專題突破2不同生物固定二氧化碳的方式比較

說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變

課標要求

為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能。

2023?湖南?T172021?遼寧-T22

考情分析不同生物固定二氧化碳的方式比較

2021?天津-T152021?全國乙?T29

【典例示范】

某研究小組在研究小麥、玉米和蘆薈的光合作用時，分別測得三種植物一晝夜C02吸收速率

的變化量，結果如圖1：

(1)圖1中小麥在10?12h光合作用速率下降的原因是?

⑵據圖1判斷蘆薈在10?16h光合作用速率(填“是”或“不是")0o

(3)小麥進行暗反應時，CO2被C5固定后，形成C3,但科學家在研究玉米等原產在熱帶地區

綠色植物的光合作用時發現，這類植物固定CO2時，CO2中的碳首先轉移到含有四個碳原子

的有機物(C4)中，然后才轉移到C3中，科學家將這類植物叫作C4植物，將其特有的固定CO2

的途徑叫作C4途徑；此類作物沒有“光合午休”的現象。而像小麥等僅有C3參與CO2固定

的植物叫作C3植物，將其固定CO2的途徑叫作C3途徑。

若用14C標記大氣中的CO2,則小麥植株中14c的轉移途徑為；

玉米植株中14C的轉移途徑為O

⑷請據圖2比較C3、C4植物的結構并完善表格。

柵欄

維管束維管束

鞘細胞鞘細胞

一部分葉

海綿

肉細胞

組織

C,植物C”植物

注：維管束主要作用是輸導水分、無機鹽和有機養料等。

圖2

細胞類別C3植物C4植物

形態小①________

維管束鞘細胞

葉綠體無有，但無基粒或基粒發育不良

部分葉肉細胞與維管束鞘細胞形

排列柵欄組織、海綿組織

葉肉細胞成“花環型”結構

葉綠體②________有，但不能進行暗反應

⑸C3途徑的CO?固定是通過Rubisco來實現的；C4途徑的CO2固定是通過PEP竣化酶催化

完成的，PEP竣化酶催化CO2連接到PEP上，形成四碳酸。這兩種酶對CO?的親和力不同，

PEP竣化酶對C02的親和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在葉肉細胞中把大氣

中含量很低的CO2以C4的形式固定下來，形成C4后進入維管束鞘細胞并釋放CO2,PEP竣

化酶被形象地稱為“CO2泵”。

①請解釋玉米在10?12h光合作用速率不降反升的原因：=

②強光下，可產生更多的NADPH和ATP,以滿足C4植物C4途徑對ATP的額外需求。

③維管束鞘細胞中的光合產物可就近運入維管束，從而避免了光合產物累積對光合作用可能

產生的抑制作用。

（6）生長在干旱地區的植物如蘆薈、仙人掌等多肉植物，具有一種光合固定CO2的附加途徑

——CAM途徑，具有CAM途徑的植物被稱為CAM植物。據圖3判斷：夜晚，植物（填

“能”或“不能”）進行卡爾文循環。白天，植物進行光合作用的CO2來源是

答案（1）溫度過高，植物蒸騰作用失水過多導致氣孔導度下降，CO?吸收減少（2）不是

⑶14co2-14c3f（14CH2。）14co2-14c4fl4c02-14c3-"CHzO）（4）①大②有⑸①葉肉

細胞中的PEP竣化酶對C02有很高的親和力，能濃縮低濃度的CO2,從而增加細胞中CO2

的濃度（6）不能蘋果酸的分解和細胞呼吸

【歸納總結】C3植物、C4植物和CAM植物固定C02方式的比較

|大氣中CO2I

白天

夜晚

淀粉〉（液泡葉肉細胞

白天

淀粉〉（液泡國

白天

也）維管束

co@）

n鞘細串

［卡爾文循環］

卡爾文循環［卡爾￡循環I

CAM植物C.3植物植物

（1）比較C4植物、CAM植物固定C02的方式

相同點：都對CO2進行了兩次固定;

