第三單元專題突破2二氧化碳固定方式的多樣性及光呼吸選擇題1～3題，每小題6分，4～9題，每小題7分，共60分。一、選擇題1．(2024·鹽城聯(lián)考)圖示為生活在干旱地區(qū)的景天科植物CAM代謝途徑示意圖，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．景天科植物固定CO2形成C3的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)B．景天科植物原產(chǎn)地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低C．給植物提供14C標(biāo)記的14CO2,14C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、C3和有機(jī)物中D．在夜晚，葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線粒體和葉綠體2．(2024·黃岡期末)景天科植物(如景天、落地生根)的葉子有一個(gè)很特殊的CO2固定方式：夜晚氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO2用于光合作用，其部分代謝途徑如圖所示。下列分析正確的是()A．如果白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率將隨之提高B．由景天科植物特殊的CO2固定方式推測(cè)其可能生活在高溫干旱地區(qū)C．白天景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相關(guān)D．景天科植物參與卡爾文循環(huán)的CO2僅來源于蘋果酸的分解3．下列有關(guān)C3植物和C4植物代謝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的描述，正確的是()A．C3植物都為陰生植物，C4植物多為陽生植物B．在進(jìn)行光合作用時(shí)，C3植物和C4植物分別將CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到C3和C4中C．C3植物的葉肉細(xì)胞具有正常葉綠體，C4植物的葉肉細(xì)胞具有無基粒的葉綠體D．C4植物的維管束鞘外有“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞4．C4植物是指生長過程中從空氣中吸收CO2后，首先合成含四個(gè)碳原子化合物的植物，其能濃縮空氣中低濃度的CO2用于光合作用。玉米屬于C4植物，與C3植物相比具有生長能力強(qiáng)、需水量少等優(yōu)點(diǎn)。如圖為C4植物光合作用固定CO2過程的簡圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．C4植物葉肉細(xì)胞固定CO2時(shí)不產(chǎn)生C3，而是形成蘋果酸或天冬氨酸B．據(jù)圖推測(cè)暗反應(yīng)的場(chǎng)所在葉肉細(xì)胞中C．由CO2濃縮機(jī)制可推測(cè)，PEP羧化酶對(duì)CO2的親和力高于RubiscoD．圖中丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?C3)的過程屬于吸能反應(yīng)5.根據(jù)光合作用中CO2固定方式的不同，植物可分為多種類型，其中C3和C4植物的光合速率隨外界CO2濃度的變化如圖所示(CO2飽和點(diǎn)是指植物光合速率開始達(dá)到最大值時(shí)的外界CO2濃度)。據(jù)圖分析，下列說法錯(cuò)誤的是()A．在低CO2濃度下，C4植物光合速率更易受CO2濃度變化的影響B(tài)．在C4植物CO2飽和點(diǎn)時(shí)，C4植物的光合速率要比C3植物的低C．適當(dāng)擴(kuò)大C3植物的種植面積，可能更有利于實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)D．在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物生長效果要優(yōu)于C3植物6．在干旱、高溫條件下，玉米(C4植物)由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，其利用CO2的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水稻(C3植物)，具有明顯的生長及產(chǎn)量優(yōu)勢(shì)。育種專家從玉米的基因組中分離出PEPC基因，培育出高光合效率的轉(zhuǎn)基因水稻。下列敘述正確的是()A．鑒定時(shí)需測(cè)定并比較轉(zhuǎn)基因水稻與非轉(zhuǎn)基因水稻同化CO2的速率B．DNA聚合酶與PEPC基因上的啟動(dòng)子結(jié)合后能驅(qū)動(dòng)該基因轉(zhuǎn)錄C．可使用PCR技術(shù)檢測(cè)PEPC基因是否在轉(zhuǎn)基因水稻中成功表達(dá)D．基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的間接價(jià)值7．藍(lán)細(xì)菌能通過產(chǎn)生的一組特殊蛋白質(zhì)將CO2濃縮在Rubisco(固定CO2的關(guān)鍵酶)周圍。科學(xué)家們?cè)谒{(lán)細(xì)菌這一CO2濃縮機(jī)制的研究中又有新發(fā)現(xiàn)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．Rubisco是在藍(lán)細(xì)菌的核糖體上合成的B．藍(lán)細(xì)菌中含有DNA和RNA，其DNA主要位于擬核中C．藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可能是自然選擇的結(jié)果D．藍(lán)細(xì)菌中催化H2O光解的酶與Rubisco相同8．科學(xué)家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途徑，這是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大突破，技術(shù)路徑如圖所示，圖中①～⑥表示相關(guān)過程。下列分析不正確的是()A．該途徑與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗糖類，能積累更多的有機(jī)物B．過程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程C．該技術(shù)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程中沒有能量的轉(zhuǎn)化D．該途徑能更大幅度地緩解糧食短缺問題，同時(shí)能節(jié)約耕地和淡水資源9．圖甲是將玉米的PEPC(與CO2的固定有關(guān)的酶)基因與PPDK(催化CO2初級(jí)受體“PEP”生成的酶)基因?qū)胨竞螅谀骋粶囟认聹y(cè)得光照強(qiáng)度對(duì)轉(zhuǎn)雙基因水稻和原種水稻凈光合速率的影響；圖乙是在光照為1000Lux下測(cè)得溫度影響凈光合速率的變化曲線(凈光合速率是指植物光合作用積累的有機(jī)物，是總光合速率減去呼吸速率的值)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．PEPC在轉(zhuǎn)雙基因水稻葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中發(fā)揮作用B．將溫度調(diào)整為35℃，重復(fù)圖甲相關(guān)實(shí)驗(yàn)，a點(diǎn)會(huì)向左下方移動(dòng)C．與原種水稻相比，轉(zhuǎn)雙基因水稻更適宜栽種在強(qiáng)光照環(huán)境中D．圖甲溫度條件下，轉(zhuǎn)雙基因水稻與原種水稻的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等二、非選擇題10．(22分)(2024·黑吉遼，21)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應(yīng)形成C3；當(dāng)CO2/O2比值低時(shí)，C5也能與O2反應(yīng)形成C2等化合物。C2在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體中經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中主要物質(zhì)變化如圖1。光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程?；卮鹣铝袉栴}：(1)反應(yīng)①是______________過程。(2)與光呼吸不同，以葡萄糖為反應(yīng)物的有氧呼吸產(chǎn)生NADH的場(chǎng)所是______________和________________。(3)(14分)我國科學(xué)家將改變光呼吸的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物野生型植株(WT)，得到轉(zhuǎn)基因株系1和2，測(cè)定凈光合速率，結(jié)果如圖2、圖3。圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環(huán)境外，還可來自____________和______________(填生理過程)。7～10時(shí)株系1和2與WT凈光合速率逐漸產(chǎn)生差異，原因是______________________________________。據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)________(填“能”或“不能”)計(jì)算出株系1的總光合速率，理由是________________________________________________________________________。(4)結(jié)合上述結(jié)果分析，選擇轉(zhuǎn)基因株系1進(jìn)行種植，產(chǎn)量可能更具優(yōu)勢(shì)，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________。11．(18分)同一地區(qū)種植玉米(C4植物)和水稻(C3植物)兩種作物，夏季晴朗白天，水稻出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，而玉米沒有此現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)：玉米葉肉細(xì)胞含有典型葉綠體，維管束鞘細(xì)胞含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)。請(qǐng)結(jié)合圖回答問題：(1)玉米維管束鞘細(xì)胞含有的葉綠體只能進(jìn)行暗反應(yīng)，因此玉米葉片光反應(yīng)發(fā)生在__________________________________________(填具體場(chǎng)所)。由圖1可知，CO2先后與___________________________________(物質(zhì))結(jié)合。玉米葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是_________________________。