限時(shí)練7植物對(duì)特殊環(huán)境的適應(yīng)性(選擇題每小題3分)一、選擇題1.(2025·云南昆明模擬)卡爾文循環(huán)中固定CO2的Rubisco酶是雙功能酶(如圖),CO2和O2的相對(duì)濃度決定Rubisco酶的酶促反應(yīng)方向。光呼吸是指綠色植物在光照下消耗O2釋放CO2的過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.Rubisco酶存在于綠色植物的葉綠體基質(zhì)中B.提高CO2和O2的濃度比可以抑制光呼吸C.高光、高溫下氣孔大量關(guān)閉時(shí)光呼吸增強(qiáng)了對(duì)卡爾文循環(huán)的抑制D.農(nóng)業(yè)大棚種植可通過(guò)施用農(nóng)家肥抑制光呼吸從而促進(jìn)光合作用2.(2025·山東泰安模擬)C4途徑是除卡爾文循環(huán)(C3途徑)外的另一種獨(dú)特的CO2固定途徑,因固定CO2的初產(chǎn)物是四碳化合物而得名,其光合作用過(guò)程如圖所示,研究表明,與C3植物細(xì)胞中的Rubisco酶(可催化CO2固定)相比,C4植物葉肉細(xì)胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2親和力,可固定低濃度的CO2。下列說(shuō)法不正確的是()A.若給C4植物提供14CO2,則植株體內(nèi)14C的轉(zhuǎn)移途徑為14CO2→14C4→14C3B.C3植物和C4植物的暗反應(yīng)階段所需要的NADPH和ATP均來(lái)自光反應(yīng)階段C.不同植物固定CO2途徑存在差異的根本原因是它們的遺傳物質(zhì)存在差異D.在低CO2濃度環(huán)境下,C4植物的光合作用速率可能比C3植物高二、非選擇題3.(10分)(2025·湖北武漢模擬)圖一表示A、B、C三種植物適應(yīng)不同環(huán)境的碳固定模式,圖二表示圖一中某種植物代謝示意圖,科學(xué)家向A植物培養(yǎng)液中通入14CO2,給予實(shí)驗(yàn)裝置不同時(shí)間光照的放射性物質(zhì)分布結(jié)果見表格,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。圖一圖二實(shí)驗(yàn)組別光照時(shí)間/s放射性物質(zhì)分布12大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)2203-磷酸甘油醛、4-磷酸赤蘚糖、7-磷酸景天庚酮糖等12種磷酸化糖類360除上述12種磷酸化糖類外,還有氨基酸、有機(jī)酸等(1)圖一A植物葉綠體中的Rubisco酶是一種羧化酶,能催化核酮糖-1,5-二磷酸(C5)接受CO2,產(chǎn)生3-磷酸甘油酸(C3),此過(guò)程被稱為,由表可知,光合作用的產(chǎn)物除氧氣以外還有等。圖二所示植物代謝類型最可能是圖一中的(用字母作答)植物。

(2)科學(xué)家在無(wú)光無(wú)氧條件下用碘乙酸抑制A植物呼吸作用第一階段,發(fā)現(xiàn)其葉肉細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的葡萄糖仍然會(huì)大量分解,科學(xué)家將此代謝過(guò)程稱為HMS,HMS過(guò)程中出現(xiàn)了3-磷酸甘油醛、4-磷酸赤蘚糖、7-磷酸景天庚酮糖等產(chǎn)物,最終能產(chǎn)生CO2和NADPH,請(qǐng)推測(cè)HMS對(duì)于葉肉細(xì)胞光合作用的意義:①NADPH可能為物質(zhì)合成提供還原劑;②可能為光合作用提供CO2;③。

(3)Rubisco酶還是一種催化C5加氧反應(yīng)的酶,O2是Rubisco酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑,PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Rubisco酶,B植物的C4酸能定向地由葉肉細(xì)胞進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并產(chǎn)生CO2。請(qǐng)推測(cè)在干旱環(huán)境中,B植物生長(zhǎng)比A植物更好的原因是在干旱環(huán)境下,

