專題突破2不同生物固定二氧化碳的方式比較課標要求說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學能?？记榉治霾煌锕潭ǘ趸嫉姆绞奖容^2023·湖南·T172021·遼寧·T222021·天津·T152021·全國乙·T29典例示范某研究小組在研究小麥、玉米和蘆薈的光合作用時，分別測得三種植物一晝夜CO2吸收速率的變化量，結(jié)果如圖1：(1)圖1中小麥在10～12h光合作用速率下降的原因是_________________________________________________________________________________________________。(2)據(jù)圖1判斷蘆薈在10～16h光合作用速率________(填“是”或“不是”)0。(3)小麥進行暗反應時，CO2被C5固定后，形成C3，但科學家在研究玉米等原產(chǎn)在熱帶地區(qū)綠色植物的光合作用時發(fā)現(xiàn)，這類植物固定CO2時，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到含有四個碳原子的有機物(C4)中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中，科學家將這類植物叫作C4植物，將其特有的固定CO2的途徑叫作C4途徑；此類作物沒有“光合午休”的現(xiàn)象。而像小麥等僅有C3參與CO2固定的植物叫作C3植物，將其固定CO2的途徑叫作C3途徑。若用14C標記大氣中的CO2，則小麥植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為__________________；玉米植株中14C的轉(zhuǎn)移途徑為______________________________________________________________________________________________________________________。(4)請據(jù)圖2比較C3、C4植物的結(jié)構(gòu)并完善表格。細胞類別C3植物C4植物維管束鞘細胞形態(tài)?、賍_______葉綠體無有，但無基?；蚧０l(fā)育不良葉肉細胞排列柵欄組織、海綿組織部分葉肉細胞與維管束鞘細胞形成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)葉綠體②________有，但不能進行暗反應(5)C3途徑的CO2固定是通過Rubisco來實現(xiàn)的；C4途徑的CO2固定是通過PEP羧化酶催化完成的，PEP羧化酶催化CO2連接到PEP上，形成四碳酸。這兩種酶對CO2的親和力不同，PEP羧化酶對CO2的親和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在葉肉細胞中把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，形成C4后進入維管束鞘細胞并釋放CO2，PEP羧化酶被形象地稱為“CO2泵”。①請解釋玉米在10～12h光合作用速率不降反升的原因：______________________________________________________________________________________________。②強光下，可產(chǎn)生更多的NADPH和ATP，以滿足C4植物C4途徑對ATP的額外需求。③維管束鞘細胞中的光合產(chǎn)物可就近運入維管束，從而避免了光合產(chǎn)物累積對光合作用可能產(chǎn)生的抑制作用。(6)生長在干旱地區(qū)的植物如蘆薈、仙人掌等多肉植物，具有一種光合固定CO2的附加途徑——CAM途徑，具有CAM途徑的植物被稱為CAM植物。據(jù)圖3判斷：夜晚，植物______(填“能”或“不能”)進行卡爾文循環(huán)。白天，植物進行光合作用的CO2來源是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)溫度過高，植物蒸騰作用失水過多導致氣孔導度下降，CO2吸收減少(2)不是(3)14CO2→14C3→(14CH2O)14CO2→14C4→14CO2→14C3→(14CH2O)(4)①大②有(5)①葉肉細胞中的PEP羧化酶對CO2有很高的親和力，能濃縮低濃度的CO2，從而增加細胞中CO2的濃度(6)不能蘋果酸的分解和細胞呼吸歸納總結(jié)C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比較(1)比較C4植物、CAM植物固定CO2的方式相同點：都對CO2進行了兩次固定；不同點：C4植物兩次固定CO2在空間上錯開；CAM植物兩次固定CO2在時間上錯開。(2)比較C3、C4、CAM途徑C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機物。對點精練1．(2024·揚州高三期末)玉米葉片具有特殊的結(jié)構(gòu)，其維管束鞘細胞周圍的葉肉細胞可以利用PEP羧化酶固定較低濃度的CO2，并轉(zhuǎn)移到維管束鞘細胞中釋放，參與光合作用的暗反應。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是()A．維管束鞘細胞的葉綠體能進行正常的光反應B．維管束鞘細胞中暗反應過程仍需要ATP和NADPHC．PEP羧化酶對環(huán)境中較低濃度的CO2具有富集作用D．玉米特殊的結(jié)構(gòu)和功能，使其更適應高溫干旱環(huán)境答案A解析光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜，基粒是由類囊體堆疊而成的，維管束鞘細胞的葉綠體沒有基粒，所以維管束鞘細胞的葉綠體不能進行正常的光反應，A錯誤。2．(2024·鹽城高三模擬)某些植物有如圖所示CO2濃縮機制。