(2)玉米維管束鞘細(xì)胞與相鄰葉肉細(xì)胞通過胞間連絲相連，其作用是______________。與水稻相比，玉米的CO2的補(bǔ)償點(diǎn)較____________。高溫、干旱時(shí)玉米還能保持高效光合作用的原因是____________________________________________________________________。據(jù)此推測(cè)，圖2中________(填“A”或“B”)植物為C4植物。(3)(4分)為了讓水稻獲得C4途徑中固定CO2的酶，提高對(duì)CO2的親和力，利用所學(xué)的生物技術(shù)與工程相關(guān)知識(shí)，提出你的設(shè)計(jì)思路：____________________________________。答案精析1．D[在夜晚，葉肉細(xì)胞只能通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP，即產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體，D錯(cuò)誤。]2．B[白天適當(dāng)提高CO2濃度，景天科植物的光合作用速率不會(huì)提高，因?yàn)榇藭r(shí)葉肉細(xì)胞的氣孔是關(guān)閉的，A錯(cuò)誤；白天，景天科植物葉肉細(xì)胞內(nèi)蘋果酸會(huì)通過脫羧作用形成CO2參與暗反應(yīng)，進(jìn)而合成葡萄糖，即白天蘋果酸的含量和葡萄糖的含量呈負(fù)相關(guān)，C錯(cuò)誤；景天科植物中參與卡爾文循環(huán)的CO2除了來源于蘋果酸的分解外，還來源于細(xì)胞呼吸，D錯(cuò)誤。]3．B[C3植物既有陽生植物也有陰生植物，A錯(cuò)誤；C4植物的維管束鞘細(xì)胞具有無基粒的葉綠體，而葉肉細(xì)胞具有有基粒的葉綠體，C錯(cuò)誤；C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞：里面一圈是維管束鞘細(xì)胞，外面一圈是一部分葉肉細(xì)胞，D錯(cuò)誤。]4．B5．B[分析題圖可知，在低CO2濃度下，CO2濃度稍微提高，C4植物光合速率快速提高，C3植物在CO2濃度很低時(shí)不進(jìn)行光合作用，A正確；根據(jù)圖示，在C4植物CO2飽和點(diǎn)(外界CO2體積分?jǐn)?shù)為300×10－6左右)時(shí)，C4植物的光合速率要比C3植物的高，B錯(cuò)誤；分析題圖，C3植物的CO2飽和點(diǎn)更高，能利用更多的CO2，從而減少大氣中的CO2，C正確；在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物能利用更低濃度的CO2，生長效果要優(yōu)于C3植物，D正確。]6．A[RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄，DNA聚合酶催化合成DNA，B錯(cuò)誤；PCR技術(shù)可檢測(cè)目的基因及其轉(zhuǎn)錄出的RNA，但不能檢測(cè)翻譯是否成功，C錯(cuò)誤；基于轉(zhuǎn)基因水稻的科學(xué)研究，體現(xiàn)了生物多樣性的直接價(jià)值，D錯(cuò)誤。]7．D[酶具有專一性，藍(lán)細(xì)菌中催化H2O光解的酶與Rubisco不同，后者用于CO2的固定，D錯(cuò)誤。]8．C[該途徑與葉肉細(xì)胞相比，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸，即不消耗糖類，在相同條件下能積累更多的有機(jī)物，A正確；過程④⑤⑥形成有機(jī)物，類似于固定二氧化碳產(chǎn)生糖類的過程，B正確；該途徑實(shí)現(xiàn)了“光能→有機(jī)物中化學(xué)能”的能量轉(zhuǎn)化，C錯(cuò)誤；該研究成果的意義是有助于實(shí)現(xiàn)碳中和、緩解人類糧食短缺問題，同時(shí)可以節(jié)約耕地和淡水資源，D正確。]9．B[PEPC與CO2的固定有關(guān)，CO2固定的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，故轉(zhuǎn)基因成功后，正常情況下，PEPC在轉(zhuǎn)雙基因水稻葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中發(fā)揮作用，A正確；由圖甲可知，a點(diǎn)表示在1000Lux光照強(qiáng)度下轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率是25μmolCO2·m－2·s－1，對(duì)應(yīng)圖乙的溫度是30℃，據(jù)圖乙可知，在30℃、1000Lux光照強(qiáng)度條件下，轉(zhuǎn)雙基因水稻的凈光合速率小于35℃時(shí)，故將溫度調(diào)整為35℃重復(fù)圖甲相關(guān)實(shí)驗(yàn)，則凈光合速率增大，a點(diǎn)向右上方移動(dòng)，B錯(cuò)誤；由圖甲可知，轉(zhuǎn)雙基因水稻的光飽和點(diǎn)要高于原種水稻，所以更適合栽種在強(qiáng)光照環(huán)境中，C正確；由圖甲可知，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，兩條曲線的起點(diǎn)相同，故該溫度條件下，兩者細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，D正確。]10．(1)CO2的固定(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)(3)光呼吸呼吸作用凈光合速率＝總光合速率－呼吸速率－光呼吸速率，7～10時(shí)，隨著光照強(qiáng)度的增加，與WT相比，株