下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的 Ru…——2023 高考生物第 17 题答案解析

2023_湖南卷 (生物)

2023 湖南 第 17 题 解答题 区分题
2023_湖南卷 (生物)

17. 下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的 Rubisco 酶对 CO2 的 Km 为 450μmol·L-1
(K 越小,酶对底物的亲和力越大),该酶既可催化 RuBP 与 CO2 反应,进行卡尔文循环,又可催化 RuBP
与 O2 反应,进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗 O2 并释放 CO2 的反应) 。该酶的酶促反应方向受CO2 和
O2 相对浓度的影响。与水稻相比,玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘,其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要
场所,维管束鞘细胞的叶绿体主要与 ATP 生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用 PEPC 酶(PEPC
对 CO2 的 Km 为 7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与 CO2 反应生成 C4,固定产物 C4 转运到维管
束鞘细胞后释放 CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题:

(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______(填具体名称),该产物跨叶绿体膜转运到细胞质
基质合成______(填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉")后,再通过_____长距离运输到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度_____(填"高于"或"低于")水稻。从光合作用机
制及其调控分析,原因是 ____________ (答出三点即可) 。
(3)某研究将蓝细菌的 CO2 浓缩机制导入水稻,水稻叶绿体中 CO2 浓度大幅提升,其他生理代谢不受影
响,但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________(答出三点即可) 。

参考答案

(1) ①. 3-磷酸甘油醛 ②. 蔗糖 ③. 维管组织; (2) ①. 高于 ②. 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移;玉米的PEPC 酶对 CO2 的亲和力 比水稻的 Rubisco 酶更高;玉米能通过 PEPC 酶生成 C4,使维管束鞘内的 CO2 浓度高于外界环境,抑制玉 米的光呼吸; (3) 酶的活性达到最大,对 CO2 的利用率不再提高;受到 ATP 以及 NADPH 等物质含量的限制;原核生 物和真核生物光合作用机制有所不同

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