Question

9．图l、图2分别表示两种高等绿色植物利用CO₂的两条途径．常见的C₃植物有菠菜、水稻、小麦等，常见的C₄植物有玉米、甘蔗等．请据图回答下列问题：

（1）图1中，①过程发生的具体部位是在细胞的叶绿体基质中，②过程除了需要的酶的催化外，还需要提供的物质是[H]和ATP．
（2）图2中，C₄植物中，若用放射性同位素¹⁴C标记大气中的CO₂，则¹⁴C的转移途径为CO₂→C₄→CO₂→C₃→（CH₂O）．通过CO₂泵，C₄植物叶肉细胞能把大气中浓度很低的CO₂以C₄途径固定下来，并且使其集中到维管束细胞中．
（3）实验人员把玉米和小麦的叶切下，立即分别放在保持高温、光照充足的容器内（保持生活状态）．然后测定叶在发生水分亏缺情况下的相对光合作用强度如下图所示，在水分缺少时，由于水分亏缺导致气孔大部分关闭，影响二氧化碳供应，光合作用强度会减弱．相同水分亏缺的情况下，玉米光合作用强度比小麦高，其原因是玉米是C₄植物，能够利用低浓度的二氧化碳，而小麦是C₃植物，对低浓度的二氧化碳利用较弱，因此玉米比小麦更耐干旱．
（4）欲测定某C₄植物的总光合速率，至少设计两组实验．一组将植物置于黑暗条件下，测得呼吸作用速率，另一组将同种且生长状况相同的植物置于适宜光照的下，并保持两组装置的温度等环境因素相同且适宜，测得净光合速率，从而获得该植物的总光合速率．

Answer 1

分析 据图分析：图1表示C₃植物的光合作用的暗反应过程，图2表示C₄植物能够利用低浓度的二氧化碳进行光合作用的过程．图3表示在水分亏缺为20%和40%时，向小麦和玉米已分别停止光合作用，再结合植物所吸收的水分绝大部分用于蒸腾作用，可得水分亏缺影响光合作用不是因为原料水的不足（此时叶片的含水量是可以满足光合作用对水的需求的），而是因为光合作用的另一原料CO₂缺乏（CO₂主要通过气孔进入细胞，水分亏缺会导致气孔关闭）．再结合玉米对CO₂的利用效率高，可知水分亏缺主要是通过影响CO₂进入叶内而影响光合作用的，据此分析解答．

解答 解：（1）据图1分析，①过程表示小麦光合作用过程中的二氧化碳的固定，发生的具体部位是在细胞的叶绿体基质．②过程表示三碳化合物的还原，除了需要的酶的催化外，还需要提供的物质是[H]和ATP．
（2）图2中，C₄植物中，若用放射性同位素¹⁴C标记大气中的CO₂，则¹⁴C的转移途径为二氧化碳先与C₃结合形成C₄，被运送至维管束细胞再形成C₃和二氧化碳，在维管束细胞中再完成卡尔文循环．图中表明通过CO₂泵，C₄植物叶肉细胞能把大气中浓度很低的CO₂以C₄途径固定下来，并且使其集中到维管束细胞中．
（3）在水分缺少时，导致气孔大部分关闭，影响二氧化碳供应而影响光合作用．玉米是C₄植物，能够利用低浓度的二氧化碳，而小麦是C₃植物，对低浓度的二氧化碳利用较弱，所以相同水分亏缺的情况下，玉米光合作用强度比小麦高，玉米比小麦更耐干旱．
（4）测定某C₄植物的总光合速率，一组将植物置于黑暗条件下测定呼吸作用速率，另一组将同种且生长状况相同的植物置于适宜光照的下，并保持两组装置的温度等环境条件相同且适宜，测得净光合速率，根据光合速率=呼吸速率+净光合速率可以获得该植物的总光合速率．
故答案为：
（1）叶绿体基质[H]和ATP
（2）CO₂→C₄→CO₂→C₃→（CH₂O）   维管束
（3）水分亏缺导致气孔大部分关闭，影响二氧化碳供应    玉米是C₄植物，能够利用低浓度的二氧化碳，而小麦是C₃植物，对低浓度的二氧化碳利用较弱
（4）黑暗   温度等    净光合

点评 本题考查光合作用相关知识，意在考查考生能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论能力．