Question

【題目】請回答下列有關(guān)光合作用的問題：

(1)在植物的葉肉細胞中存在著圖1所示的代謝過程：

在光照條件下，CO2被固定生成C3過程中_______(需要/不需要)利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP。研究發(fā)現(xiàn)，RuBP羧化加氧酶還可催化C5與O2反應(yīng)產(chǎn)生乙醇酸，乙醇酸中75%的碳又重新生成CO2和C3的光呼吸過程。該過程______(降低了/促進了/不影響)光合作用效率，同時使細胞內(nèi)O2/CO2的比值_______，有利于生物適應(yīng)高氧低碳的環(huán)境。

(2)根據(jù)對光呼吸機理的研究，科研人員利用基因編輯手段設(shè)計了只在葉綠體中完成的光呼吸替代途徑AP(依然具有降解乙醇酸產(chǎn)生CO2的能力)。同時，利用RNA干擾技術(shù)，抑制了某基因表達的翻譯過程，降低了_________，進而降低了過氧化物酶體中乙醇酸的含量，從而影響光呼吸。檢測三種不同類型植株的光合速率，實驗結(jié)果如圖2所示。據(jù)此回答：

當胞間CO2濃度較高時，三種類型植株光合速率的大小關(guān)系為____。分析其原因是__。

Answer 1

【答案】不需要 降低了 降低（減小） 葉綠體膜上乙醇酸轉(zhuǎn)運蛋白的表達量 AP+RNA干擾>AP>野生型 AP途徑能夠更快速高效地降解乙醇酸產(chǎn)生CO2，促進光合作用過程，且當乙醇酸轉(zhuǎn)運蛋白減少（葉綠體內(nèi)乙醇酸濃度高）時AP途徑更高效

【解析】

結(jié)合題干信息可知，圖1葉綠體中氧氣與五碳化合物反應(yīng)生成了乙醇酸，乙醇酸經(jīng)過一系列反應(yīng)有生成了二氧化碳和三碳化合物，進而參與光合作用暗反應(yīng)過程（卡爾文循環(huán)）。圖2顯示，胞間CO2濃度較高時，與野生型相比，AP組的光合速率較高，AP+RNA干擾組的光合速率最高。

（1）根據(jù)暗反應(yīng)過程分析可知，二氧化碳與五碳化合物生成三碳化合物的過程不需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP，而三碳化合物的還原需要；根據(jù)題意分析，光呼吸過程中，C5與O2反應(yīng)產(chǎn)生了乙醇酸，而乙醇酸中僅有75%的碳又重新生成CO2和C3，說明該過程降低了光合作用效率，同時使細胞內(nèi)O2/CO2的比值降低，有利于生物適應(yīng)高氧低碳的環(huán)境。

（2）圖1顯示乙醇酸在葉綠體產(chǎn)生后需要運輸?shù)骄�粒體，因此若利用RNA干擾技術(shù)，降低葉綠體膜上乙醇酸轉(zhuǎn)運蛋白的表達量，則乙醇酸從葉綠體向細胞質(zhì)（過氧化物酶體）的轉(zhuǎn)運會減少。據(jù)圖2分析，當胞間CO2濃度較高時，AP+RNA干擾組的光合速率最高，AP組次之，而野生型組光合速率最弱，其原因可能是AP途徑能夠更快速高效地降解乙醇酸產(chǎn)生CO2，促進光合作用過程，且當乙醇酸轉(zhuǎn)運蛋白減少（葉綠體內(nèi)乙醇酸濃度高）時AP途徑更高效。