Question

【題目】光合作用是自然界最為重要的化學反應，其部分過程如圖1所示。科研人員將玉米葉肉細胞中的PEPC酶基因?qū)�入水稻后，測得光照強度對轉(zhuǎn)基因水稻和原種水稻氣孔導度及葉肉細胞凈光合速率的影響結(jié)果，如圖2和圖3所示。（注：氣孔導度越大，氣孔開放程度越高。）

（1）圖1所示反應過程進行的場所是___，該過程伴隨的能量變化是____________。

（2）如使圖1磷酸甘油酸（C3）含量快速上升，可改變的環(huán)境條件是_______。

①有光條件下，停止供給CO2 ②有光條件下，增加供給CO2

③CO2不變條件下，從有光處移到暗處 ④CO2不變條件下，從暗處移到有光處

（3）要獲得圖3中的曲線，實驗應設置的最佳條件組合是______

①外界環(huán)境CO2濃度保持不變 ②環(huán)境溫度保持不變 ③空氣濕度保持不變

④光照強度保持不變 ⑤各取一株水稻植株 ⑥分別選用肥沃土壤和貧瘠土壤種植

（4）根據(jù)圖1、圖2，光照強度為10×102μmol·m-2·s-1時，轉(zhuǎn)基因水稻的凈光合速率高于原種水稻，其主要原因是________；光照強度為14×102μmol·m-2·s-1時，轉(zhuǎn)基因水稻依然比原種水稻凈光合速率高，推測在強光下PEPC酶催化固定CO2的能力____。

（5）據(jù)題干和圖3分析，當光照強度為b時，兩種水稻體內(nèi)有機物的凈積累量__（填“大于”、“小于”或“等于”）0，原因是_______。

Answer 1

【答案】葉綠體基質(zhì) （ATP中）活躍的化學能轉(zhuǎn)化為（有機物中）穩(wěn)定的化學能 ②③ ①②③ 氣孔導度大，CO2供給充分 增加 小于 在光照強度為b時，葉肉細胞光合作用速率等于呼吸速率，而非葉肉細胞只進行呼吸作用（整株植物的光合作用速率小于呼吸速率）

【解析】

圖1描述的是二氧化碳固定和還原的過程，為光合作用的暗反應過程。圖2中表示在不同光照強度下轉(zhuǎn)基因水稻的氣孔導度均大于原種水稻。圖3表明當原種水稻達到最大光合速率時，轉(zhuǎn)基因水稻還沒有達到最大光合速率，即轉(zhuǎn)基因水稻光飽和點更高。

（1）由分析可知圖1描述的是光合作用的暗反應階段，發(fā)生的場所應為葉綠體基質(zhì)。暗反應將光反應產(chǎn)物中ATP和NADPH中活躍的化學能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學能儲存在光合作用產(chǎn)生的有機物中。

（2）CO2與C5結(jié)合形成C3，C3在光反應產(chǎn)生的還原氫和ATP的作用下生成有機物和C5，若要使C3的含量快速上升，可在其它條件不變時，增加二氧化碳濃度，促進C3的生成速率，也可以在其它條件不變時降低光照強度，降低對C3的消耗速率，故選②③。
（3）圖3中自變量是光照強度和不同的水稻品種，因變量是光合速率，其它如溫度、濕度、二氧化碳濃度等均為無關變量，實驗過程中無關變量應保持相同也適宜，為了排除實驗偶然因素對實驗結(jié)果的影響，應設置重復實驗，即每組中水稻苗不能只有一棵，故①②③符合題意，④⑤⑥不符合題意。
故選①②③。
（4）根據(jù)圖1、圖2，光照強度為10×102μmol·m-2·s-1時，普通水稻由于光照過強導致葉片溫度過高，蒸騰作用過快，使水分散失過快，植物為了保水，出現(xiàn)氣孔關閉的現(xiàn)象，使氣孔導度下降，轉(zhuǎn)基因水稻的凈光合速率高于原種水稻，其主要原因是氣孔導度大，CO2供給充分；光照強度為14×102μmol·m-2·s-1時，當光照強度增大時，轉(zhuǎn)基因水稻的氣孔導度大于水稻原種，使轉(zhuǎn)基因水稻對二氧化碳吸收的更多，轉(zhuǎn)基因水稻依然比原種水稻凈光合速率高，推測在強光下PEPC酶催化固定CO2的能力增強。
（5）在光照強度為b時，葉肉細胞的光合速率等于呼吸速率，凈光合速率為0，而非葉肉細胞只進行呼吸作用消耗有機物，所以此光照強度下，兩種水稻體內(nèi)有機物的凈積累量小于0，植物不能正常生長。