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限时练7 植物对特殊环境的适应性
(选择题每小题3 分)
一、选择题
1.(2025·云南昆明模拟)卡尔文循环中固定CO2的Rubisco 酶是双功能酶(如图),CO2和O2
的相对浓度决定Rubisco 酶的酶促反应方向。光呼吸是指绿色植物在光照下消耗O2释
放CO2的过程。下列叙述错误的是( )
A.Rubisco 酶存在于绿色植物的叶绿体基质中
B.提高CO2和O2的浓度比可以抑制光呼吸
C.高光、高温下气孔大量关闭时光呼吸增强了对卡尔文循环的抑制
D.农业大棚种植可通过施用农家肥抑制光呼吸从而促进光合作用
2.(2025·山东泰安模拟)C4途径是除卡尔文循环(C3途径)外的另一种独特的CO2固定途径,
因固定CO2的初产物是四碳化合物而得名,其光合作用过程如图所示,研究表明,与C3植
物细胞中的Rubisco 酶(可催化CO2固定)相比,C4植物叶肉细胞中的PEP 羧化酶具有非
常高的CO2亲和力,可固定低浓度的CO2。下列说法不正确的是( )
A.若给C4植物提供14CO2,则植株体内14C 的转移途径为14CO2→14C4→14C3
B.C3植物和C4植物的暗反应阶段所需要的NADPH 和ATP 均来自光反应阶段
C.不同植物固定CO2途径存在差异的根本原因是它们的遗传物质存在差异
D.在低CO2浓度环境下,C4植物的光合作用速率可能比C3植物高
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二、非选择题
3.(10 分)(2025·湖北武汉模拟)图一表示A、B、C 三种植物适应不同环境的碳固定模式,
图二表示图一中某种植物代谢示意图,科学家向A 植物培养液中通入14CO2,给予实验装
置不同时间光照的放射性物质分布结果见表格,请回答下列问题。
图一
图二
实验
组别
光照时间/s放射性物质分布
1
2
大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)
2
20
3-磷酸甘油醛、4-磷酸赤藓糖、7-磷酸景天庚酮糖等12 种磷酸化糖
类
3
60
除上述12 种磷酸化糖类外,还有氨基酸、有机酸等
(1)图一A 植物叶绿体中的Rubisco 酶是一种羧化酶,能催化核酮糖-1,5-二磷酸(C5)接受
CO2,产生3-磷酸甘油酸(C3),此过程被称为 ,由表可知,光合作用的产物除氧
3
气以外还有 等。图二所示植物代谢类型最可能是
图一中的 (用字母作答)植物。
(2)科学家在无光无氧条件下用碘乙酸抑制A 植物呼吸作用第一阶段,发现其叶肉细胞细
胞质基质中的葡萄糖仍然会大量分解,科学家将此代谢过程称为HMS,HMS 过程中出现
了3-磷酸甘油醛、4-磷酸赤藓糖、7-磷酸景天庚酮糖等产物,最终能产生CO2和
NADPH,请推测HMS 对于叶肉细胞光合作用的意义:①NADPH 可能为物质合成提供还
原剂;②可能为光合作用提供CO2;③ 。
(3)Rubisco 酶还是一种催化C5加氧反应的酶,O2是Rubisco 酶的竞争性抑制剂,PEP 羧化
酶对CO2的亲和力远远大于Rubisco 酶,B 植物的C4酸能定向地由叶肉细胞进入维管束
鞘细胞并产生CO2。请推测在干旱环境中,B 植物生长比A 植物更好的原因是在干旱环
境下,
,
B 植物产生大量C4酸,B 植物的C4酸能定向地由叶肉细胞进入维管束鞘细胞并产生
CO2,使维管束鞘细胞的CO2与O2的比值提高,改变了Rubisco 酶的作用方向,B 植物暗反
应速率更大,光合作用速率就更大,故能生长更好。
4.(12 分)(2025·江苏南京模拟)图1 是高温胁迫下黄瓜幼苗叶肉细胞代谢的部分示意图,
①~④代表过程,A、B 代表物质。Fd 是还原态铁氧还蛋白,可将电子转移至NADPH 中,
也可参与光呼吸(图中虚线过程)。R 酶是双功能酶,高温下R 酶对CO2的亲和力下降而
对O2的亲和力增强,请回答下列问题。
图1
(1)物质A 和B 分别是 、 。过程④发生的场所是 。
4
(2)卡尔文循环消耗的CO2除从外界吸收外,还来源于
。研究发现C2循环对卡尔文循环具有依赖性,其原因是
。
(3)光反应中电子传递过快或受阻,会产生过多的活性氧,引发光抑制。高温胁迫下,光反
应产生的NADPH 无法及时被消耗,能否通过抑制Fd 活性解除光抑制,请说明理由:
。
(4)为进一步研究黄瓜幼苗对高温胁迫的响应机制,研究人员选择生长一致的幼苗随机均
分为3 组:高温组(昼/夜温度为42 ℃/32 ℃)、亚高温组(昼/夜温度为35 ℃/25 ℃)和对照
组(昼/夜温度为28 ℃/18 ℃),在其他条件适宜时培养并测定相关数据,结果如图2。
图2
5
①0~3 d 亚高温组和高温组气孔导度升高,其主要意义是
。1~3 d 亚高温组和高温组气孔导度仍然较大,但净光合速率却降低,其主要原因可能是
。
②有同学认为胁迫3~5 d 高温组光呼吸速率下降,说明黄瓜幼苗已适应高温环境。你认
为该观点是否正确,简要说明理由:
。
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参考答案
1.C 解析 根据题干“卡尔文循环中固定CO2的Rubisco 酶是双功能酶”可知,Rubisco