不同點：C4植物兩次固定CO2在空間上錯開；CAM植物兩次固定CO2在時間上錯開。

⑵比較C3、C4、CAM途徑

C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過

C3途徑合成有機物。

【對點精練】

1.（2024?合肥高三期末）玉米葉片具有特殊的結構，其維管束鞘細胞周圍的葉肉細胞可以利用

PEP竣化酶固定較低濃度的CO2,并轉移到維管束鞘細胞中釋放，參與光合作用的暗反應。

據圖分析，下列說法不正確的是（）

部分葉肉細胞維管束鞘細胞

（葉綠體有基粒）（葉綠體無基粒）

-----------------------------/-------------

圖1

部分葉肉細胞維管束鞘細胞

大氣中、，低/PEP

CO?\竣化酶

的CO2

一PE號一

ADP+PiATP

圖2

A.維管束鞘細胞的葉綠體能進行正常的光反應

B.維管束鞘細胞中暗反應過程仍需要ATP和NADPH

C.PEP酸化酶對環境中較低濃度的CO2具有富集作用

D.玉米特殊的結構和功能，使其更適應高溫干旱環境

答案A

解析光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜，基粒是由類囊體堆疊而成的，維管束鞘細胞的

葉綠體沒有基粒，所以維管束鞘細胞的葉綠體不能進行正常的光反應，A錯誤。

2.(2024?鹽城高三模擬)某些植物有如圖所示C02濃縮機制。在葉肉細胞中，磷酸烯醇式丙

酮酸竣化酶(PEPC)可將HCO3轉化為有機物，該有機物經過一系列的變化，最終進入相鄰的

維管束鞘細胞釋放CO2,提高了Rubisco(固定CO2的酶)附近的CO2濃度。下列敘述錯誤的是

()