在葉肉細胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將HCOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為有機物，該有機物經(jīng)過一系列的變化，最終進入相鄰的維管束鞘細胞釋放CO2，提高了Rubisco(固定CO2的酶)附近的CO2濃度。下列敘述錯誤的是()A．推測PEPC對無機碳的親和力高于RubiscoB．具有圖示CO2濃縮機制的植物具有較低的CO2補償點C．為卡爾文循環(huán)提供能量的是腺苷三磷酸D．圖中植物無機碳的固定場所為葉肉細胞的葉綠體和維管束鞘細胞的葉綠體答案D解析圖中植物無機碳的固定場所為葉肉細胞的細胞質(zhì)基質(zhì)和維管束鞘細胞的葉綠體基質(zhì)，D錯誤。3．(2021·天津，15)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合，形成C3和C2，導致光合效率下降。CO2與O2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活性位點，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。(1)藍細菌具有CO2濃縮機制，如下圖所示。注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴散。據(jù)圖分析，CO2依次以________和________方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進__________和抑制____________提高光合效率。(2)向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍細菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍細菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應，應能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細胞的________中觀察到羧化體。(3)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HCOeq\o\al(－,3)和CO2轉(zhuǎn)運蛋白基因并成功表達和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應水平應________，光反應水平應________，從而提高光合速率。答案(1)自由擴散主動運輸CO2固定O2與C5結(jié)合(2)葉綠體(3)提高提高解析(1)據(jù)圖分析，CO2進入細胞膜的方式為自由擴散，進入光合片層膜時需要膜上的CO2轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助并消耗能量，為主動運輸過程。藍細菌通過CO2濃縮機制使羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度升高，從而通過促進CO2固定進行光合作用，同時抑制光呼吸，最終提高光合效率。(2)若藍細菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應，暗反應的場所為葉綠體基質(zhì)，故能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草的葉綠體中觀察到羧化體。(3)若轉(zhuǎn)入HCOeq\o\al(－,3)和CO2轉(zhuǎn)運蛋白基因并成功表達和發(fā)揮作用，理論上可以增大羧化體中CO2的濃度，使轉(zhuǎn)基因植株暗反應水平提高，進而消耗更多的NADPH和ATP，使光反應水平也隨之提高，從而提高光合速率。1．(2021·全國乙，29節(jié)選)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。若以pH作為檢測指標，請設(shè)計實驗來驗證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式。實驗思路：取生長狀態(tài)相同的植物甲若干株隨機均分為A、B兩組；A組在(濕度適宜的)正常環(huán)境中培養(yǎng)，B組在干旱環(huán)境中培養(yǎng)，其他條件相同且適宜，一段時間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時間液泡中的pH，并求平均值。預期結(jié)果：A組pH平均值高于B組。(簡要寫出實驗思路和預期結(jié)果)2．玉米具有特殊的CO2濃縮機制，在葉肉細胞中磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)可在PEPC的作用下和CO2結(jié)合生成草酰乙酸(OAA)，OAA經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化最后進入相鄰維管束鞘細胞釋放出CO2，提高了葉肉細胞內(nèi)Rubisco周圍的CO2濃度。研究表明，水稻沒有上述CO2濃縮機制，由此推斷玉米抵抗干旱的能力強于(填“強于”或“弱于”)水稻，判斷的依據(jù)是干旱環(huán)境中植物氣孔會部分關(guān)閉，CO2供應不足，光合速率明顯下降，但玉米具有特殊的CO2濃縮機制，能利用較低濃度的CO2，故其抵抗干旱環(huán)境的能力更強。已知PEPC與無機碳的結(jié)合力遠大于Rubisco，據(jù)此可以推測，夏天玉米可能不存在“光合午休”現(xiàn)象，原因是PEPC與無機碳的親合力遠大于Rubisco，能利用胞間濃度較低的CO2。3．玉米的葉肉細胞和維管束鞘細胞間具有大量胞間連絲，意義是提高物質(zhì)運輸效率。4．光合細胞可在光照下吸收O2釋放CO2，稱為光呼吸。