专题2 第2讲 光合作用的拓展及其与细胞呼吸影响因素的分析应用 随堂 一题串知·应用融通(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考生物二轮复习专题增分方略(Ⅱ)

　　光合作用机理是作物高产的重要理论基础,光饱和点是指光合速率不再随光照强度增加时的光照强度,光补偿点是指光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度。研究发现水稻野生型(WT)的产量和突变体(ygl)在不同栽培条件下产量有差异。 (1)测得两种水稻分别在弱光照和强光照条件下净光合速率的变化如下图1、图2所示: ①据图分析,ygl有较高的光补偿点,这与其呼吸速率较高(填“高”或“低”)有关。 ②据图分析,为了提高产量,在常年阳光充足、光照强度大的地区,更适合种植突变体(ygl)水稻,依据是光照强度大的条件下,水稻突变体(ygl)比野生型(WT)的光饱和点高,净光合速率大,产量高。 (2)通常情况下,叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但上述研究表明,在强光照条件下,突变体(ygl)水稻光合速率反而明显高于野生型(WT)。为进一步探究其原因,研究者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻的相关生理指标,见下表: 水稻 材料 叶绿素/ (mg/g) 类胡萝卜 素/(mg/g) RuBP羧化酶 含量(单位:略) Vmax (单位:略) WT 4.08 0.63 4.6 129.5 ygl 1.73 0.47 7.5 164.5 注: RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶; Vmax表示RuBP羧化酶催化的最大速率。 ①类胡萝卜素主要吸收可见光中的蓝紫光; RuBP羧化酶存在于叶肉细胞的叶绿体基质(填具体场所)中。 ②据表分析,在强光照条件下,突变体水稻光合速率反而明显高于野生型的原因是强光照条件下,叶肉细胞气孔导度会变小,胞间CO2浓度减小,突变体(ygl)水稻叶片中的RuBP羧化酶含量比野生型(WT)水稻的高,催化速率大,低CO2浓度下暗反应速率快,因此光合速率要高。 (3)不同植物的光合作用机制不完全相同,水稻是C3植物,而玉米是一类具有高光合作用效率的C4植物,图3表示玉米的光合作用和光呼吸过程,由叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成。Rubisco酶是一个双功能酶,CO2浓度高时,倾向于催化C5和CO2反应;O2浓度高时,倾向于催化C5和O2反应生成CO2(称为光呼吸)。回答下列问题: ①玉米维管束鞘细胞中CO2固定的具体部位是叶绿体基质。C3还原需要光反应提供ATP和NADPH。 ②低CO2浓度环境中,C4植物比C3植物存活时间更长,据图分析，原因是C4植物的PEP酶对CO2的亲和力更高,能够利用低浓度的CO2合成有机物供植物利用。 ③欲追踪光合作用过程中物质转移过程,可采用同位素标记法进行研究。小麦、大豆等C3植物的光呼吸会耗损光合作用新形成有机物的25%,而玉米等C4植物光呼吸消耗只占光合作用新形成有机物的2%~5%。请从Rubisco酶的角度提出一条利用现代生物技术提高C3植物产量的研究思路：改造C3植物Rubisco酶的基因进而改变Rubisco酶结构,使其只能特异性结合CO2,提高C3植物的产量。 学科网（北京）股份有限公司 $$