题目

早期地球大气中的 O 2 浓度很低，到了大约 3 ． 5 亿年前，大气中 O 2 浓度显著增加， CO 2 浓度明显下降。现在大气中的 CO 2 浓度约 390μmol·mol -1 ，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶 / 加氧酶（ Rubisco ）是一种催化 CO 2 固定的酶，在低浓度 CO 2 条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了 CO 2 浓缩机制，极大地提高了 Rubisco 所在局部空间位置的 CO 2 浓度，促进了 CO 2 的固定。回答下列问题： （ 1 ）真核细胞叶绿体中，在 Rubisco 的催化下， CO 2 被固定形成 ___________ ，进而被还原生成糖类，此过程发生在 ___________ 中。 （ 2 ）海水中的无机碳主要以 CO 2 和 HCO 3 - 两种形式存在，水体中 CO 2 浓度低、扩散速度慢，有些藻类具有图 1 所示的无机碳浓缩过程，图中 HCO 3 - 浓度最高的场所是 __________ （填 “ 细胞外 ” 或 “ 细胞质基质 ” 或 “ 叶绿体 ” ），可为图示过程提供 ATP 的生理过程有 ___________ 。 （ 3 ）某些植物还有另一种 CO 2 浓缩机制，部分过程见图 2 。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（ PEPC ）可将 HCO 3 - 转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放 CO 2 ，提高了 Rubisco 附近的 CO 2 浓度。 ① 由这种 CO 2 浓缩机制可以推测， PEPC 与无机碳的亲和力 __________ （填 “ 高于 ” 或 “ 低于 ” 或 “ 等于 ” ） Rubisco 。 ② 图 2 所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是 __________ 。图中由 Pyr 转变为 PEP 的过程属于 __________ （填 “ 吸能反应 ” 或 “ 放能反应 ” ）。 ③ 若要通过实验验证某植物在上述 CO 2 浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用 __________ 技术。 （ 4 ）通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有 __________ 。 A ．改造植物的 HCO 3 - 转运蛋白基因，增强 HCO 3 - 的运输能力 B ．改造植物的 PEPC 基因，抑制 OAA 的合成 C ．改造植物的 Rubisco 基因，增强 CO 2 固定能力 D ．将 CO 2 浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物 答案： （ 1 ）    三碳化合物    叶绿体基质 （ 2 ）    叶绿体    呼吸作用和光合作用 （ 3 ）    高于 NADPH 和 ATP 吸能    同位素示踪 （ 4 ） AC 【分析】 光合作用过程包括光反应和暗反应：（ 1 ）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产生 和氧气，以及 ATP 的合成； （ 2 ）暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和 C 3 的还原两个阶段。光反应为暗反应 C 3 的还原阶段提供 和 ATP 。 （ 1 ） 光合作用的暗反应中， CO 2 被固定形成三碳化合物，进而被还原生成糖类，此过程发生在叶绿体基质中。 （ 2 ） 图示可知， HCO 3 - 运输需要消耗 ATP ，说明 HCO 3 - 离子是通过主动运输的，主动运输一般是逆浓度运输，由此推断图中 HCO 3 - 浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的 ATP 由呼吸作用提供，叶绿体中的 ATP 由光合作用提供。 （ 3 ） ①PEPC 参与催化 HCO 3 - +PEP 过程，说明 PEPC 与无机碳的亲和力高于 Rubisco 。 ② 图 2 所示的物质中，可由光合作用光反应提供的是 ATP 和 NADPH ，图中由 Pyr 转变为 PEP 的过程需要消耗 ATP ，说明图中由 Pyr 转变为 PEP 的过程属于吸能反应。 ③ 若要通过实验验证某植物在上述 CO 2 浓缩机制中碳的转变过程及相应场所，可以使用同位素示踪技术。 （ 4 ） A 、改造植物的 HCO 3 - 转运蛋白基因，增强 HCO 3 - 的运输能力，可以提高植物光合作用的效率， A 符合题意； B 、改造植物的 PEPC 基因，抑制 OAA 的合成，不利于最终二氧化碳的生成，不能提高植物光合作用的效率， B 不符合题意； C 、改造植物的 Rubisco 基因，增强 CO 2 固定能力，可以提高植物光合作用的效率， C 符合题意； D 、将 CO 2 浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物，不一定提高植物光合作用的效率， D 不符合题意。 故选 AC 。 【点睛】 本题的知识点是光合作用的过程，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系戎知识网络，并学会根据题干和题图获取信息，利用相关信息结合所学知识进行推理、解答问题。

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