淀粉和蔗糖是光合作用的两种主要终产物，马铃薯下侧叶片合成的有机物主要运向块茎贮藏，红薯叶片合成的有机物主要运向块根储存。如图是马铃薯和红薯光合作用产物的形成及运输示意图。在一定浓度的CO2和30℃条件下（细胞呼吸最适温度为30℃，光合作用最适温度为25℃），测定马铃薯和红薯在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。分析回答：
| 分类 | 光合速率与呼吸速率相等时光照强度（klx） | 光饱和时光照强度（klx） | 光饱和时CO2吸收量（mg/100cm2叶•小时） | 黑暗条件下CO2释放量（mg/100cm2叶•小时） |
| 红薯 | 1 | 3 | 11 | 5 |
| 马铃薯 | 3 | 9 | 30 | 12 |
ATP和NADPH
ATP和NADPH
，同时氧化H2O产生O2。图中①过程发生在 叶绿体基质
叶绿体基质
（填场所）。暗反应中首先生成的是三碳化合物，有同学猜测此化合物是CO2与某一个二碳化合物结合生成的，但当突然 停止光照
停止光照
后，发现RuBP的含量快速 减少
减少
，由此推知猜测是错误的。（2）为红薯叶片提供C18O2，块根中的淀粉会含18O，请写出元素18O转移的路径
H218O→CO2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉
H218O→CO2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉
（用图中相关物质的名称及箭头表示）。（3）在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的“脂质仓库”，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是
颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
。（4）为了验证光合作用产物以蔗糖的形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现转基因植物出现严重的小根、小茎现象，其原因是
叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致进入韧皮部的蔗糖减少，根和茎得到的糖不足，生长缓慢
叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致进入韧皮部的蔗糖减少，根和茎得到的糖不足，生长缓慢
。研究发现蔗糖可直接进入液泡，该过程为逆浓度梯度运输，与该跨膜运输过程有关的细胞器有 线粒体和核糖体
线粒体和核糖体
。（5）25℃条件下测得红薯光补偿点会
小于
小于
（填“小于”“大于”或“等于”）1klx；30℃条件下，当光照强度为3klx时，红薯和马铃薯固定CO2量的差值为 4mg/100cm2叶.小时
4mg/100cm2叶.小时
。【答案】ATP和NADPH；叶绿体基质；停止光照；减少；H218O→CO2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉；颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构；叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致进入韧皮部的蔗糖减少，根和茎得到的糖不足，生长缓慢；线粒体和核糖体；小于；4mg/100cm2叶.小时
【解答】
【点评】
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发布：2024/4/20 14:35:0组卷：67引用：2难度：0.4
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1．研究发现，Rubisco酶是绿色植物细胞中含量最丰富的蛋白质，由核基因控制合成的小亚基和叶绿体基因控制合成的大亚基组成，功能上属于双功能酶。当CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，完成光合作用；当O2浓度较高时，该酶却错误的催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。回答下列问题：
（1）Rubisco酶在细胞的中的核糖体上合成。在较高CO2浓度环境中，Rubisco酶所催化的反应产物是，其发挥作用的场所是。
（2）当胞间CO2与O2浓度的比值减小时，有利于植物进行光呼吸而不利于光合作用有机物的积累。请从C5的角度分析，原因是。
（3）为纠正Rubisco酶的错误反应，光合植物创造了多种高代价的补救机制，如有的细胞中产生一种特殊蛋白质微室，将CO2浓缩在Rubisco酶周围。该机制形成的意义是。发布：2025/1/16 8:0:1组卷：50引用：5难度：0.6 -
2．光呼吸可使水稻和小麦等作物的光合效率降低20%至50%，造成减产。
光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一个双功能的酶，具有催化羧化反应和加氧反应两种功能，其催化方向取决于CO2和O2的浓度。当CO2浓度高而O2浓度低时，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）与进入叶绿体的CO2结合，经Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），进行光合作用；当CO2浓度低而O2浓度高时，RuBP与O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG（2-磷酸乙醇酸，C2），后者在相关酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通过光呼吸代谢循环合成PGA，重新加入卡尔文循环，而1/4的PG则以CO2的形式释放，具体过程如图1所示。请回答下列问题：
（1）在红光照射条件下，参与光反应的主要色素是；据图1可推知，Rubisco酶主要分布在叶绿体基质中，催化CO2与C5结合，生成2分子C3，影响该反应的内部因素有（写出2点即可）。在光照条件下，Rubisco酶可以催化RuBP与CO2生成PGA，再利用光反应产生的NADPH将其还原，也可以催化RuBP与O2反应；推测O2与CO2比值时，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）从图1看出，正常光合作用的叶片，突然停止光照后叶片会出现快速释放CO2的现象（CO2猝发），试解释这一现象产生的原因：。从能量代谢分析，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是。
（3）水稻、小麦属于C3植物，而高粱、玉米属于C4植物，其特有的C4途径如图2所示。根据图2中信息推测，PEP羧化酶比Rubisco酶对CO2的亲和力。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构，根据此结构特点，进一步推测C4植物光呼吸比C3植物的。发布：2025/1/16 8:0:1组卷：21引用：3难度：0.5 -
3．如图是某植物叶肉细胞的部分生理过程示意图。已知该植物叶肉细胞在适宜光照、较高的氧气浓度条件下由于Rubisco酶既能催化过程①，也能催化过程②，可同时进行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2浓度高，CO2浓度低时，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1个C3、1个C2，2个C2在线粒体等结构中再经一系列转化形成1个C3、1个CO2，C3再进入卡尔文循环。回答下列问题：
（1）图中，过程②发生的场所是。
（2）该植物叶肉细胞光合作用产生的糖类物质，在氧气充足的条件下，可被氧化为（填物质名称）后进入线粒体，继而在（填场所）彻底氧化分解成CO2。
（3）据图推测，当CO2浓度与O2浓度的比值（填“高”或“低”）时，有利于水稻进行光呼吸而不利于光合作用中有机物的积累，从C5的角度分析，其原因是。
（4）科学研究发现，在一些蓝藻中存在CO2浓缩机制：蓝藻中产生一种特殊的蛋白质微室，能将CO2浓缩在Rubisco酶周围。该机制的意义是。发布：2025/1/16 8:0:1组卷：21引用：1难度：0.7
