Question

【題目】玉米葉肉細(xì)胞中有一種酶，可通過一系列反應(yīng)將 CO2 “泵”入維管束鞘細(xì)胞，使維管束鞘細(xì)胞積累 較高濃度的 CO2，保證卡爾文循環(huán)順利進(jìn)行，這種酶被形象地稱為“CO2泵”。圖1表示玉米 CO2同化途 徑，圖2表示進(jìn)行自然種植的大棚和人工一次性施加 CO2后的大棚內(nèi)玉米光合速率變化曲線�；卮鹣� 列相關(guān)問題:

（1）白天時(shí)，玉米植株消耗 NADPH 的具體場所為__________。當(dāng)環(huán)境中光照增強(qiáng)，溫度過高時(shí)， 玉米光合作用速率不會(huì)明顯下降甚至可能會(huì)提高，其原因是______

（2）由圖2可知，15時(shí)以后限制玉米光合速率的主要環(huán)境因素是______ 。17時(shí)與15時(shí)相比，自然種植大棚內(nèi)玉米植株 C5 的合成速率______ (填“升高”、“不變”或“降低”）。由圖2中兩條曲線的變化規(guī)律可知:人工施加 CO2的最佳時(shí)間是_______時(shí)左右，兩個(gè)大棚同時(shí)通風(fēng)的時(shí)間是 ______時(shí) 左右。

（3）已知水稻沒有“CO2泵”這種機(jī)制，但隨著胞間 CO2 濃度的升高，玉米的光合速率不再變化，而水稻的 光合速率可以逐漸上升。請(qǐng)從暗反應(yīng)中酶的角度分析可能的原因是__________________

Answer 1

【答案】維管束鞘細(xì)胞內(nèi)的葉綠體基質(zhì) 玉米 葉肉細(xì)胞內(nèi)有“CO2泵”，在氣孔因高溫關(guān)閉時(shí)，仍可以維持維管束鞘細(xì)胞內(nèi)較高濃度的CO2，且此 時(shí)光照增強(qiáng)，有可能使NADPH和ATP生成增加 光照強(qiáng)度 降低 8 10 水稻暗反應(yīng)相關(guān)的酶活性比玉米的高（或水稻 暗反應(yīng)相關(guān)的酶數(shù)量比玉米的多）

【解析】

光合作用指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并釋放出氧氣的過程。

光反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體薄膜，暗反應(yīng)的場所是葉綠體基質(zhì)。

（1）白天時(shí)，卡爾文循環(huán)消耗NADPH，玉米植株進(jìn)行卡爾文循環(huán)的場所是維管束鞘細(xì)胞內(nèi) 的葉綠體基質(zhì)。當(dāng)溫度過高，氣孔關(guān)閉時(shí)，玉米光合作用速率不會(huì)明顯下降，其原因是玉米葉肉細(xì)胞內(nèi)有“CO2泵”，仍可以維持維管束鞘細(xì)胞內(nèi)較高濃度的CO2，而此時(shí)環(huán)境中光照增強(qiáng)，則有可能使NADPH和ATP生成增加，從而使玉米光合作用速率甚至可能會(huì)提高。

（2）15時(shí)以后，光照強(qiáng)度逐漸降低，所以限制光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度。17時(shí)與15時(shí)相比，自然種植大棚內(nèi)玉米光合作用速率降低，C5的合成速率也降低。從8時(shí)開始，人工一次性施加CO2的大棚內(nèi)玉米光合速率高于自然種植的大棚內(nèi)，說明人工施加CO2的最佳時(shí)間是8時(shí)左右；10時(shí)后，自然種植的大棚的玉米光合速率明顯加快，而人工一次性施加CO2的大棚內(nèi)，玉米光合速率因CO2濃度降低而明顯下降，因此兩大棚同時(shí)通風(fēng)的時(shí)間為10時(shí)左右。

（3）隨著胞間CO2濃度的升高，玉米的光合速率不再變化，而水稻的光合速率可以逐漸上升，這可能是因?yàn)樗�稻暗反�?yīng)相關(guān)的酶活性（數(shù)量）比玉米的高（多），能夠固定更多的CO2。