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Km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Km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. 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）。

【考点】

光合作用原理的应用; 光合作用综合;

【答案】

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综合题困难

1. 化学防晒霜中的有效成分氧苯酮（OBZ）是一种紫外线的吸收剂。科研人员测定了一定浓度的OBZ对黄瓜叶片光合作用和呼吸作用速率的影响，结果如图1所示（k为斜率）。同时也测定了植株正常生长的饱和光强下，不同浓度OBZ处理的黄瓜叶片的气孔导度（Gs）和细胞间隙CO₂浓度（Ci），结果如图2所示。回答下列问题。

(1) 提取植物光合色素常用的溶剂是。叶绿素能否吸收利用紫外线?请解释原因。

(2) 据图1的实验结果，可推测 OBZ 对（填“光合”或“呼吸”）作用的影响更明显，判断依据是。

(3) 分析图2 的实验数据，结果表明 OBZ 能够明显黄瓜叶片的气孔导度（Gs），且与OBZ浓度呈现关系；除Gs变化会影响 CO₂进入减少外，由于，从而导致OBZ对细胞间隙 CO₂浓度（Ci）影响不明显。

(4) 进一步研究发现OBZ严重干扰了光反应系统中的电子传递过程，合成受阻，进而影响了碳反应中反应过程。

综合题普通

2. 在不同的生存环境下，植物的光合作用过程有一定差异。请回答问题：

(1) 大豆等植物的生活环境水分相对充足，从外界吸收的CO₂与结合后，生成2分子C₃ ，之后C₃被还原为糖类和C₅这一暗反应过程也称作循环，这些植物则称作C₃植物。

(2) 干旱环境下植物为了减少水分散失，会关闭，导致光合作用效率降低。干旱环境下，起源于热带的玉米等植物，除了与小麦等植物一样的暗反应过程外，还有一条固定CO₂的途径，即C₄途径，该途径的具体过程如下图所示。据图分析玉米中完成光合作用暗反应的细胞是细胞。

(3) 相较于C₃植物，玉米等C₄植物能利用更低浓度CO₂ ，从酶的角度分析原因可能是。

(4) 为了追踪玉米进行C₄途径时，光合作用产物葡萄糖中C的转移路径。研究人员用¹⁴C标记的CO₂来追踪，请写出最可能的转移途径是（用物质和箭头表示）。

(5) 大豆和玉米都是我国重要的粮食作物，合理密植是重要的增产措施。根据两种植物生理功能差异分析，其中更适合在密集条件下种植的植物是，判断理由是。

综合题普通