Question

【題目】玉米植株中固定CO2的酶能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水稻植株中相應(yīng)的酶，所以，玉米的光合效率大于水稻，特別在低CO2濃度的環(huán)境中，這種差別更為明顯。下圖是玉米CO2同化過(guò)程，首先在葉肉細(xì)胞中由磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）把CO2固定成四碳化合物（草酰乙酸），草酰乙酸的進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)物可轉(zhuǎn)運(yùn)到玉米的維管束鞘細(xì)胞中去釋放出CO2，而釋放出的CO2又可與RuBP（核酮糖二磷酸）結(jié)合進(jìn)入卡爾文循環(huán)（見(jiàn)下圖）。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）據(jù)圖可知，玉米將CO2還原成物質(zhì)③的過(guò)程有________________次CO2固定發(fā)生；維管束鞘細(xì)胞的葉綠體能為葉肉細(xì)胞的葉綠體中PEP的再生提供________________（填物質(zhì)名稱）

（2）圖中卡爾文循環(huán)中的物質(zhì)C3是指________________（填寫物質(zhì)名稱），在玉米不見(jiàn)光的細(xì)胞中淀粉與脂質(zhì)常貯存在________________中。

（3）玉米的葉肉細(xì)胞中是否能合成淀粉和蔗糖？________________（填寫是、否）。若突然降低環(huán)境中的CO2濃度，則RuBP的合成速率________________。

（4）水光解產(chǎn)物中的________________參與物質(zhì)①的形成；相比于水稻，玉米植株的磷酸烯醇式丙酮酸能固定大氣中非常低濃度的CO2，因而生長(zhǎng)在________________（至少寫出兩種）的環(huán)境中有明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。

Answer 1

【答案】二 丙酮酸 3-磷酸甘油酸（或三碳酸） 白色體 否 降低 氫（或H++e-） 高溫、干旱、低CO2濃度

【解析】

根據(jù)題干信息和圖形分析，在玉米葉肉細(xì)胞中PEP（C3）將CO2固定成C4（草酰乙酸），C4的進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)物可轉(zhuǎn)運(yùn)到玉米的維管束鞘細(xì)胞中去釋放出CO2，同時(shí)產(chǎn)生C3（丙酮酸），丙酮酸加入葉肉細(xì)胞的葉綠體進(jìn)一步反應(yīng)生成PEP；而釋放出的CO2又可與RuBP（核酮糖二磷酸）結(jié)合進(jìn)生成C3。圖中①表示NADPH，②表示ADP和Pi，③表示有機(jī)物。

（1）據(jù)圖分析可知，圖示二氧化碳先后固定了兩次，最終生成了物質(zhì)③有機(jī)物；維管束細(xì)胞中C4釋放出CO2的同時(shí)產(chǎn)生了C3（丙酮酸），該丙酮酸進(jìn)入葉肉細(xì)胞的葉綠體中再生為PEP。

（2）圖中卡爾文循環(huán)中的物質(zhì)C3是3-磷酸甘油酸，玉米不見(jiàn)光的部位沒(méi)有葉綠體，其細(xì)胞中淀粉與脂質(zhì)常貯存在白色體中。

（3）據(jù)圖分析可知，玉米的葉肉細(xì)胞只是將二氧化碳固定下來(lái)供維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體進(jìn)行卡爾文循環(huán)并合成有機(jī)物，因此玉米的葉肉細(xì)胞中不能合成淀粉和蔗糖；若突然降低環(huán)境中的CO2濃度，二氧化碳固定消耗的RuBP減少，最終導(dǎo)致RuBP合成速率降低。

（4）圖中物質(zhì)①是NADPH，其產(chǎn)生時(shí)需要消耗水的光解產(chǎn)生的氫（或H++e-）；由于玉米可以將空氣中較低濃度的二氧化碳固定下來(lái)，因此與水稻相比，其在的環(huán)境中有明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。