早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降?，F(xiàn)在大氣中的CO2濃度約390μmol?mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定?；卮鹣铝袉栴}：
（1）真核細(xì)胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被C5固定形成C3，進(jìn)而被 NADPH（還原氫或[H]）NADPH（還原氫或[H]）還原生成糖類，此過程發(fā)生在 葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)中。
（2）海水中的無機(jī)碳主要以CO2和HCO3-，兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無機(jī)碳濃縮過程，圖HCO3-濃度最高的場所是 葉綠體葉綠體（填“細(xì)胞外”或“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”），可為圖示過程提供ATP的生理過程有 呼吸作用和光合作用呼吸作用和光合作用。
（3）某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制，部分過程見圖2。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可將HCO3-轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。
①由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測，PEPC與無機(jī)碳的親和力 高于高于（填“高于”或“低于”或“等于”）Rubisco。
②若要通過實驗驗證某植物在上述CO2濃縮機(jī)制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)場所，可以使用 同位素標(biāo)記同位素標(biāo)記技術(shù)。
（4）大氣成分的改變是 生物與無機(jī)環(huán)境生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展的結(jié)果。
（5）科研人員以玉米為材料，研究施用哈茨木霉和長枝木霉對寒地鹽堿土壤條件下的玉米幼苗光合特性的影響（不考慮呼吸速率變化的影響），實驗結(jié)果如下表所示：
| 處理 | 凈光合速率（μmol?m-2?s-1） | 氣孔導(dǎo)度（mol?m-2?s-1） | 胞間CO2濃度（μmol?mol-1） | 葉綠素a+b含量（mg?g-1） |
| 長枝木霉 | 9.98±0.37 | 0.063±0.00 | 198.80±1.66 | 2.81±0.04 |
| 哈茨木霉 | 9.76±0.06 | 0.059±0.00 | 202.38±4.80 | 2.68±0.05 |
| 對照 | 5.73±0.07 | 0.044±0.00 | 285.65±6.74 | 1.89±0.01 |
①施用木霉后，玉米氣孔導(dǎo)度升高，胞間CO2濃度卻下降，據(jù)表中數(shù)據(jù)分析其原因是
葉綠素含量增加，光合速率上升，CO2消耗增多，導(dǎo)致胞間CO2濃度下降
葉綠素含量增加，光合速率上升，CO2消耗增多，導(dǎo)致胞間CO2濃度下降
。②根據(jù)實驗結(jié)果可知，
長枝木霉
長枝木霉
（填“哈茨木霉”或“長枝木霉”）對植物生長促進(jìn)作用更佳。（6）低溫脅迫下細(xì)胞產(chǎn)生的自由基可攻擊并破壞蛋白質(zhì)、磷脂分子等有機(jī)物。科研人員通過實驗進(jìn)步探究了施用兩種木霍對寒地鹽堿土壤條件下的玉米抗逆性的影響，測得如圖3所示數(shù)據(jù)：
①寒地條件下，施用木霉可以提高玉米光合速率的原因是
施用木霉可以降低自由基的產(chǎn)生，減少對光合作用有關(guān)的酶及類囊體薄膜的破壞作用，有利于提高玉米光合速率
施用木霉可以降低自由基的產(chǎn)生，減少對光合作用有關(guān)的酶及類囊體薄膜的破壞作用，有利于提高玉米光合速率
。②施用木霉可提高玉米耐鹽堿的能力，據(jù)圖分析理由是
施用木霉可以提高細(xì)胞內(nèi)可溶性糖含量，細(xì)胞滲透壓升高，吸水力更強(qiáng)
施用木霉可以提高細(xì)胞內(nèi)可溶性糖含量，細(xì)胞滲透壓升高，吸水力更強(qiáng)
。【答案】NADPH（還原氫或[H]）；葉綠體基質(zhì)；葉綠體；呼吸作用和光合作用；高于；同位素標(biāo)記；生物與無機(jī)環(huán)境；葉綠素含量增加，光合速率上升，CO2消耗增多，導(dǎo)致胞間CO2濃度下降；長枝木霉；施用木霉可以降低自由基的產(chǎn)生，減少對光合作用有關(guān)的酶及類囊體薄膜的破壞作用，有利于提高玉米光合速率；施用木霉可以提高細(xì)胞內(nèi)可溶性糖含量，細(xì)胞滲透壓升高，吸水力更強(qiáng)
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：11引用：1難度：0.6
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1．研究發(fā)現(xiàn)，Rubisco酶是綠色植物細(xì)胞中含量最豐富的蛋白質(zhì)，由核基因控制合成的小亞基和葉綠體基因控制合成的大亞基組成，功能上屬于雙功能酶。當(dāng)CO2濃度較高時，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；當(dāng)O2濃度較高時，該酶卻錯誤的催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中生成CO2，這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸?；卮鹣铝袉栴}：
