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二轮微专题5----光合呼吸特殊代谢途径专题
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1.研究发现,水稻叶肉细胞在强光、高浓度O2条件下,存在吸收O2,释放CO2的现象,该过程与光合作用同时发生,称为光呼吸,具体过程见下图。请分析回答:
(1)据图推测,水稻叶片中消耗O2的具体场所有 。若突然停止光照,短时间内C5的含量将 (填“增加”或“减少”或“不变”)。
(2)若用放射性同位素14C标记C5,则在正常细胞光呼吸过程中的转移途径为:C5→ ,参与该过程的细胞结构有 。
(3)当环境中CO2与O2含量比值 (填“偏高”或“偏低")时,叶片容易发生光呼吸。在强光下,光反应转换的能量超过暗反应的需要时,会对细胞造成伤害,此时光呼吸可对细胞起到保护作用,原因是 。光呼吸是一种 (填“吸能”或“放能”)反应。光呼吸的存在会明显降低水稻产量,原因是 。
(4)我国科研团队通过多基因转化技术将GLO(乙醇酸氧化酶)基因、OXO(草酸氧化酶)基因和CAT(过氧化氢酶)基因导入水稻叶绿体基因组,构建一条新的光呼吸代谢支路(简称GOC支路),显著提高了水稻的光合效率。请你阐明GOC工程水稻株系产量提高的机制:
。
2.小麦、玉米是我国的主要粮食作物,下图1是小麦、玉米叶片结构及光合作用固定CO2的相关过程。玉米叶片由叶肉细胞和维管束鞘细胞组成,维管束鞘细胞中其中PEPC(酶)与CO2的亲和力比Rubisco(酶)高60多倍。请据图回答问题。
(1)小麦叶肉细胞中,进行C3途径的场所是 ,该过程需要光反应提供 。
(2)玉米叶片细胞中,C3途径和C4途径固定CO2时,与CO2反应的物质分别是 。维管束鞘细胞中产生丙酮酸的过程除图示过程外还有 。
(3)玉米叶片中能进行光反应的细胞是 ,叶肉细胞和维管束鞘细胞紧密相连成“花环形”结构,其意义是 。
(4)研究人员在晴朗的白天测定玉米和小麦净光合速率(单位时间单位叶面积吸收CO2的量)的变化,结果如图2所示,请据图回答问题。
①中午11:00时,玉米叶片的气孔导度降低,但净光合速率不降低,结合图1分析其主要原因是
。
②研究表明Rubisco既能催化C5和CO2反应,也能催化C5和O2反应生成CO2(称为光呼吸),光呼吸会降低光合效率。中午11:00时,玉米的光呼吸不明显,其原因是 。
③11:00时小麦净光合速率明显降低,其原因是:一方面蒸腾作用过于旺盛,导致 ,光合速率显著降低,另一方面叶肉细胞中的CO2浓度较低, 。
3.光合作用中,有一种特殊的固定CO2和节水的类型。菠萝、仙人掌和许多肉质植物都进行这类的光合作用,统称为CAM(景天科)植物,其特别适应干旱地区,特点是气孔夜晚打开,白天关闭