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

【考点】

光合作用的过程和意义;

【答案】

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综合题普通

1. 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

2. 科研人员对某种绿色植物光暗转换的适应机制开展研究，测定该植物在24h内光合作用吸收CO₂的量和蒸腾作用变化情况，结果如图所示。据图分析：

(1) 该植物光反应发生的时间段是时之间。从能量输入叶肉细胞到能被生命活动所直接利用，其能量转换的具体途径是：光能→。

(2) 据图推测，该植物最有可能生活在干旱地区，依据是。

(3) 在照光条件下气孔关闭，CO₂吸收过几乎为0，叶肉细胞仍能大量合成糖类等有机物，请推测照光条件下光合作用所需CO₂来源的途径有。

综合题困难

3. CO₂是影响光合速率的重要环境因素。CO₂补偿点是光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO₂浓度。回答下列问题：

(1) 碳反应中，Rubisco酶（R酶）催化CO₂与RuBP结合，生成2分子。R酶由8个L蛋白和8个S蛋白组成。高等植物的L蛋白由叶绿体基因编码，并在叶绿体中由核糖体合成；S蛋白由细胞核基因编码，并在中由游离核糖体合成，然后进入叶绿体。在叶绿体基质中S蛋白与组装成有功能的R酶。蓝细菌编码这两种蛋白的基因位于中。

(2) 在高光强环境下，对某野生型植株和突变型植株施以低氮肥或高氮肥，一段时间后，测定其叶绿素a和R酶的含量，结果如图。

组别	植株类型	氮肥用量
A	野生型	低氮肥
B	野生型	高氮肥
C	突变型	低氮肥
D	突变型	高氮肥

①高氮肥高光强环境下，D组的光合速率大于B组，限制B组光合速率的因素是。

②已知C组的CO₂补偿点大于D组，将正常生长的两组放置在同一密闭小室中，在高光强条件下培养一段时间，首先不能正常生长的是组。

③在高光强环境下，B组相对A组光合速率增加，CO₂补偿点不变。B组光合速率增加是由于氮元素既有利于叶绿素a和R酶的合成，也有利于光反应原料含量的增加。B组CO₂补偿点不变是因为各种因素导致。

综合题困难