Question

科学家发现生长在高温强光照和干旱环境中的植物气孔关闭，C₄植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO₂进行光合作用，C₃植物则不能．
（1）现有取自热带不同环境下的甲乙两种长势良好，状态相似的草本植物，已知甲是C₄植物，已知其光合作用固定CO₂的类型．请利用一个密闭大玻璃钟罩，初步判别乙植物是C₃植物还是C₄植物．
原理：

 

．
方法：将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下，给予

 

条件培养．连续若干天观察记录他们的生长情况．
预期结果：①

 

．②

 

．
对结果的分析：

 

．
（2）对于以上分析，用显微镜从形态学方面加以进一步验证．
方法：制作乙植物叶脉横切的临时切片，用显微镜观察．
结论：如果视野中看到

 

，乙是C₃植物；反之，则乙是C₄植物．
（3）某同学为观察两种植物光合作用形成的淀粉粒在叶片内的位置，直接用碘液对叶片染色后制成的横切片在显微镜下观察．这一操作过程存在的错误是

 

．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素

专题：

分析：C₃植物叶片的叶肉细胞中含有叶绿体，能够进行光合作用，产生ATP和[H]，而维管束鞘细胞不含叶绿体，不能进行光合作用，但进行呼吸作用，也能产生ATP（有氧呼吸的三个阶段产生）和[H]（有氧呼吸前两个阶段产生）．
C₄植物的叶片中，围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞：里面的一圈是维管束鞘细胞，外面的一圈是一部分叶肉细胞．C₄植物中构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体，这种叶绿体不仅数量比较多，而且个体比较大，叶肉细胞则含有正常的叶绿体．在C₄植物叶肉细胞的叶绿体中，在有关酶的催化作用下，一个CO₂被磷酸烯醇式丙酮酸的三碳化合物所固定，形成一个C₄．C₄进入维管束鞘细胞的叶绿体中，释放出一个CO₂，并且形成一个含有三个碳原子的有机酸--丙酮酸．释放出来的CO₂先被一个C₅固定，然后很快形成两个C₃．在有关酶的催化作用下，一些C₃接受NADPH和ATP释放出的能量并且被NADPH还原，然后经过一系列复杂的变化，形成糖类等有机物；另一些C₃则经过复杂的变化，又形成C₅，从而使暗反应阶段的化学反应不断地进行下去．C₄植物，其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体，能够进行光合作用的暗反应．

解答： 解：（1）利用一个密闭大玻璃钟罩，初步判别乙植物是C₃植物还是C₄植物的原理是：在高温、干旱和强光照下，随着植物光合作用的进行，造成密闭钟罩内CO₂浓度逐渐降低，C₄植物利用较低浓度CO₂生长良好，而C₃植物不能．
方法：将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下，给予高温、强光照和干旱条件培养．连续若干天观察记录他们的生长情况．
预期结果：①乙植物与甲植物生长状态相似；②乙植物逐渐枯萎，而甲依然健壮．
对结果的分析：若出现第①种情况，乙植为C₄植物；若出现第②种情况，乙植为C₃植物．
（2）结论：如果视野中看到没有“花环型”结构或维管束鞘细胞中没有叶绿体，乙是C₃植物；反之，则乙是C₄植物．
（3）某同学为观察两种植物光合作用形成的淀粉粒在叶片内的位置，直接用碘液对叶片染色后制成的横切片在显微镜下观察．这一操作过程存在的错误是绿色叶片应该先在热的酒精中脱去叶绿素，再去染色、制片．
故答案为：
（1）原理：在高温、干旱和强光照下，随着植物光合作用的进行，造成密闭钟罩内CO₂浓度逐渐降低，C₄植物利用较低浓度CO₂生长良好，而C₃植物不能
方法：高温、强光照和干旱
预期结果：①乙植物与甲植物生长状态相似  ②乙植物逐渐枯萎，而甲依然健壮
对结果的分析：若出现第①种情况，乙植为C₄植物；若出现第②种情况，乙植为C₃植物
（2）没有“花环型”结构或维管束鞘细胞中没有叶绿体
（3）绿色叶片应该先在热的酒精中脱去叶绿素，再去染色、制片

点评：C₃植物和C₄植物的区别复杂，不好理解和记忆，最好采取列表比较，效果会更好．C₄植物固定二氧化碳的途径有两条：C₄途径和C₃途径，而C₃植物固定二氧化碳的途径只有C₃途径一条；C₄植物的C₄途径发生在叶肉细胞的叶绿体内，C₃途径发生在维管束鞘细胞的叶绿体内，C₃植物的C₃途径发生在叶肉细胞的叶绿体内．