存在光呼吸現(xiàn)象的根本原因在于Rubisco是一個雙功能的酶，當CO2濃度高而O2濃度低時，RuBP(C5)與CO2結(jié)合，經(jīng)此酶催化生成2分子的PGA(C3)，進行光合作用；反之，RuBP與O2結(jié)合，進行光呼吸?？茖W研究發(fā)現(xiàn)在某植物中存在CO2濃縮機制：葉肉細胞中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將CO2濃縮在Rubisco周圍，該機制的意義是可以減少光呼吸，增加光合作用有機物的產(chǎn)量。課時精練一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。1．(2024·濟寧高三聯(lián)考)景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式，下列關(guān)于這類植物的敘述，錯誤的是()A．在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，葉肉細胞中C3的含量短時間內(nèi)不變B．景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應干旱條件有關(guān)C．給植物提供14C標記的14CO2,14C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、C3和有機物中D．在夜晚，葉肉細胞能產(chǎn)生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體答案D解析在夜晚，葉肉細胞只能通過細胞呼吸產(chǎn)生ATP，即產(chǎn)生ATP的細胞器是線粒體，D錯誤。2．(2024·江蘇南京第九中學高三期中)景天科植物(如景天、落地生根)的葉子有一個很特殊的CO2固定方式：夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用，其部分代謝途徑如圖所示。下列分析正確的是()A．如果白天適當提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率將隨之提高B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推測其可能生活在高溫干旱地區(qū)C．白天景天科植物葉肉細胞內(nèi)蘋果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相關(guān)D．景天科植物參與卡爾文循環(huán)的CO2就是來源于蘋果酸的分解答案B解析白天適當提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率不會提高，因為此時葉肉細胞的氣孔是關(guān)閉的，A錯誤；白天，景天科植物葉肉細胞內(nèi)蘋果酸會通過脫羧作用形成CO2參與暗反應，進而合成葡萄糖，即白天蘋果酸的含量和葡萄糖的含量呈負相關(guān)，C錯誤；景天科植物中參與卡爾文循環(huán)的CO2除了來源于蘋果酸的分解外，還來源于細胞呼吸，D錯誤。3．下列有關(guān)C3植物和C4植物代謝和結(jié)構(gòu)特點的描述，正確的是()A．C3植物多為陰生植物，C4植物多為陽生植物B．在進行光合作用時，C3植物和C4植物分別將CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到C3和C4中C．C3植物的葉肉細胞具有正常葉綠體，C4植物的葉肉細胞具有無基粒的葉綠體D．C4植物的維管束鞘外有“花環(huán)型”的兩圈細胞答案B解析C3植物既有陽生植物也有陰生植物，A錯誤；C4植物的維管束鞘細胞具有無基粒的葉綠體，而葉肉細胞具有有基粒的葉綠體，C錯誤；C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花環(huán)型”的兩圈細胞：里面一圈是維管束鞘細胞，外面一圈是一部分葉肉細胞，D錯誤。4．C4植物是指生長過程中從空氣中吸收CO2后，首先合成含四個碳原子化合物的植物，其能濃縮空氣中低濃度的CO2用于光合作用。玉米屬于C4植物，較C3植物具有生長能力強、需水量少等優(yōu)點。如圖為C4植物光合作用固定CO2過程的簡圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．C4植物葉肉細胞固定CO2時不產(chǎn)生C3，而是形成蘋果酸或天冬氨酸B．據(jù)圖推測暗反應的場所在葉肉細胞中C．由CO2濃縮機制可推測，PEP羧化酶對CO2的親和力高于RubiscoD．圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?C3)的過程屬于吸能反應答案B5．根據(jù)光合作用中CO2固定方式的不同，植物可分為多種類型，其中C3和C4植物的光合速率隨外界CO2濃度的變化如圖所示(CO2飽和點是指植物光合速率開始達到最大值時的外界CO2濃度)。據(jù)圖分析，下列說法錯誤的是()A．在低CO2濃度下，C4植物光合速率更易受CO2濃度變化的影響B(tài)．在C4植物CO2飽和點時，C4植物的光合速率要比C3植物的低C．適當擴大C3植物的種植面積，可能更有利于實現(xiàn)碳中和的目標D．在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物生長效果要優(yōu)于C3植物答案B解析分析題圖可知，在低CO2濃度下，CO2濃度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，C3植物在CO2濃度很低時不進行光合作用，故C4植物光合速率更易受CO2濃度變化的影響，A正確；根據(jù)圖示，在C4植物CO2飽和點(外界CO2體積分數(shù)為300×10－6左右)時，C4植物的光合速率要比C3植物的高，B錯誤；C3植物的CO2飽和點更高，能利用更多的CO2，故適當擴大C3植物的種植面積，可能更有利于實現(xiàn)碳中和的目標，C正確；在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物能利用更低濃度的CO2，生長效果要優(yōu)于C3植物，D正確。