大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：

1. 大豆与根瘤菌是互利共生关系，下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径，请据图回答下列问题：

(1) 在叶绿体中，光合色素分布在上；在酶催化下直接参与CO₂固定的化学物质是H₂O和。

(2) 上图所示的代谢途径中，催化固定CO₂形成3-磷酸甘油酸（PGA）的酶在中，PGA还原成磷酸丙糖（TP）运出叶绿体后合成蔗糖，催化TP合成蔗糖的酶存在于。

(3) 根瘤菌固氮产生的NH₃可用于氨基酸的合成，氨基酸合成蛋白质时，通过脱水缩合形成键。

(4) CO₂和N₂的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自；根瘤中合成ATP的能量主要源于的分解。

(5) 蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是。

【考点】

叶绿体结构及色素的分布和作用; 光合作用的过程和意义;

【答案】

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综合题普通

1. 光照下，植物通过叶绿体吸收光能实现光能到有机物中稳定化学能的转化。光能是植物光合作用的必要条件，充分利用光能，有利于提高植物光合作用产量；但若吸收过量的光能，则会对植物造成损伤，从而影响植物生长。在长期的进化过程中，植物形成了多种光保护机制。回答下列问题：

(1) 捕获光能的色素分布在叶绿体的，绿叶中，该结构的总面积巨大的意义是。

(2) “转光膜”是新型高科技功能膜，其生产原材料中添加了能将紫外光和绿光转换为蓝紫光和红光的“转光色母粒”，用“转光膜”覆盖后，大棚作物能提高产量，其原因是。

(3) 在低CO₂环境和较强光照条件下，叶片气孔部分关闭，叶绿体中NADPH/NADP⁺、ATP/ADP的值会，光反应阶段产生的高能电子会激发形成自由基，损伤叶绿体；光呼吸过程中叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成消耗О₂、生成CO₂的生理过程，从而将光反应中积累的大量NADPH和ATP通过光呼吸消耗掉，以防止它们的积累影响植物代谢。据此分析，光呼吸的存在能避免叶绿体等被强光破坏，原因是。

综合题普通

2. 小球藻是单细胞真核生物，是研究光合作用的模式生物。水体中的无机碳主要以和CO₂两种形式存在，小球藻具有图所示的无机碳浓缩过程。

回答下列问题：

(1) 小球藻浓缩的过程属于（填“自由扩散”“协助扩散”或“主动运输”），理由是。

(2) 过程①称为，能为此过程提供能量的物质有。

(3) 鲁宾和卡门用小球藻探究光合作用所释放氧气的来源，实验分组及结果如表。

①小球藻光合作用产生的氧气，一部分释放到外界环境中，另一部分的去向是。

②由本实验可知，光合作用释放的氧气（填“全部来自水”“全部来自CO₂”或“部分来自水部分来自CO₂”），理由是。

组别		O标记物所占的比例/%
		反应物		产物
		H₂¹⁸O	KHC¹⁵O₃+K₂C¹⁸O₃	¹⁸O₂
1	初始	0.85	0.20	—
1	结束	0.85	0.61	0.86
2	初始	0.20	0.50	—
2	结束	0.20	0.40	0.20
3	初始	0.20	0.68	—
3	结束	0.20	0.57	0.20

综合题普通

3. 下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO₂的K_m为450μmol·L^-1（K越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO₂反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O₂反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O₂并释放CO₂的反应）。该酶的酶促反应方向受CO₂和O₂相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO₂的K_m为7μmol·L^-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO₂反应生成C₄ ，固定产物C₄转运到维管束鞘细胞后释放CO₂ ，再进行卡尔文循环。回答下列问题：

(1) 玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是（填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过长距离运输到其他组织器官。

(2) 在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是（答出三点即可）。

(3) 某研究将蓝细菌的CO₂浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO₂浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是（答出三点即可）。

综合题困难