Question

【題目】植物生理學(xué)上將一般的植物稱為碳三植物，而將玉米等植物稱為碳四植物，是因?yàn)樘妓闹参锏奶纪�化途徑除常�?guī)的卡爾文循環(huán)（C3途徑）外還有一種特殊的C4途徑。下圖一為 玉米葉片橫切面結(jié)構(gòu)示意圖，其維管束鞘細(xì)胞中葉綠體的基粒發(fā)育不完全，葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞在光合作用過程中物質(zhì)交換非常頻繁從而形成了獨(dú)特的花環(huán)狀結(jié)構(gòu)。圖二為玉米的碳同化途徑，據(jù)此回答下列問題：

（1）圖一中葉肉細(xì)胞為[__]，玉米葉片進(jìn)行光反應(yīng)的場所為_______。（[ ]內(nèi)填標(biāo)號①或②）

（2）據(jù)圖二玉米植株中能固定二氧化碳的是__________（填C3或C4 ）途徑，若將玉米葉片橫切面脫色后用碘液染色預(yù)期會變藍(lán)的是[__]（[ ]內(nèi)填標(biāo)號①或②）

（3）已知C4途徑中的關(guān)鍵酶PEP羧化酶對CO2的親和力是C3途徑中的關(guān)鍵酶Rubisco對CO2親和力的60倍，據(jù)此比較分析晴朗的夏季正午碳三植物和碳四植物光合作用強(qiáng)度會有何差異？__________，理由是______________________________________。

Answer 1

【答案】2 葉肉細(xì)胞中的葉綠體 C3和C4 1 碳四植物的光合作用強(qiáng)度高于碳三植物（或：碳三植物會出現(xiàn)午體現(xiàn)象碳四植物不會出現(xiàn)午休現(xiàn)象） 晴朗夏季正午高溫、強(qiáng)光照使植物的氣孔導(dǎo)度降低，CO2吸收減少。碳三植物的Rubisco對CO2親和力低，導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度降低。PEP羧化酶對二氧化碳的親和力高，能從環(huán)境中富集低濃度二氧化碳用于光合作用，光合作用強(qiáng)度高

【解析】

題意分析，圖一中①表示維管束鞘細(xì)胞，②表示葉肉細(xì)胞，維管束鞘細(xì)胞中葉綠體的基粒發(fā)育不完全，顯然在維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中不能進(jìn)行光合作用的光反應(yīng)過程，圖二中顯示，在葉肉細(xì)胞的葉綠體中能進(jìn)行光反應(yīng)以及如圖所示的二氧化碳與C3結(jié)合生成C4化合物的過程，而后C4進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞分解產(chǎn)生二氧化碳，產(chǎn)生的二氧化碳參與到卡爾文循環(huán)中。

（1）由分析可知，圖一中②為葉肉細(xì)胞，根據(jù)題意可知玉米維管束鞘細(xì)胞中葉綠體的基粒發(fā)育不完全，因此，玉米葉肉細(xì)胞進(jìn)行光反應(yīng)的場所為②）

（2）題意顯示，玉米為C4植物，C4途徑是在C3途徑的基礎(chǔ)上進(jìn)化成的，所以C4植物碳同化途徑有C3和C4兩條途徑，C3途徑發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中。因此光合作用的最終產(chǎn)物是在維管束鞘細(xì)胞葉綠體中生成，因此若將玉米葉片橫切面脫色后用碘液染色預(yù)期會變藍(lán)的是①。

（3）C4途徑和C3途徑的重要區(qū)別在于C4途徑的PEP羧化酶對二氧化碳的親和力遠(yuǎn)高于C3途徑Rubisco對二氧化碳的親和力，所以在夏季正午氣孔關(guān)閉時玉米植株能通過C4途徑富集葉肉細(xì)胞間隙中低濃度的二氧化碳用于光合作用，所以不會有明顯的午休現(xiàn)象，因此，晴朗的夏季正午C4植物的光合作用強(qiáng)度高于C3植物，