6．在干旱、高溫條件下，玉米(C4植物)由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，其利用CO2的能力遠遠高于水稻(C3植物)，具有明顯的生長及產(chǎn)量優(yōu)勢。育種專家從玉米的基因組中分離出PEPC基因，培育出高光合效率的轉(zhuǎn)基因水稻。下列敘述正確的是()A．鑒定時須測定并比較轉(zhuǎn)基因水稻與非轉(zhuǎn)基因水稻同化CO2的速率B．DNA聚合酶與PEPC基因上的啟動子結(jié)合后能驅(qū)動該基因轉(zhuǎn)錄C．可使用PCR技術(shù)檢測PEPC基因是否在轉(zhuǎn)基因水稻中成功表達D．基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學研究，體現(xiàn)了生物多樣性的間接價值答案A解析RNA聚合酶識別并結(jié)合啟動子，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄，DNA聚合酶催化合成DNA，B錯誤；PCR技術(shù)可檢測目的基因及其轉(zhuǎn)錄出的RNA，但不能檢測翻譯是否成功，C錯誤；基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學研究，體現(xiàn)了生物多樣性的直接價值，D錯誤。二、選擇題：每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。7．科學家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途徑，這是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大突破，技術(shù)路徑如圖所示，圖中①～⑥表示相關(guān)過程，下列分析正確的是()A．該系統(tǒng)與葉肉細胞相比，不進行細胞呼吸消耗糖類，能積累更多的有機物B．該過程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程C．該過程實現(xiàn)了“光能→活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能”的能量轉(zhuǎn)化D．該過程能更大幅度地緩解糧食短缺，同時能節(jié)約耕地和淡水資源答案ABD解析該系統(tǒng)與葉肉細胞相比，不進行細胞呼吸，即不消耗糖類，該系統(tǒng)與葉肉細胞相比，在相同條件下能積累更多的有機物，A正確；該過程④⑤⑥形成有機物，類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程，B正確；該過程實現(xiàn)了“光能→有機物中穩(wěn)定的化學能”的能量轉(zhuǎn)化，C錯誤；該研究成果的意義在于有助于實現(xiàn)碳中和、緩解人類糧食短缺問題，同時可以節(jié)約耕地和淡水資源，D正確。8．原產(chǎn)熱帶地區(qū)的玉米等植物的葉肉細胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化二氧化碳與磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)結(jié)合形成草酰乙酸(C4)，草酰乙酸被還原成蘋果酸，蘋果酸通過胞間連絲從葉肉細胞轉(zhuǎn)移到維管束鞘細胞，在酶的催化下生成丙酮酸和二氧化碳，二氧化碳被核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP，C5)固定進入卡爾文循環(huán)；丙酮酸再次進入葉肉細胞葉綠體，轉(zhuǎn)化為PEP繼續(xù)固定二氧化碳。上述途徑可以保證較低CO2濃度下植物對CO2的利用。下列相關(guān)說法正確的是()A．葉肉細胞CO2的固定發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上B．上述途徑中催化RuBP固定CO2的酶比PEPC的活性更強C．同位素標記法可追蹤CO2濃縮機制中碳的轉(zhuǎn)變過程及相應場所D．上述CO2的固定途徑是植物對高溫環(huán)境下水分過度蒸發(fā)的適應答案CD解析葉肉細胞CO2的固定發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，A錯誤；PEPC固定CO2的能力要強于RuBP，B錯誤。三、非選擇題9．(2023·湖南，17)如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L－1(K越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應，進行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應，進行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應)。該酶的酶促反應方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應先在葉肉細胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運到維管束鞘細胞后釋放CO2，再進行卡爾文循環(huán)。回答下列問題：(1)玉米的卡爾文循環(huán)中第一個光合還原產(chǎn)物是________________(填具體名稱)，該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)基質(zhì)合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通過____________長距離運輸?shù)狡渌M織器官。