PEP：磷酸烯醇式丙酮酸；OAA：草酰乙酸；

Mal：蘋果酸；Pyr：丙酮酸

A.推測PEPC對無機碳的親和力高于Rubisco

B.具有圖示CO2濃縮機制的植物具有較低的CO2補償點

C.為卡爾文循環提供能量的是腺昔三磷酸

D.圖中植物無機碳的固定場所為葉肉細胞的葉綠體和維管束鞘細胞的葉綠體

答案D

解析圖中植物無機碳的固定場所為葉肉細胞的細胞質基質和維管束鞘細胞的葉綠體基質，

D錯誤。

3.(2021?天津，15)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化。2與C5結

合，形成C3和C2,導致光合效率下降。CO2與。2競爭性結合Rubisco的同一活性位點，因

此提高CO2濃度可以提高光合效率。

(1)藍細菌具有CO2濃縮機制，如下圖所示。

細胞

一膜

注：竣化體具有蛋白質外殼，可限制氣體擴散。

據圖分析，CO2依次以和方式通過細胞膜和光合片層膜。藍細菌的CO2濃

縮機制可提高竣化體中Rubisco周圍的CO?濃度，從而通過促進和抑制

提高光合效率。

(2)向煙草內轉入藍細菌Rubisco的編碼基因和理化體外殼蛋白的編碼基因。若藍細菌較化體

可在煙草中發揮作用并參與暗反應，應能利用電子顯微鏡在轉基因煙草細胞的________中觀

察到竣化體。

（3）研究發現，轉基因煙草的光合速率并未提高。若再轉入HCO3和C02轉運蛋白基因并成功

表達和發揮作用，理論上該轉基因植株暗反應水平應,光反應水平應,從

而提高光合速率。

答案（1）自由擴散主動運輸C02固定。2與C5結合（2）葉綠體（3）提高提高

解析（1）據圖分析，C02進入細胞膜的方式為自由擴散，進入光合片層膜時需要膜上的C02

轉運蛋白協助并消耗能量，為主動運輸過程。藍細菌通過C02濃縮機制使叛化體中Rubisco

周圍的C02濃度升高，從而通過促進CO2固定進行光合作用，同時抑制光呼吸，最終提高光

合效率。（2）若藍細菌較化體可在煙草中發揮作用并參與暗反應，暗反應的場所為葉綠體基質，

故能利用電子顯微鏡在轉基因煙草的葉綠體中觀察到期化體。（3）若轉入HCO，和CO2轉運蛋

白基因并成功表達和發揮作用，理論上可以增大期化體中CO2的濃度，使轉基因植株暗反應

水平提高，進而消耗更多的NADPH和ATP,使光反應水平也隨之提高，從而提高光合速率。

五分鐘查落實

1.（2021?全國乙，29節選）生活在干旱地區的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。

這類植物晚上氣孔打開吸收CO2,吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關閉，

液泡中儲存的蘋果酸脫峻釋放的CO?可用于光合作用。若以pH作為檢測指標，請設計實驗

來驗證植物甲在干旱環境中存在這種特殊的CO2固定方式。實驗思路：取生長狀態相同的植

物甲若干株隨機均分為A、B兩組；A組在（濕度適宜的）正常環境中培養，B組在干旱環境中

培養，其他條件相同且適宜，一段時間后，分別檢測兩組植株夜晚同一時間液泡中的DH,并

求平均值。預期結果：A組pH平均值高于B組。（簡要寫出實驗思路和預期結果）

2.玉米具有特殊的CO2濃縮機制，在葉肉細胞中磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）可在PEPC的作用

下和CO2結合生成草酰乙酸（OAA）,OAA經過一系列轉化最后進入相鄰維管束鞘細胞釋放出

CO2,提高了葉肉細胞內Rubisco周圍的CO2濃度。研究表明，水稻沒有上述CO2濃縮機制，

由此推斷玉米抵抗干旱的能力強于（填“強于”或“弱于”）水稻，判斷的依據是干旱環境中

植物氣孔會部分關閉，CO2供應不足，光合速率明顯下降，但玉米具有特殊的CO2濃縮機制,

能利用較低濃度的CO2,故其抵抗干旱環境的能力更強。已知PEPC與無機碳的結合力遠大

于Rubisco,據此可以推測，夏天玉米可能不存在“光合午休”現象，原因是PEPC與無機碳

的親合力遠大于Rubisco,能利用胞間濃度較低的CC）2。

3.玉米的葉肉細胞和維管束鞘細胞間具有大量胞間連絲，意義是提高物質運輸效率。

4.光合細胞可在光照下吸收02釋放CO2,稱為光呼吸。存在光呼吸現象的根本原因在于

Rubisco是一個雙功能的酶，當C02濃度高而。2濃度低時，RuBP（C5）與C02結合，經此酶催

化生成2分子的PGA（C3）,進行光合作用；反之，RuBP與02結合，進行光呼吸。科學研究

發現在某植物中存在CO2濃縮機制：葉肉細胞中產生一種特殊的蛋白質微室，能將C02濃縮

在Rubisco周圍，該機制的意義是可以減少光呼吸，增加光合作用有機物的產量。

課時精練

一、選擇題

1.（2024?重慶江北區高三聯考）景天酸代謝（CAM）途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式,

下列關于這類植物的敘述，錯誤的是（）

甲乙

A.在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，葉肉細胞中C3的含量短時間內不變

B.景天酸代謝途徑的出現，可能與植物適應干旱條件有關

C.給植物提供14c標記的14co2J4C可以出現在OAA、蘋果酸、C3和有機物中

D.在夜晚，葉肉細胞能產生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體

答案D

解析在夜晚，葉肉細胞只能通過細胞呼吸產生ATP,即產生ATP的細胞器是線粒體，D錯

、口

1^1O

2.（2024?江蘇南京第九中學高三期中）景天科植物（如景天、落地生根）的葉子有一個很特殊的

CO2固定方式：夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關閉，液泡

中的蘋果酸經脫孩作用釋放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.如果白天適當提高CO?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固定方式推測其可能生活在高溫干旱地區

