莲藕是被广泛用于观赏和食用的植物。研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%。图1表示在25℃时不同光照强度下突变体和普通莲藕的净光合速率。图2中A、B表示某光照强度下突变体与普通莲藕的气孔导度（可表示单位时间进入叶片单位面积的CO2量）和胞间CO2浓度。回答下列问题：

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1. 莲藕是被广泛用于观赏和食用的植物。研究人员通过人工诱变筛选出一株莲藕突变体，其叶绿素含量仅为普通莲藕的56%。图1表示在25℃时不同光照强度下突变体和普通莲藕的净光合速率。图2中A、B表示某光照强度下突变体与普通莲藕的气孔导度（可表示单位时间进入叶片单位面积的CO₂量）和胞间CO₂浓度。回答下列问题：

(1) 藕的气腔孔与叶柄中的气腔孔相通，因此藕主要进行呼吸。

(2) 图1中光照强度低于a时，突变体莲藕的净光合速率低于普通莲藕，据题意推测引起这种差异的内因主要是，导致光反应减弱。

(3) 据图2分析，（填“普通”或“突变体”）莲藕在单位时间内固定的CO₂多，该过程发生的场所是。若突然进行遮光处理，则短时间内叶绿体中含量减少的物质有（填序号）。①C₅②NADPH ③C₃ ④有机物

(4) 图1中，当光照强度大于a点时，突变体具有较高的净光合速率，其可能的原因是____。（多选） A. 处于光合作用最适温度 B. 充足的光能弥补了色素缺乏的不利影响 C. 突变体呼吸速率较低 D. 突变体的暗反应效率较高

【考点】

光合作用的过程和意义; 有氧呼吸的过程和意义;

【答案】

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综合题普通

1. 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

2. 利用蓝细菌将CO₂转化为工业原料，有助于实现“双碳”目标。

(1) 蓝细菌是原核生物，细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH（呼吸过程中产生的[H]）和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于和等生理过程，为各项生命活动提供能量。

(2) 蓝细菌可通过D—乳酸脱氢酶（Ldh），利用NADH将丙酮酸还原为D—乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌，以期提高D—乳酸产量，但结果并不理想。分析发现，

是由于细胞质中的NADH被大量用于作用产生ATP，无法为Ldh提供充足的NADH。

(3) 蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K，以补充ATP产量，使更多NADH用于生成D—乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量，结果如下表。

注：数据单位为pmol∕OD730

菌株	ATP	NADH	NADPH
初始蓝细菌	626	32	49
工程菌K	829	62	49

由表可知，与初始蓝细菌相比，工程菌K的ATP含量升高，且有氧呼吸第三阶段（被抑制∕被促进∕不受影响），光反应中的水光解（被抑制∕被促进∕不受影响）。

(4) 研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中，构建工程菌L。与初始蓝细菌相比，工程菌L能积累更多D—乳酸，是因为其__________（双选）。 A. 光合作用产生了更多ATP B. 光合作用产生了更多NADPH C. 有氧呼吸第三阶段产生了更多ATP D. 有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH

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