生活在高温干旱环境中的仙人掌，其CO2同化途径如图1所示。PEP羧化酶（PEPC）的活性呈现出昼夜变化，机理如图2所示。

1. 生活在高温干旱环境中的仙人掌，其CO₂同化途径如图1所示。PEP羧化酶（PEPC）的活性呈现出昼夜变化，机理如图2所示。

(1) 据图1分析可知，仙人掌叶肉细胞中能固定CO₂的物质是。

(2) 白天较强光照时，仙人掌叶绿体产生O₂的速率（填“大于”“小于”或“等于”）苹果酸分解产生CO₂的速率。夜晚，叶肉细胞因为缺少而不能进行卡尔文循环。

(3) 上午10：00，若环境中CO₂的浓度突然降低，短时间内仙人掌叶绿体中C₃含量的变化是（填“升高”、“降低”或“基本不变”），原因是。

(4) 由图1可知苹果酸夜晚被生成后会转运到液泡中储存起来，推测该过程的生理意义是（写出两个方面即可）。

(5) 在夜晚，仙人掌叶肉细胞的细胞呼吸减弱会影响细胞中苹果酸的生成。根据图1和图2分析其原因是。

【考点】

影响光合作用的环境因素; 有氧呼吸的过程和意义; 光合作用原理的应用; 环境变化对光合作用中物质含量的影响;

【答案】

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综合题困难

1. 光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O₂/CO₂值异常情况下发生的一个生理过程。在光下叶绿体中的C₅能与CO₂反应形成C₃；当CO₂/O₂比值低时，C₅也能与O₂反应形成C₂等化合物。C₂在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图甲。光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：

(1) 据图可知，光呼吸与光合作用暗反应都利用了为原料，但区别是光合作用在暗反应阶段同化CO₂ ，合成有机物，而光呼吸最终。

(2) 光呼吸被冠以“呼吸”二字，你认为理由是。（提示：从与呼吸作用进行比较的角度回答）

(3) 我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图乙、图丙。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是。

(4) 减少不必要的光呼吸损耗，对提高作物产量具有重要意义，某同学以此作为研究课题提出了两种可以抑制光呼吸的思路，第一种思路：适当降低温度；第二种思路：适当提高CO₂浓度。你赞同哪一种思路？（填“第一种”“第二种”或“两种都可”），并说明理由。

综合题普通

2. 如图是光合作用过程示意图（字母代表物质），PSBS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内H⁺的浓度而被激活，激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对植物细胞造成损伤。

回答下列问题。

(1) 若将水中的氧元素用¹⁸O标记，则光照一段时间后叶肉细胞中上图中除水外能检测到¹⁸O的物质有（填图中字母）。

(2) H⁺通过Z蛋白外流的同时促进了C的合成，说明Z蛋白的功能有。

(3) 据图分析，光照过强会导致类囊体腔内pH（填“升高”或“下降”），从而激活PsbS。此时，光合作用产生的有机物会减少，原因是。

(4) 在自然条件下，某种植物在幼苗时期全部为条形叶，随着树龄增长会逐渐出现条形叶、卵形叶和锯齿叶。在最适温度及大气CO₂浓度下测得数据如下表所示（单位：μmol·m^-2·s^-1）：

叶型	净光合速率	光补偿点	光饱和点	呼吸作用	光呼吸	叶绿素a/b
卵形叶	17.47	1881	2891	2.31	8.90	4.337
锯齿叶	16.54	2066	4260	3.08	9.12	4.397
条形叶	12.56	1428	2542	1.38	6.65	3.996

注：光呼吸有保护光合结构免受强光伤害的功能；叶绿素b对荫蔽条件下占优势的漫射光的吸收能力大于叶绿素a。

①据表中数据推测，条形叶分布在植株的（填“上”、“中”或“下”）部，依据为。（答出2点）

②据表可知，当光照为1881μmol·m^-2·s^-1时，锯齿叶的光合作用主要受外界因素的限制（答2点）。

综合题普通

3. 强光会导致光合作用下降，即光抑制现象。其原因之一是强光下植物体内NADP⁺不足，使得电子传递给氧气形成有害的超氧阴离子，损害光合结构。玉米和大豆可以通过光呼吸消耗氧气，从而减轻光抑制的影响。在光呼吸过程中，Rubisco 酶在高氧低二氧化碳的环境中促使RuBP发生氧化反应，而在正常的光合作用条件下，它则催化 RuBP 固定CO₂。根据信息回答问题：

(1) Rubisco酶分布的场所是，玉米、大豆等植物进行光合作用的细胞中消耗O₂的场所有。

(2) 在高O₂含量的环境中，植物(填“能”或“不能”) 进行光合作用。列举出生产中促进大棚玉米、大豆等作物增产的措施：(至少两个)。

(3) 强光条件下 NADP*不足是因为。科学家利用能接收电子的人工电子梭(铁氰化钾) 有效解除微藻的光抑制现象。当光照强度过大时，加入铁氰化钾能够有效解除光抑制的原理是。

综合题普通