,

B植物產(chǎn)生大量C4酸,B植物的C4酸能定向地由葉肉細(xì)胞進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并產(chǎn)生CO2,使維管束鞘細(xì)胞的CO2與O2的比值提高,改變了Rubisco酶的作用方向,B植物暗反應(yīng)速率更大,光合作用速率就更大,故能生長(zhǎng)更好。4.(12分)(2025·江蘇南京模擬)圖1是高溫脅迫下黃瓜幼苗葉肉細(xì)胞代謝的部分示意圖,①~④代表過(guò)程,A、B代表物質(zhì)。Fd是還原態(tài)鐵氧還蛋白,可將電子轉(zhuǎn)移至NADPH中,也可參與光呼吸(圖中虛線過(guò)程)。R酶是雙功能酶,高溫下R酶對(duì)CO2的親和力下降而對(duì)O2的親和力增強(qiáng),請(qǐng)回答下列問(wèn)題。圖1(1)物質(zhì)A和B分別是、。過(guò)程④發(fā)生的場(chǎng)所是。

(2)卡爾文循環(huán)消耗的CO2除從外界吸收外,還來(lái)源于。研究發(fā)現(xiàn)C2循環(huán)對(duì)卡爾文循環(huán)具有依賴性,其原因是。

(3)光反應(yīng)中電子傳遞過(guò)快或受阻,會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的活性氧,引發(fā)光抑制。高溫脅迫下,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH無(wú)法及時(shí)被消耗,能否通過(guò)抑制Fd活性解除光抑制,請(qǐng)說(shuō)明理由:。

(4)為進(jìn)一步研究黃瓜幼苗對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制,研究人員選擇生長(zhǎng)一致的幼苗隨機(jī)均分為3組:高溫組(晝/夜溫度為42℃/32℃)、亞高溫組(晝/夜溫度為35℃/25℃)和對(duì)照組(晝/夜溫度為28℃/18℃),在其他條件適宜時(shí)培養(yǎng)并測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù),結(jié)果如圖2。圖2①0~3d亞高溫組和高溫組氣孔導(dǎo)度升高,其主要意義是。1~3d亞高溫組和高溫組氣孔導(dǎo)度仍然較大,但凈光合速率卻降低,其主要原因可能是。

②有同學(xué)認(rèn)為脅迫3~5d高溫組光呼吸速率下降,說(shuō)明黃瓜幼苗已適應(yīng)高溫環(huán)境。你認(rèn)為該觀點(diǎn)是否正確,簡(jiǎn)要說(shuō)明理由:。

