(shuō)明理由。
【考點(diǎn)】光合作用原理——光反應(yīng)、暗反應(yīng)及其區(qū)別與聯(lián)系．
【答案】C4酸；CO2；ATP和[H]；磷酸丙糖；合成磷酸丙糖的原料Pi減少；玉米；玉米葉肉細(xì)胞中固定CO2的酶對(duì)CO2有更強(qiáng)的親和力，能更有效地利用低濃度CO2
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：45引用：2難度：0.7
相似題
-
1．如圖是某植物葉肉細(xì)胞的部分生理過(guò)程示意圖。已知該植物葉肉細(xì)胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過(guò)程①，也能催化過(guò)程②，可同時(shí)進(jìn)行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高，CO2濃度低時(shí)，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個(gè)C3、1個(gè)C2，2個(gè)C2在線粒體等結(jié)構(gòu)中再經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化形成1個(gè)C3、1個(gè)CO2，C3再進(jìn)入卡爾文循環(huán)。回答下列問(wèn)題：
（1）圖中，過(guò)程②發(fā)生的場(chǎng)所是。
（2）該植物葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的糖類物質(zhì)，在氧氣充足的條件下，可被氧化為（填物質(zhì)名稱）后進(jìn)入線粒體，繼而在（填場(chǎng)所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據(jù)圖推測(cè)，當(dāng)CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時(shí)，有利于水稻進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用中有機(jī)物的積累，從C5的角度分析，其原因是。
（4）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在一些藍(lán)藻中存在CO2濃縮機(jī)制：藍(lán)藻中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：1難度：0.7 -
2．研究發(fā)現(xiàn)，Rubisco酶是綠色植物細(xì)胞中含量最豐富的蛋白質(zhì)，由核基因控制合成的小亞基和葉綠體基因控制合成的大亞基組成，功能上屬于雙功能酶。當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；當(dāng)O2濃度較高時(shí)，該酶卻錯(cuò)誤的催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中生成CO2，這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）Rubisco酶在細(xì)胞的中的核糖體上合成。在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化的反應(yīng)產(chǎn)物是，其發(fā)揮作用的場(chǎng)所是。
（2）當(dāng)胞間CO2與O2濃度的比值減小時(shí)，有利于植物進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用有機(jī)物的積累。請(qǐng)從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯(cuò)誤反應(yīng)，光合植物創(chuàng)造了多種高代價(jià)的補(bǔ)救機(jī)制，如有的細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊蛋白質(zhì)微室，將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制形成的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：50引用：5難度：0.6 -
3．光呼吸可使水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%，造成減產(chǎn)。
光呼吸現(xiàn)象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個(gè)雙功能的酶，具有催化羧化反應(yīng)和加氧反應(yīng)兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時(shí)，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）與進(jìn)入葉綠體的CO2結(jié)合，經(jīng)Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），進(jìn)行光合作用；當(dāng)CO2濃度低而O2濃度高時(shí)，RuBP與O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG（2-磷酸乙醇酸，C2），后者在相關(guān)酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通過(guò)光呼吸代謝循環(huán)合成PGA，重新加入卡爾文循環(huán)，而1/4的PG則以CO2的形式釋放，具體過(guò)程如圖1所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在紅光照射條件下，參與光反應(yīng)的主要色素是；據(jù)圖1可推知，Rubisco酶主要分布在葉綠體基質(zhì)中，催化CO2與C5結(jié)合，生成2分子C3，影響該反應(yīng)的內(nèi)部因素有（寫(xiě)出2點(diǎn)即可）。在光照條件下，Rubisco酶可以催化RuBP與CO2生成PGA，再利用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH將其還原，也可以催化RuBP與O2反應(yīng)；推測(cè)O2與CO2比值時(shí)，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）從圖1看出，正常光合作用的葉片，突然停止光照后葉片會(huì)出現(xiàn)快速釋放CO2的現(xiàn)象（CO2猝發(fā)），試解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：。從能量代謝分析，光呼吸與有氧呼吸最大的區(qū)別是。
（3）水稻、小麥屬于C3植物，而高粱、玉米屬于C4植物，其特有的C4途徑如圖2所示。根據(jù)圖2中信息推測(cè)，PEP羧化酶比Rubisco酶對(duì)CO2的親和力。葉肉細(xì)胞包圍在維管束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)C4植物光呼吸比C3植物的。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：3難度：0.5
相關(guān)試卷