C.白天景天科植物葉肉細胞內蘋果酸的含量和葡萄糖的含量可能呈正相關

D.景天科植物參與卡爾文循環的CO2就是來源于蘋果酸的分解

答案B

解析白天適當提高CC>2濃度，景天科植物的光合作用速率不會提高，因為此時葉肉細胞的

氣孔是關閉的，A錯誤；白天，景天科植物葉肉細胞內蘋果酸會通過脫段作用形成C02參與

暗反應，進而合成葡萄糖，即白天蘋果酸的含量和葡萄糖的含量呈負相關，C錯誤；景天科

植物中參與卡爾文循環的C02除了來源于蘋果酸的分解外，還來源于細胞呼吸，D錯誤。

3.下列有關C3植物和C4植物代謝和結構特點的描述，正確的是（）

A.C3植物多為陰生植物，C4植物多為陽生植物

B.在進行光合作用時，C3植物和C4植物分別將C02中的C首先轉移到C3和C4中

C.C3植物的葉肉細胞具有正常葉綠體，C4植物的葉肉細胞具有無基粒的葉綠體

D.C4植物的維管束鞘外有“花環型”的兩圈細胞

答案B

解析C3植物既有陽生植物也有陰生植物，A錯誤；C4植物的維管束鞘細胞具有無基粒的葉

綠體，而葉肉細胞具有有基粒的葉綠體，C錯誤；C4植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花

環型”的兩圈細胞：里面一圈是維管束鞘細胞，外面一圈是一部分葉肉細胞，D錯誤。

4.C4植物是指生長過程中從空氣中吸收C02后，首先合成含四個碳原子化合物的植物，其

能濃縮空氣中低濃度的C02用于光合作用。玉米屬于C4植物，較C3植物具有生長能力強、

需水量少等優點。如圖為C4植物光合作用固定CO2過程的簡圖。下列相關敘述錯誤的是（）

大氣co?Pi

磷酸烯醇式\

丙酮酸草酰乙酸（CJ

PEP竣化酶

C）

丙酮酸-NADPH谷氨酸

磷酸蘋果酸脫氫酶谷草轉氨酶

二激酶、ATP

NADP+d-酮戊二酸

丙酮酸

蘋果酸（C0天冬氨酸（CJ

C3化合物

葉肉細胞

C3化合物―其束鞘細胞—C,化合物

co?Rubisc-卡爾文循環

A.C4植物葉肉細胞固定CO2時不產生C3，而是形成蘋果酸或天冬氨酸

B.據圖推測暗反應的場所在葉肉細胞中

C.由C02濃縮機制可推測，PEP竣化酶對CO2的親和力高于Rubisco

D.圖中丙酮酸轉變為磷酸烯醇式丙酮酸（C3）的過程屬于吸能反應

答案B

5.根據光合作用中C02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C02濃度的變化如圖所示（C02飽和點是指植物光合速率開始達到最大值時的

外界C02濃度）。據圖分析，下列說法錯誤的是（）

?7

g

-

o

y40

O

U

I

a

)

_

楙

型

如

織2004006008001000

外界COz體積分數/X10-6

A.在低CO2濃度下，C4植物光合速率更易受C02濃度變化的影響

B.在C4植物CO2飽和點時，C4植物的光合速率要比C3植物的低

C.適當擴大C3植物的種植面積，可能更有利于實現碳中和的目標

D.在干旱條件下，氣孔開度減小，C4植物生長效果要優于C3植物

答案B

解析分析題圖可知，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濃度很低時不進行光合作用，故C4植物光合速率更易受CO2濃度變化的影響,

A正確；根據圖示，在C4植物CO2飽和點（外界CO2體積分數為300X10-6左右）時，C4植

物的光合速率要比C3植物的高，B錯誤；C3植物的CO2飽和點更高，能利用更多的CO2,

故適當擴大C3植物的種植面積，可能更有利于實現碳中和的目標，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,生長效果要優于C3植物，D正確。

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竣化酶（PEPC）,其利用CO2

的能力遠遠高于水稻（C3植物），具有明顯的生長及產量優勢。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基因水稻。下列敘述正確的是（）