參考答案1.C解析根據(jù)題干“卡爾文循環(huán)中固定CO2的Rubisco酶是雙功能酶”可知,Rubisco酶可參與固定CO2,該過(guò)程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中,故Rubisco酶存在于綠色植物的葉綠體基質(zhì)中,A項(xiàng)正確。根據(jù)圖示可知,CO2和O2的相對(duì)濃度決定Rubisco酶的酶促反應(yīng)方向,當(dāng)CO2濃度升高時(shí)有利于進(jìn)行卡爾文循環(huán)(即暗反應(yīng)),當(dāng)O2濃度升高時(shí)有利于進(jìn)行光呼吸,故提高CO2和O2的濃度比可以抑制光呼吸,促進(jìn)卡爾文循環(huán)的進(jìn)行,B項(xiàng)正確。高光、高溫條件下,氣孔大量關(guān)閉,此時(shí)的光呼吸可以消耗光反應(yīng)階段生成的多余NADPH和ATP,又可以為暗反應(yīng)階段提供原料,因此,高光、高溫下氣孔大量關(guān)閉時(shí)光呼吸降低了對(duì)卡爾文循環(huán)的抑制,C項(xiàng)錯(cuò)誤。農(nóng)家肥中含有豐富的有機(jī)物,可被土壤中的微生物分解為CO2和無(wú)機(jī)鹽被植物利用,使用農(nóng)家肥可增大大棚中的CO2濃度,抑制光呼吸、促進(jìn)光合作用,D項(xiàng)正確。2.A解析C4植株能進(jìn)行C4途徑和C3途徑,若給C4植物提供14CO2,則植株體內(nèi)14C轉(zhuǎn)移途徑為14CO2→14C4→14CO2→14C3→(14CH2O)、14C5,A項(xiàng)錯(cuò)誤。C3植物與C4植物的暗反應(yīng)階段利用的NADPH和ATP都來(lái)自光反應(yīng)階段,B項(xiàng)正確。不同植物固定CO2的途徑存在差異,這是由于它們的遺傳物質(zhì)(DNA)存在差異,這些遺傳差異導(dǎo)致了酶的種類和活性的不同,從而影響了植物對(duì)CO2的固定方式,C項(xiàng)正確。由于C4植物葉肉細(xì)胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2親和力,可固定低濃度的CO2,故C4植物能夠利用較低濃度的CO2進(jìn)行光合作用,而C3植物則不能,因此低濃度CO2條件下,C4植物的光合作用速率可能比C3植物高,D項(xiàng)正確。3.答案(1)CO2的固定糖類、氨基酸、有機(jī)酸C(2)各種磷酸化糖類可以為光合作用提供中間產(chǎn)物(3)氣孔部分關(guān)閉,胞間CO2含量較少,葉肉細(xì)胞中PEP羧化酶對(duì)CO2親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Rubisco酶解析(1)暗反應(yīng)中C5接受CO2,產(chǎn)生C3的過(guò)程稱為CO2的固定。由表中放射性物質(zhì)分布可知,光合作用的產(chǎn)物除氧氣以外還有糖類、氨基酸、有機(jī)酸等。圖二所示植物夜間吸收CO2,產(chǎn)生有機(jī)酸,白天有機(jī)酸分解產(chǎn)生CO2,供光合作用所需,其代謝類型最可能是圖一中的C植物。(2)葡萄糖大量分解,過(guò)程中出現(xiàn)了3-磷酸甘油醛、4-磷酸赤蘚糖、7-磷酸景天庚酮糖等產(chǎn)物,可以作為光合作用的中間產(chǎn)物。最終產(chǎn)生的CO2是光合作用暗反應(yīng)的原料;NADPH是C3還原需要的還原劑,并能夠提供一定的能量。故HMS對(duì)于葉肉細(xì)胞光合作用的意義有:①NADPH可能為物質(zhì)合成提供還原劑;②可能為光合作用提供CO2;③各種磷酸化糖類可以為光合作用提供中間產(chǎn)物。(3)Rubisco酶還可以催化C5加氧反應(yīng),O2是Rubisco酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑,PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Rubisco酶,B植物的C4酸能定向地由葉肉細(xì)胞進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并產(chǎn)生CO2。在干旱環(huán)境中,B植物氣孔部分關(guān)閉,胞間CO2含量較少,葉肉細(xì)胞中PEP羧化酶對(duì)CO2親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Rubisco酶,B植物產(chǎn)生大量C4酸,B植物的C4酸能定向地由葉肉細(xì)胞進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞并產(chǎn)生CO2,使維管束鞘細(xì)胞的CO2與O2的比值提高,改變了Rubisco酶的作用方向,B植物暗反應(yīng)速率更大,光合作用速率就更大,故能生長(zhǎng)更好。4.答案(1)H+、O2C3(3-磷酸甘油酸)葉綠體基質(zhì)(2)細(xì)胞呼吸、光呼吸C2循環(huán)需要卡爾文循環(huán)提供C5(3)不能,抑制Fd活性會(huì)阻礙電子傳遞,進(jìn)一步導(dǎo)致活性氧積累,加劇光抑制(4)增強(qiáng)蒸騰作用以降低葉片溫度失水過(guò)多、酶活性降低,影響植物進(jìn)行光合作用不正確,3~5d高溫組的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度都在下降,說(shuō)明高溫造成黃瓜幼苗結(jié)構(gòu)損傷、酶活性下降、生理性缺水解析(1)在光反應(yīng)中,水的光解產(chǎn)生的物質(zhì)A為H+和O2。C5和CO2反應(yīng)生成C3(3-磷酸甘油酸)。過(guò)程④為光呼吸的起始階段,發(fā)生的場(chǎng)所為葉綠體基質(zhì)。(2)從圖中可知,光呼吸(C2循環(huán))會(huì)產(chǎn)生CO2,可作為卡爾文循環(huán)的原料,除此之外呼吸作用產(chǎn)生的CO2也可用于卡爾文循環(huán)。C2循環(huán)中一些反應(yīng)步驟需要卡爾文循環(huán)產(chǎn)生的NADPH和ATP來(lái)推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行,故C2循環(huán)對(duì)卡爾文循環(huán)具有依賴性。(3)Fd可將電子轉(zhuǎn)移至NADPH中,若抑制其活性,電子無(wú)法正常轉(zhuǎn)移,NADPH不能被消耗反而會(huì)積累,過(guò)多的NADPH會(huì)進(jìn)一步加重活性氧產(chǎn)生,加劇光抑制,所以不能通過(guò)抑制Fd活性解