(2)在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度________(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機制及其調(diào)控分析，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三點即可)。(3)某研究將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強度無明顯變化。其原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三點即可)。答案(1)3－磷酸甘油醛蔗糖維管組織(2)高于高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸(3)酶的活性達到最大，對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機制有所不同解析(1)玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然CO2的固定過程不同，但其卡爾文循環(huán)的過程是相同的，結(jié)合水稻的卡爾文循環(huán)圖解，可以看出CO2固定的直接產(chǎn)物是3－磷酸甘油酸，然后直接被還原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在葉綠體中被轉(zhuǎn)化成淀粉，在葉綠體外被轉(zhuǎn)化成蔗糖，蔗糖是植物長距離運輸?shù)闹饕穷?，蔗糖是通過維管組織進行長距離運輸?shù)摹?2)干旱、高光照強度時會導致植物部分氣孔關(guān)閉，吸收的CO2減少，而玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內(nèi)的光合產(chǎn)物通過維管組織及時轉(zhuǎn)移出細胞。因此在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度高于水稻。(3)將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻葉肉細胞，只是提高了葉肉細胞內(nèi)的CO2濃度，而植物的光合作用強度受到很多因素的影響，在光飽和條件下如果光合作用強度沒有明顯提高，可能是水稻的酶活性達到最大，對CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物質(zhì)含量的限制，也可能是因為藍細菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機制有所不同。10．同一地區(qū)種植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)兩種作物，夏季晴朗白天，水稻出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，而玉米沒有此現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)：玉米葉肉細胞含有典型葉綠體，維管束鞘細胞含有的葉綠體只能進行暗反應。請結(jié)合圖表回答問題：(1)玉米維管束鞘細胞含有的葉綠體只能進行暗反應，因此玉米葉片光反應發(fā)生在_____________________________________________________________________________________________________________________________________(填具體場所)。由圖1可知，CO2先后與____________(物質(zhì))結(jié)合。玉米葉肉細胞和維管束鞘細胞結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是_____________________________________________________。(2)玉米維管束鞘細胞與相鄰葉肉細胞通過胞間連絲相連，其作用是_____________。與水稻相比，玉米的CO2的補償點較____________。高溫、干旱時玉米還能保持高效光合作用的原因是____________________________________________________________________。據(jù)此推測，圖2中________(填“A”或“B”)植物為C4植物。(3)為了讓水稻獲得C4途徑中固定CO2的酶，提高對CO2的親和力，利用所學的生物技術(shù)與工程相關(guān)知識，提出你的設(shè)計思路：________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)葉肉細胞的葉綠體類囊體薄膜PEP、C5基因的選擇性表達(2)實現(xiàn)細胞間的物質(zhì)交換和信息交流低玉米葉肉細胞中固定CO2的酶對CO2的親和力更高，可利用較低濃度CO2進行光合作用A(3)獲取C4途徑固定CO2的酶的基因(PEP羧化酶基因)，將其導入水稻細胞11．(2021·遼寧，22)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。有些植物在進化過程中形成了CO2濃縮機制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進了CO2的固定?；卮鹣铝袉栴}：(1)真核細胞葉綠體中，在Rubisco的催化下，CO2被固定形成________________，進而被還原生成糖類，此過程發(fā)生在________________中。(2)海水中的無機碳主要以CO2和HCOeq\o\al(－,3)兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無機碳濃縮過程，圖中