A.鑒定時須測定并比較轉基因水稻與非轉基因水稻同化CO2的速率

B.DNA聚合酶與PEPC基因上的啟動子結合后能驅動該基因轉錄

C.可使用PCR技術檢測PEPC基因是否在轉基因水稻中成功表達

D.基于轉基因水稻的科學研究，體現了生物多樣性的間接價值

答案A

解析RNA聚合酶識別并結合啟動子，驅動轉錄，DNA聚合酶催化合成DNA,B錯誤；PCR

技術可檢測目的基因及其轉錄出的RNA,但不能檢測翻譯是否成功，C錯誤；基于轉基因水

稻的科學研究，體現了生物多樣性的直接價值，D錯誤。

7.藍細菌能通過產生的一組特殊蛋白質將CO2濃縮在Rubisco（固定CO2的關鍵酶）周圍。科

學家們在藍細菌這一CO2濃縮機制的研究中又有新發現。下列有關敘述錯誤的是（）

A.Rubisco是在藍細菌的核糖體上合成的

B.藍細菌中含有DNA和RNA,其DNA主要位于擬核中

C.藍細菌的C02濃縮機制可能是自然選擇的結果

D.藍細菌中催化H20光解的酶與Rubisco相同

答案D

解析酶具有專一性，藍細菌中催化H2O光解的酶與Rubisco不同，后者用于CCh的固定,

D錯誤o

8.科學家研究出二氧化碳到淀粉的人工合成途徑，這是基礎研究領域的重大突破，技術路徑

如圖所示，圖中①?⑥表示相關過程，下列分析不正確的是（）

光伏

.璧——時③、甲

發電⑥

困r--n五3*混

P斤催化劑）-3

A.該系統與葉肉細胞相比，不進行細胞呼吸消耗糖類，能積累更多的有機物

B.該過程④⑤⑥類似于固定二氧化碳產生糖類的過程

C.該過程實現了“光能一活躍的化學能一有機物中穩定的化學能”的能量轉化

D.該過程能更大幅度地緩解糧食短缺，同時能節約耕地和淡水資源

答案C

解析該系統與葉肉細胞相比，不進行細胞呼吸，即不消耗糖類，該系統與葉肉細胞相比，

在相同條件下能積累更多的有機物，A正確；該過程④⑤⑥形成有機物，類似于固定二氧化

碳產生糖類的過程，B正確；該過程實現了“光能一有機物中穩定的化學能”的能量轉化，

C錯誤；該研究成果的意義在于有助于實現碳中和、緩解人類糧食短缺問題，同時可以節約

耕地和淡水資源，D正確。

9.圖甲是將玉米的PEPC酶（與CCh的固定有關）基因與PPDK酶（催化CO?初級受體“PEP”

的生成）基因導入水稻后，在某一溫度下測得光照強度對轉雙基因水稻和原種水稻的凈光合速

率影響如圖甲；圖乙是在光照為1000Lux下測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物，是總光合速率減去呼吸速率的值）。下列相關敘述錯誤的

是（）

z?

O.

