（一）黑藻是一种经常在水族箱中使用的单子叶沉水植物，研究发现低浓度CO2会诱导其光合途径由C3型（固定CO2最初产物是C3）向C4型（固定CO2最初产物是C4）转变。图1所示为黑藻光合作用过程中碳的固定和转移途径，其中PEPC是磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，请分析回答下列问题：
（1）下列反应可能与光合色素有关的是 ABDABD。（多选）
A.光能的捕获与转换
B.水的光解
C.储能化合物的消耗
D.ATP的合成
（2）提取黑藻中色素所用的试剂及对色素进行分离的方法分别是 BB。
A.清水、高速离心法
B.无水乙醇、纸层析法
C.75%乙醇、分光光度计法
D.苏丹Ⅳ溶液、密度梯度离心法
（3）根据题干和图示信息分析，黑藻细胞中固定CO2的场所有 细胞质基质细胞质基质、叶绿体基质叶绿体基质。
（4）据图分析，低浓度CO2条件下，用14CO2培养黑藻，14C的主要转移途径是 DD。
A.CO2→PEPC→草酰乙酸→苹果酸→C3→（CH2O）
B.CO2→草酰乙酸→苹果酸→丙酮酸→C3→（CH2O）
C.CO2→PEPC→草酰乙酸→CO2→C3→（CH2O）
D.CO2→草酰乙酸→苹果酸→CO2→C3→（CH2O）
（5）图中C3的还原需要的能量是由哪一反应过程提供，这一反应的场所是 AA。
A.光反应类囊体
B.糖酵解细胞质基质
C.无氧呼吸细胞质基质
D.三羧酸循环线粒体基质
（二）为了探究低浓度CO2诱导黑藻光合途径改变的机理，研究人员将实验组黑藻在密闭玻璃缸中培养20天，同时设置对照组（向培养液加入适量的NaHCO3），20天后，测定PEPC的酶活力，并提取RNA采用RT-PCR扩增PEPC基因后进行电冰，结果如图2所示。
注：RT-PCR是经逆转录酶的作用从RNA合成cDNA（与RNA互补的DNA链），再以cDNA为模板，扩增合成大量目的基因片段的过程。本实验中的电泳技术是指使DNA分子（一般带负电）在电场中因移动速度不同而分离的技术。
（1）实验组密闭培养的目的是 营造低浓度CO2环境营造低浓度CO2环境。
（2）据实验结果分析，黑藻能利用低浓度CO2的机理是 低浓度CO2诱导黑藻增大了PEPC基因的表达量，同时提高了PEPC的酶活力，固定CO2能力增强低浓度CO2诱导黑藻增大了PEPC基因的表达量，同时提高了PEPC的酶活力，固定CO2能力增强。
（三）黑藻叶片小而薄，叶肉细胞内有大而呈绿色的叶绿体，可作为观察细胞质环流的标志物。细胞质环流速率可以在一定程度上反映出细胞代谢的程度。某实验小组利用黑藻的叶肉细胞，探究了光照强度对黑藻细胞质环流速率的影响，实验结果如表所示。
| 测量指标\实验条件 | 2000lx | 40001x | 6000lx | |||
| 光照前 | 光照后 | 光照前 | 光照后 | 光照前 | 光照后 | |
| S/μm | 10.23 | 17.01 | 8.49 | 20.97 | 9.09 | 15.18 |
| T/S | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| V/（μm•s-1） | 3.41 | 5.67 | 2.83 | 6.99 | 3.03 | 5.06 |
（1）根据实验分析，下列说法错误的是
B
B
。A.除光照强度外，各组温度以及溶液的pH应保持相同且适宜
B.可用蚕豆根尖成熟区细胞代替黑藻叶肉细胞观察细胞质环流
C.若在显微镜下环流方向为顺时针，则实际环流方向也为顺时针
D.根据结果可知，光照强度过强或过弱都会使黑藻细胞代谢减弱
【答案】ABD；B；细胞质基质；叶绿体基质；D；A；营造低浓度CO2环境；低浓度CO2诱导黑藻增大了PEPC基因的表达量，同时提高了PEPC的酶活力，固定CO2能力增强；B
【解答】
【点评】
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发布：2024/10/17 22:0:2组卷：23引用：3难度：0.5
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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