（1）Rubisco酶在細(xì)胞的中的核糖體上合成。在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化的反應(yīng)產(chǎn)物是，其發(fā)揮作用的場所是。
（2）當(dāng)胞間CO2與O2濃度的比值減小時，有利于植物進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用有機(jī)物的積累。請從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯誤反應(yīng)，光合植物創(chuàng)造了多種高代價的補(bǔ)救機(jī)制，如有的細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊蛋白質(zhì)微室，將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制形成的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：50引用：5難度：0.6 -
2．光呼吸可使水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%，造成減產(chǎn)。
光呼吸現(xiàn)象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個雙功能的酶，具有催化羧化反應(yīng)和加氧反應(yīng)兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）與進(jìn)入葉綠體的CO2結(jié)合，經(jīng)Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），進(jìn)行光合作用；當(dāng)CO2濃度低而O2濃度高時，RuBP與O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG（2-磷酸乙醇酸，C2），后者在相關(guān)酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通過光呼吸代謝循環(huán)合成PGA，重新加入卡爾文循環(huán)，而1/4的PG則以CO2的形式釋放，具體過程如圖1所示。請回答下列問題：
（1）在紅光照射條件下，參與光反應(yīng)的主要色素是；據(jù)圖1可推知，Rubisco酶主要分布在葉綠體基質(zhì)中，催化CO2與C5結(jié)合，生成2分子C3，影響該反應(yīng)的內(nèi)部因素有（寫出2點即可）。在光照條件下，Rubisco酶可以催化RuBP與CO2生成PGA，再利用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH將其還原，也可以催化RuBP與O2反應(yīng)；推測O2與CO2比值時，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）從圖1看出，正常光合作用的葉片，突然停止光照后葉片會出現(xiàn)快速釋放CO2的現(xiàn)象（CO2猝發(fā)），試解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：。從能量代謝分析，光呼吸與有氧呼吸最大的區(qū)別是。
（3）水稻、小麥屬于C3植物，而高粱、玉米屬于C4植物，其特有的C4途徑如圖2所示。根據(jù)圖2中信息推測，PEP羧化酶比Rubisco酶對CO2的親和力。葉肉細(xì)胞包圍在維管束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)此結(jié)構(gòu)特點，進(jìn)一步推測C4植物光呼吸比C3植物的。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：3難度：0.5 -
3．如圖是某植物葉肉細(xì)胞的部分生理過程示意圖。已知該植物葉肉細(xì)胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過程①，也能催化過程②，可同時進(jìn)行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高，CO2濃度低時，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個C3、1個C2，2個C2在線粒體等結(jié)構(gòu)中再經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化形成1個C3、1個CO2，C3再進(jìn)入卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}：
（1）圖中，過程②發(fā)生的場所是。
（2）該植物葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的糖類物質(zhì)，在氧氣充足的條件下，可被氧化為（填物質(zhì)名稱）后進(jìn)入線粒體，繼而在（填場所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據(jù)圖推測，當(dāng)CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時，有利于水稻進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用中有機(jī)物的積累，從C5的角度分析，其原因是。
（4）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在一些藍(lán)藻中存在CO2濃縮機(jī)制：藍(lán)藻中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：1難度：0.7