小麥和玉米是兩種主要的糧食作物，但其產量一直存在明顯差異，玉米的光合速率約為小麥的1.5倍。科學家對小麥和玉米的光合作用過程進行研究，發(fā)現小麥和玉米在CO2固定的過程中存在差異。給小麥提供14CO2，檢測其體內物質的放射性情況，發(fā)現最早出現14C標記的是C3酸，然后是C5、丙糖磷酸、葡萄糖等；給玉米提供14CO2時，最早出現14C標記的有機物卻是C4酸。玉米光合作用部分過程如圖所示。
（1）玉米葉片的葉肉細胞圍繞維管束鞘細胞整齊排列呈“花環(huán)”狀，光合作用時，CO2先在葉肉細胞中被固定，圖中a代表的物質是C4酸C4酸，該物質進一步轉化成蘋果酸后轉移到與其相鄰的維管束鞘細胞中再釋放CO2CO2參與光合作用的碳反應。小麥進行光合作用時所吸收的CO2則直接參與碳反應。
（2）玉米葉肉細胞中的葉綠體結構正常，而維管束鞘細胞中的葉綠體無正常的基粒，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胞產生提供。
（3）葉綠體膜上分布有一種磷酸轉運體TPT，在將丙糖磷酸運出葉綠體的同時，將相同數量的無機磷酸（Pi）運入葉綠體，因此，當細胞質基質中的Pi水平降低時，磷酸丙糖磷酸丙糖的合成會減少，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13個玉米品種和7個小麥品種的CO2補償點進行了檢測，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，請你根據小麥和玉米光合作用過程的差異推測出現這一現象的原因可能是玉米葉肉細胞中固定CO2的酶對CO2有更強的親和力，能更有效地利用低濃度CO2玉米葉肉細胞中固定CO2的酶對CO2有更強的親和力，能更有效地利用低濃度CO2。
（5）有人認為可將玉米的高效光合基因轉入到小麥中，以期提高小麥的產量，請評價該方案的合理性并說明理由。
【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；玉米葉肉細胞中固定CO2的酶對CO2有更強的親和力，能更有效地利用低濃度CO2
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網所有，未經書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：44難度：0.7
相似題
-
1．如圖是某植物葉肉細胞的部分生理過程示意圖。已知該植物葉肉細胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過程①，也能催化過程②，可同時進行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高，CO2濃度低時，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個C3、1個C2，2個C2在線粒體等結構中再經一系列轉化形成1個C3、1個CO2，C3再進入卡爾文循環(huán)。回答下列問題：
（1）圖中，過程②發(fā)生的場所是。
（2）該植物葉肉細胞光合作用產生的糖類物質，在氧氣充足的條件下，可被氧化為（填物質名稱）后進入線粒體，繼而在（填場所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據圖推測，當CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時，有利于水稻進行光呼吸而不利于光合作用中有機物的積累，從C5的角度分析，其原因是。
（4）科學研究發(fā)現，在一些藍藻中存在CO2濃縮機制：藍藻中產生一種特殊的蛋白質微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機制的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21難度：0.7 -
2．研究發(fā)現，Rubisco酶是綠色植物細胞中含量最豐富的蛋白質，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CO2濃度較高時，該酶催化C5與CO2反應，完成光合作用；當O2濃度較高時，該酶卻錯誤的催化C5與O2反應，產物經一系列變化后到線粒體中生成CO2，這種植物在光下吸收O2產生CO2的現象稱為光呼吸。回答下列問題：
（1）Rubisco酶在細胞的中的核糖體上合成。在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化的反應產物是，其發(fā)揮作用的場所是。
（2）當胞間CO2與O2濃度的比值減小時，有利于植物進行光呼吸而不利于光合作用有機物的積累。請從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯誤反應，光合植物創(chuàng)造了多種高代價的補救機制，如有的細胞中產生一種特殊蛋白質微室，將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機制形成的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：50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。
光呼吸現象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個雙功能的酶，具有催化羧化反應和加氧反應兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當CO2濃度高而O2濃度低時，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）與進入葉綠體的CO2結合，經Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），進行光合作用；當CO2濃度低而O2濃度高時，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），后者在相關酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通過光呼吸代謝循環(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，具體過程如圖1所示。請回答下列問題：
（1）在紅光照射條件下，參與光反應的主要色素是；據圖1可推知，Rubisco酶主要分布在葉綠體基質中，催化CO2與C5結合，生成2分子C3，影響該反應的內部因素有（寫出2點即可）。在光照條件下，Rubisco酶可以催化RuBP與CO2生成PGA，再利用光反應產生的NADPH將其還原，也可以催化RuBP與O2反應；推測O2與CO2比值時，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出現快速釋放CO2的現象（CO2猝發(fā)），試解釋這一現象產生的原因：。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。根據圖2中信息推測，PEP羧化酶比Rubisco酶對CO2的親和力。葉肉細胞包圍在維管束鞘細胞四周，形成花環(huán)狀結構，根據此結構特點，進一步推測C4植物光呼吸比C3植物的。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21難度：0.5
把好題分享給你的好友吧~~