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2025人教版生物必修1
特殊環境下的光合作用類型加強練
1.景天科植物具有獨特的晝夜節律,在晚上植物體內蘋果酸含量升高,糖分含量下降;白天則相反,酸度下降,糖分增多;相應的代謝途徑被稱為CAM途徑,具有此類代謝途徑的植物稱為CAM植物。圖1為一晝夜大葉落葉生根(一種CAM植物)CO2吸收速率變化情況,圖2為CAM植物葉肉細胞中CAM途徑的物質變化過程,回答下列問題。
圖1
圖2
(1)據圖1推測,CAM植物的氣孔在　　　　　(填“白天”或“晚上”)開放。細胞中　　　　　(填物質名稱)很可能是臨時儲存CO2的載體。
(2)據圖2判斷,CAM植物葉肉細胞中固定CO2的物質有　　　　　(填英文字母簡稱),CAM植物葉肉細胞在暗反應過程中,固定的CO2來源于　　　　　　　　　　　　　。CAM途徑的物質變化過程可通過　　　　　　法追蹤碳元素的轉移路徑加以證實。
(3)分析圖中信息推測,CAM途徑是植物對　　　　　(填“干旱”或“濕潤”)環境的適應;該途徑除維持光合作用外,對植物的生理意義還表現在　 　　　　　　　　　　　　　。
2.(2024廣東廣州高一期末)黑藻固定CO2有兩條途徑(如圖):①CO2在核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)催化下直接與C5反應生成C3,該途徑為C3途徑;②CO2先在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化下與磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反應生成C4(四碳化合物),當C4儲存到一定量時分解放出CO2參與暗反應,該途徑為C4途徑。PEPC對CO2的親和力是Rubisco的幾十倍。
回答下列問題。
(1)黑藻細胞固定CO2的具體場所有　　　　　　　　　。C3的還原需要　　　　　　(填物質名稱)提供能量。
(2)在某光照強度下測得黑藻凈光合速率為17.02 μmol·mg-1·h-1,此時光合作用產生O2的去向有　　　　　　　　　　　　　;
若要計算黑藻的總光合速率,還需要測定　　　　　　　。
(3)為了探究低濃度CO2對黑藻固定CO2途徑的影響,科研人員進行相關實驗,實驗結果如圖所示。
①研究結果表明,經低濃度CO2誘導,黑藻固定CO2主要途徑的變化是　　　　　　　　　　　(填“C3途徑轉變為C4途徑”或“C4途徑轉變為C3途徑”)。
②若用14CO2以同位素標記法對此實驗結論進行驗證,簡要寫出你的實驗設計思路。
特殊環境下的光合作用類型加強練
1.答案 (1)晚上　蘋果酸　(2)PEP、RuBP　蘋果酸分解和細胞呼吸　同位素標記　(3)干旱　有效避免白天旺盛的蒸騰作用造成水分過多散失
解析 (1)據題干信息和圖1推測,白天景天科植物幾乎不吸收CO2,可見白天景天科植物氣孔是關閉的,晚上氣孔開放吸收CO2,由于晚上吸收CO2,蘋果酸含量上升,所以蘋果酸很可能是臨時儲存CO2的載體。(2)CAM植物葉肉細胞中的固定CO2的過程有細胞質中的CAM途徑和葉綠體中的卡爾文循環,所以固定CO2的物質分別是PEP、RuBP。CAM植物葉肉細胞在暗反應過程中,固定的CO2來源于蘋果酸分解和細胞呼吸。物質變化過程可通過同位素標記法研究。(3)CAM植物白天氣孔關閉,晚上氣孔開放,CAM植物生活的環境應為干旱的環境,白天關閉氣孔能夠有效避免白天旺盛的蒸騰作用造成水分過多散失,同時晚上吸收CO2可以維持白天的光合作用。
2.答案 (1)細胞質基質、葉綠體基質　NADPH和ATP
(2)進入線粒體用于細胞呼吸和釋放到空氣中　呼吸速率
(3)①C3途徑轉變為C4途徑　②將若干大小、長勢基本一致的健壯黑藻隨機均分為兩組,一組在低濃度14CO2培養,另一組在高濃度14CO2培養,其他條件相同且適宜。定期檢測并記錄兩組黑藻細胞中14C4的放射性強度。
解析 (1)分析題圖可知,黑藻細胞一方面可以在細胞質基質中將低濃度的CO2固定為C4,另一方面可以在葉綠體基質中利用高濃度的CO2與C5結合生成C3,故黑藻固定CO2的具體場所是細胞質基質和葉綠體基質。C3的還原過程需要光反應產生的NADPH和ATP來提供能量。
(2)在某光照強度下測得黑藻凈光合速率為17.02 μmol·h-1·mg-1,產生的O2除了進入線粒體進行有氧呼吸之外,還會釋放到周圍的環境中;總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,故還需要測定呼吸速率。
(3)①高濃度CO2下,CO2在核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)催化下直接與C5反應生成C3,低濃度CO2下,CO2先在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化下與磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反應生成C4(四碳化合物);根據題圖可知,低濃度CO2下,黑藻中的PEPC活性顯著增強,黑藻固定CO2主要途徑由C3途徑轉變為C4途徑。②若用14CO2以同位素標記法對此實驗結論進行驗證,實驗的自變量是CO2的濃度,因變量是C4的放射性,故實驗設計思路為將若干大小、長勢基本一致的健壯黑藻隨機均分為兩組,一組在低濃度14CO2培養,另一組在高濃度14CO2培養,其他條件相同且適宜。定期檢測并記錄兩組黑藻細胞中14C4的放射性強度,若低濃度組中14C4的放射性明顯高于高濃度組,則可驗證。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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