藍細菌是一類光能自養(yǎng)型細菌，其光合作用的原理與高等植物相似，但具有一種特殊的CO2濃縮機制，如圖所示，其中羧化體具有蛋白質外殼，CO2無法進出?；卮鹣铝袉栴}：
（1）據圖分析，CO2依次以 自由擴散自由擴散和 主動運輸主動運輸方式通過細胞質膜和光合片層膜。藍細菌的光合片層膜上含 葉綠素和藻藍素葉綠素和藻藍素等色素及相關的酶，可進行光反應過程。
（2）過程X中，C3接收 ATP和NADPHATP和NADPH釋放的能量，并且被 NADPHNADPH還原，再經過一系列反應轉化成糖類和C5。
（3）水體中CO2濃度低，擴散速度慢，但藍細菌能通過CO2濃縮機制高效進行光合作用，據圖分析CO2濃縮的機制有 HCO3?在羧化體內可轉變?yōu)镃O2；光合片層可以通過主動運輸的方式吸收CO2；羧化體的蛋白質外殼可避免CO2逃逸HCO3?在羧化體內可轉變?yōu)镃O2；光合片層可以通過主動運輸的方式吸收CO2；羧化體的蛋白質外殼可避免CO2逃逸。
（4）研究發(fā)現(xiàn)光合作用光反應產生的NADPH積累是光合作用限速因素之一。我國科學家向藍細菌中導入合成異丙醇的三種關鍵酶基因CTFAB基因、ADC基因、sADH基因，以期提高細胞光合速率，相關機理如圖2。
①圖2中sADH酶催化異丙醇生成的反應機理是 降低化學反應所需活化能降低化學反應所需活化能。
②研究人員培育出兩種藍細菌SM6、SM7，提取兩種藍細菌的總RNA利用RT-PCR對SM6、SM7細胞中三種關鍵酶基因進行擴增，對擴增產物進行電泳得到圖3所示結果。與野生型藍細菌相比SM6細胞中積累的物質最可能是 丙酮丙酮。野生型、SM6、SM7三種菌株在適宜條件下，光合速率最快的可能是 SM7SM7，原因是 SM7導入了三種基因，可消耗NADPHSM7導入了三種基因，可消耗NADPH。
【答案】自由擴散；主動運輸；葉綠素和藻藍素；ATP和NADPH；NADPH；HCO3?在羧化體內可轉變?yōu)镃O2；光合片層可以通過主動運輸的方式吸收CO2；羧化體的蛋白質外殼可避免CO2逃逸；降低化學反應所需活化能；丙酮；SM7；SM7導入了三種基因，可消耗NADPH
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/9/22 13:0:9組卷：17引用：3難度：0.6
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1．如圖是某植物葉肉細胞的部分生理過程示意圖。已知該植物葉肉細胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過程①，也能催化過程②，可同時進行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高，CO2濃度低時，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個C3、1個C2，2個C2在線粒體等結構中再經一系列轉化形成1個C3、1個CO2，C3再進入卡爾文循環(huán)。回答下列問題：
（1）圖中，過程②發(fā)生的場所是。
（2）該植物葉肉細胞光合作用產生的糖類物質，在氧氣充足的條件下，可被氧化為（填物質名稱）后進入線粒體，繼而在（填場所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據圖推測，當CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時，有利于水稻進行光呼吸而不利于光合作用中有機物的積累，從C5的角度分析，其原因是。
（4）科學研究發(fā)現(xiàn)，在一些藍藻中存在CO2濃縮機制：藍藻中產生一種特殊的蛋白質微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機制的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：1難度：0.7 -
2．研究發(fā)現(xiàn)，Rubisco酶是綠色植物細胞中含量最豐富的蛋白質，由核基因控制合成的小亞基和葉綠體基因控制合成的大亞基組成，功能上屬于雙功能酶。當CO2濃度較高時，該酶催化C5與CO2反應，完成光合作用；當O2濃度較高時，該酶卻錯誤的催化C5與O2反應，產物經一系列變化后到線粒體中生成CO2，這種植物在光下吸收O2產生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸。回答下列問題：
（1）Rubisco酶在細胞的中的核糖體上合成。在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化的反應產物是，其發(fā)揮作用的場所是。
（2）當胞間CO2與O2濃度的比值減小時，有利于植物進行光呼吸而不利于光合作用有機物的積累。請從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯誤反應，光合植物創(chuàng)造了多種高代價的補救機制，如有的細胞中產生一種特殊蛋白質微室，將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機制形成的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：50難度：0.6 -
3．光呼吸可使水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%，造成減產。
光呼吸現(xiàn)象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個雙功能的酶，具有催化羧化反應和加氧反應兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當CO2濃度高而O2濃度低時，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）與進入葉綠體的CO2結合，經Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），進行光合作用；當CO2濃度低而O2濃度高時，RuBP與O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG（2-磷酸乙醇酸，C2），后者在相關酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通過光呼吸代謝循環(huán)合成PGA，重新加入卡爾文循環(huán)，而1/4的PG則以CO2的形式釋放，具體過程如圖1所示。請回答下列問題：
（1）在紅光照射條件下，參與光反應的主要色素是；據圖1可推知，Rubisco酶主要分布在葉綠體基質中，催化CO2與C5結合，生成2分子C3，影響該反應的內部因素有（寫出2點即可）。在光照條件下，Rubisco酶可以催化RuBP與CO2生成PGA，再利用光反應產生的NADPH將其還原，也可以催化RuBP與O2反應；推測O2與CO2比值時，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）從圖1看出，正常光合作用的葉片，突然停止光照后葉片會出現(xiàn)快速釋放CO2的現(xiàn)象（CO2猝發(fā)），試解釋這一現(xiàn)象產生的原因：。從能量代謝分析，光呼吸與有氧呼吸最大的區(qū)別是。
（3）水稻、小麥屬于C3植物，而高粱、玉米屬于C4植物，其特有的C4途徑如圖2所示。根據圖2中信息推測，PEP羧化酶比Rubisco酶對CO2的親和力。葉肉細胞包圍在維管束鞘細胞四周，形成花環(huán)狀結構，根據此結構特點，進一步推測C4植物光呼吸比C3植物的。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：3難度：0.5