TUI

I6

)。

,；，22m

常示度時細酶O。米葉K鞘

正表誤中者oC玉

溫℃cs耗的的束

，點的錯境兩i與消，胞2管

5bP

后a乙3B環，u下比細O維

，RBC

功圖于，照下u照相鞘到

成知應小動光件的R稻束對運

可環化光C

因對率移強條在水管P轉

甲,速方循催E4

基1在度物與維C

圖-上文可P（

轉s-合種溫植。，物

由2光右爾既響所酶

故；_栽該色C產

m的向卡酶影場

等，-l合故綠P定

確o點。該（E

動相質稻適，的要P固

移正m水a更同圖，吸度主,

中度基^，）用4

）用方A2，以相意呼濃的

境強體，O大大利C

七作下綠C下所點示光對解

稻0（環吸用增越中成

4揮左葉5件，起應行相光

水度照呼作2率力胞生

因5發向是條稻的反進2水：

3溫光胞揮是速和，0細應

基中會所率度水線暗親是題

0強細發合應和肉反

雙3質點場速強種曲用的2體2問

在的中光葉O

轉5基A照原條作反O綠列

2種稻的質合凈物2C在C

體，光于兩合0葉下

栽水定基光則底受先與

0綠驗x高，光胞）答

2宜種固體凈u，對與向應P

葉實2L要時的P細E回

適原O綠的驗酶B方反P

的關0點0米，u肉（。

更與C葉稻0實應暗

日

二0300)胞相為玉R酸

?Z—UI稻稻，的水1和小葉環

細甲關化反的酮

黑如織

、<e水關因、飽度和越中循

肉圖水胞C相促米丙

因有基°光強稻K催其文

葉復因細甲（'酶玉式

基基定雙0的照水可，爾

稻重肉3圖的。醇

,雙雙固轉稻光。是L又鞘卡

水葉在復l酶關烯

C轉轉的下水當確圖o，束行

因°2稻，重m該有酸

，，水度C因，正如）n環管進

基5O知°7。）成磷

3比下C在強5基知D10循維再

雙可35應生化,

為相件與酶照雙可，，4文繞P2

轉乙為轉甲等爾反圍T催O

在整稻條酶C光圖南為）i

CPx整，圖相題湖m卡的密A-C

酶調水度Eu據?2L

P,調知由度擇K行O緊與-放

C度種溫EPL3l

PBP，0C度可；強選2的進C胞要o釋

溫原甲°02n

E下0溫甲確吸非2（，放細主國后

P將與圖案00O

...況13將圖呼、C應釋肉體7胞

.析正.0

ABCD答解情在是故由C胞二1對反并葉綠為細

水稻co2

（1）玉米的卡爾文循環中第一個光合還原產物是（填具體名稱），該產物跨葉

綠體膜轉運到細胞質基質合成（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通過

長距離運輸到其他組織器官。

（2）在干旱、高光照強度環境下，玉米的光合作用強度（填“高于”或“低于”）水稻。

從光合作用機制及其調控分析,原因是（答出三點即可）。

（3）某研究將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代

謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強度無明顯變化。其原因可能是

___________________________________________________________________（答出三點即可）。

答案（1）3一磷酸甘油醛蔗糖維管組織

（2）高于高光照條件下玉米可以將光合產物及時轉移；玉米的PEPC酶對C02的親和力比水

稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4,使維管束鞘內的C02濃度高于外界環境,

抑制玉米的光呼吸（3）酶的活性達到最大,對CO2的利用率不再提高;受到ATP以及NADPH

等物質含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機制有所不同

解析（1）玉米的光合作用過程與水稻相比，雖然C02的固定過程不同，但其卡爾文循環的過

程是相同的，結合水稻的卡爾文循環圖解，可以看出CO2固定的直接產物是3一磷酸甘油酸，

然后直接被還原成3—磷酸甘油醛。3一磷酸甘油醛在葉綠體中被轉化成淀粉，在葉綠體外被

轉化成蔗糖，蔗糖是植物長距離運輸的主要糖類，蔗糖是通過維管組織進行長距離運輸的。

（2）干旱、高光照強度時會導致植物部分氣孔關閉，吸收的C02減少，而玉米的PEPC酶對

C02的親和力比水稻的Rubisco酶更同；玉米能通過PEPC酶生成C.4,使維管束鞘內的CO2

濃度高于外界環境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能將葉綠體內的光合產物通過維管組織及時

轉移出細胞。因此在干旱、高光照強度環境下，玉米的光合作用強度高于水稻。（3）將藍細菌

的C02濃縮機制導入水稻葉肉細胞，只是提高了葉肉細胞內的C02濃度，而植物的光合作用

強度受到很多因素的影響，在光飽和條件下如果光合作用強度沒有明顯提高，可能是水稻的

酶活性達到最大，對C02的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物質含量的限制，

也可能是因為藍細菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機制有所不同。

11.同一地區種植玉米（C4植物）和水稻（C3植物）兩種作物，夏季晴朗白天，水稻出現''光合

午休”現象，而玉米沒有此現象。研究發現：玉米葉肉細胞含有典型葉綠體，維管束鞘細胞

含有的葉綠體只能進行暗反應。請結合圖表回答問題：

葉肉細胞維管束鞘細胞

圖

<

植

姻V

/Z

如

植

/物

朱

*

0細胞間隙CO2濃度/（Fig?L-1）

圖2

（1）玉米維管束鞘細胞含有的葉綠體只能進行暗反應，因此玉米葉片光反應發生在

由圖1可知，C02先后與（物質）結合。玉米葉肉細胞和維管束鞘細胞結構和功

能不同的根本原因是O

（2）玉米維管束鞘細胞與相鄰葉肉細胞通過胞間連絲相連，其作用是o與

水稻相比，玉米的CO2的補償點較o高溫、干旱時玉米還能保持高效光合作用

的原因是o

據此推測，圖2中（填“A”或"B”）植物為C4植物。

（3）為了讓水稻獲得C4途徑中固定C02的酶，提高對C02的親和力，利用所學的生物技術與

工程相關知識，提出你的設計思路：o

答案（1）葉肉細胞的葉綠體類囊體薄膜PEP、C5基因的選擇性表達（2）實現細胞間的物

質交換和信息交流低玉米葉肉細胞中固定C02的酶對C02的親和力更高，可利用較低濃

度C02進行光合作用A（3）獲取C4途徑固定CO2的酶的基因（PEP當化酶基因），將其導入

水稻細胞

12.(2021?遼寧，22)早期地球大氣中的。2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中。2濃度

顯著增加，CO2濃度明顯下降。現在大氣中的CO2濃度約390「imol-mori,是限制植物光合

作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸竣化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低

濃度CO2條件下，