酶可参与固定CO2,该过程发生在叶绿体基质中,故Rubisco 酶存在于绿色植物的叶绿体
基质中,A 项正确。根据图示可知,CO2和O2的相对浓度决定Rubisco 酶的酶促反应方向,
当CO2浓度升高时有利于进行卡尔文循环(即暗反应),当O2浓度升高时有利于进行光呼
吸,故提高CO2和O2的浓度比可以抑制光呼吸,促进卡尔文循环的进行,B 项正确。高光、
高温条件下,气孔大量关闭,此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余NADPH 和
ATP,又可以为暗反应阶段提供原料,因此,高光、高温下气孔大量关闭时光呼吸降低了
对卡尔文循环的抑制,C 项错误。农家肥中含有丰富的有机物,可被土壤中的微生物分解
为CO2和无机盐被植物利用,使用农家肥可增大大棚中的CO2浓度,抑制光呼吸、促进光
合作用,D 项正确。
2.A 解析 C4植株能进行C4途径和C3途径,若给C4植物提供14CO2,则植株体内14C 转移
途径为14CO2→14C4→14CO2→14C3→(14CH2O)、14C5,A 项错误。C3植物与C4植物的暗反应
阶段利用的NADPH 和ATP 都来自光反应阶段,B 项正确。不同植物固定CO2的途径存
在差异,这是由于它们的遗传物质(DNA)存在差异,这些遗传差异导致了酶的种类和活性
的不同,从而影响了植物对CO2的固定方式,C 项正确。由于C4植物叶肉细胞中的PEP
羧化酶具有非常高的CO2亲和力,可固定低浓度的CO2,故C4植物能够利用较低浓度的
CO2进行光合作用,而C3植物则不能,因此低浓度CO2条件下,C4植物的光合作用速率可
能比C3植物高,D 项正确。
3.答案 (1)CO2的固定 糖类、氨基酸、有机酸 C
(2)各种磷酸化糖类可以为光合作用提供中间产物
(3)气孔部分关闭,胞间CO2含量较少,叶肉细胞中PEP 羧化酶对CO2亲和力远远大于
Rubisco 酶
解析 (1)暗反应中C5接受CO2,产生C3的过程称为CO2的固定。由表中放射性物质分布
可知,光合作用的产物除氧气以外还有糖类、氨基酸、有机酸等。图二所示植物夜间吸
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收CO2,产生有机酸,白天有机酸分解产生CO2,供光合作用所需,其代谢类型最可能是图
一中的C 植物。
(2)葡萄糖大量分解,过程中出现了3-磷酸甘油醛、4-磷酸赤藓糖、7-磷酸景天庚酮糖等
产物,可以作为光合作用的中间产物。最终产生的CO2是光合作用暗反应的原
料;NADPH 是C3还原需要的还原剂,并能够提供一定的能量。故HMS 对于叶肉细胞光
合作用的意义有:①NADPH 可能为物质合成提供还原剂;②可能为光合作用提供CO2;③
各种磷酸化糖类可以为光合作用提供中间产物。
(3)Rubisco 酶还可以催化C5加氧反应,O2是Rubisco 酶的竞争性抑制剂,PEP 羧化酶对
CO2的亲和力远远大于Rubisco 酶,B 植物的C4酸能定向地由叶肉细胞进入维管束鞘细
胞并产生CO2。在干旱环境中,B 植物气孔部分关闭,胞间CO2含量较少,叶肉细胞中PEP
羧化酶对CO2亲和力远远大于Rubisco 酶,B 植物产生大量C4酸,B 植物的C4酸能定向地
由叶肉细胞进入维管束鞘细胞并产生CO2,使维管束鞘细胞的CO2与O2的比值提高,改
变了Rubisco 酶的作用方向,B 植物暗反应速率更大,光合作用速率就更大,故能生长更好。
4.答案 (1)H+、O2 C3(3-磷酸甘油酸) 叶绿体基质
(2)细胞呼吸、光呼吸 C2循环需要卡尔文循环提供C5
(3)不能,抑制Fd 活性会阻碍电子传递,进一步导致活性氧积累,加剧光抑制
(4)增强蒸腾作用以降低叶片温度 失水过多、酶活性降低,影响植物进行光合作用 不
正确,3~5 d 高温组的净光合速率和气孔导度都在下降,说明高温造成黄瓜幼苗结构损伤、
酶活性下降、生理性缺水
解析 (1)在光反应中,水的光解产生的物质A 为H+和O2。C5和CO2反应生成C3(3-磷酸
甘油酸)。过程④为光呼吸的起始阶段,发生的场所为叶绿体基质。
(2)从图中可知,光呼吸(C2循环)会产生CO2,可作为卡尔文循环的原料,除此之外呼吸作用
产生的CO2也可用于卡尔文循环。C2循环中一些反应步骤需要卡尔文循环产生的
NADPH 和ATP 来推动反应进行,故C2循环对卡尔文循环具有依赖性。
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(3)Fd 可将电子转移至NADPH 中,若抑制其活性,电子无法正常转移,NADPH 不能被消
耗反而会积累,过多的NADPH 会进一步加重活性氧产生,加剧光抑制,所以不能通过抑制
Fd 活性解除光抑制。
(4)①气孔导度升高有利于植物进行蒸腾作用以降低叶片温度。1~3 d 亚高温组和高温
组气孔导度大但净光合速率降低,可能是高温使光合作用相关酶的活性下降或植物失水
过多,影响了植物光合作用的进行。
②虽然3~5 d 光呼吸速率下降,但从图2 中看3~5 d 高温组净光合速率持续降低,气孔导
度也在下降,说明黄瓜幼苗整体光合作用受高温抑制或黄瓜幼苗结构损伤、酶活性下降、
生理性缺水,故其没有适应高温环境,所以该观点不正确。
