新高考生物一轮复习课件：第9讲　光合作用与能量转化（含解析）

这是一份新高考生物一轮复习课件：第9讲　光合作用与能量转化（含解析），共60页。PPT课件主要包含了素养目标，有机溶剂无水乙醇，无水乙醇，溶解度，溶解度高，层析液，2实验步骤，防止色素被破坏，研磨充分，扩散均匀等内容，欢迎下载使用。

一、捕获光能的色素和结构1.实验:绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理
分离出的色素带平整不重叠
2.叶绿体中色素以及吸收光谱(1)叶绿体中色素的含量与分布
叶绿体中基粒类囊体薄膜上
(2)叶绿体中色素的吸收光谱
3.叶绿体的结构适于进行光合作用(1)模式图
(3)叶绿体功能的实验验证①实验者:德国科学家恩格尔曼。②第一个实验
实验结论:O2是由　　　　　　在　　　　条件下释放出来的,　　　　是光合作用的场所。 
③第二个实验用透过三棱镜的光照射水绵临时装片,发现大量的需氧细菌聚集在　　　　　　　　　　　区域。 实验结论:a.叶绿体能　　　　　　　　用于光合作用放　　;b.叶绿体主要吸收　　　　　　　　　　　。 
旁栏边角1.(必修1,第98页,“探究·实践”拓展)分离叶绿体中的色素,也可用如图所示的方法:即在圆心处滴加适量滤液,待干燥后再滴加适量层析液进行层析,结果会出现4个不同颜色的同心圆,则①~④依次对应哪种色素及颜色?
提示 ①胡萝卜素(橙黄色),②叶黄素(黄色),③叶绿素a(蓝绿色),④叶绿素b(黄绿色)。
2.(必修1,第101页,“拓展应用1”改编)海洋中绿藻、褐藻、红藻在海洋中的垂直分布大致依次是浅层、中层、深层,从水层透光与植物光能捕获两个层面进行解释,原因是　　　　　　　　　　　　　　。 
提示 藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的,即红藻反射出红光,绿藻反射出绿光,褐藻反射出黄光。水对红、橙光的吸收比蓝、紫光的吸收要多,即到达深水层的光线是相对富含短波长的光,因此,吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层,吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水中较深的地方
易错辨析基于对捕获光能的色素和结构的理解,判断下列表述是否正确。(1)未加入CaCO3,叶绿素会被破坏。(　　)(2)滤纸条上扩散速度最快的是叶绿素a。(　　)(3)叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。(　　)(4)叶绿体中的色素一般只利用波长在400~760 nm的可见光。(　　)(5)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。(　　)(6)夏天叶片呈绿色是叶片吸收绿光导致的,秋天叶片变黄,是叶黄素含量增多导致的。(　　)
二、光合作用的原理1.光合作用的概念与反应式(1)概念:指绿色植物通过　　　　　　,利用光能,把　　　　　　　　转化成储存着能量的有机物,并且释放出　　　　的过程。 (2)反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
2.探索光合作用原理的部分实验
3.光合作用的原理(1)填写图中序号所代表的物质或结构。①　　　　;②　　　　　　;③　　　　　　;④　　　　。Ⅰ是　　　　　　;Ⅱ是　　　　　　。 
(2)光反应与暗反应的比较
ATP和NADPH中活跃的化学能
ADP、Pi、NADP+
4.光合作用的意义(1)光合作用产生的有机物除供自身利用外,还为所有异养生物提供食物。(2)光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
旁栏边角1.(必修1,第102页,“思考·讨论”拓展)希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应,理由是　　　　　　　　　　　　　　　。 
2.(必修1,第103页,图5-14拓展)假如白天突然中断了CO2的供应,叶绿体内首先积累起来的物质是　　　。突然停止光照,叶绿体内含量减少的物质是　　　　　　　　　　　。 
提示 水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的,没有碳元素参与反应,而糖的合成需要碳元素的参与
ATP、NADPH、C5
易错辨析基于对光合作用原理的理解,判断下列表述是否正确。(1)叶绿体中光合色素吸收的光能,一方面用于水分解产生氧和H+;一方面用于ATP的合成。(　　)(2)水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去2个电子。电子经传递可用于NADP+与H+结合形成NADPH。(　　)(3)NADPH既可作还原剂,又可为暗反应提供能量。(　　)(4)光合作用制造的有机物中的氧来自水。(　　)(5)C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸;C5是指五碳化合物——核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。(　　)
(6)光合作用的产物有淀粉和蔗糖,淀粉和蔗糖可以进入筛管,通过韧皮部运输到植株各处。(　　)(7)光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。(　　)
角度一、绿叶中色素的提取和分离实验考向探究考向1实验的基本原理和过程分析1.(2022天津和平模拟)在进行光合色素的提取和分离实验时,取一圆形滤纸,在滤纸中央滴一滴色素提取液,再滴一滴层析液,将会得到近似同心的四个色素环,如下图。下列说法错误的是(　　)A.通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素高B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2C.若提取的是缺Mg叶片中的色素,则最外侧两圈色素环颜色较淡D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光
答案 C　解析 绿叶中叶绿素含量较多,所以提取液通常呈绿色,A项正确;提取色素时加少许SiO2可使研磨更充分,加少许CaCO3可保护色素,B项正确;Mg是合成叶绿素的原料,若叶片缺Mg,则叶绿素含量少,会使最内侧的两圈色素环颜色较淡,C项错误;最外侧两圈色素是胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光,D项正确。
2.(2020江苏)采用新鲜菠菜叶片开展“绿叶中色素的提取和分离”实验,下列叙述错误的是(　　)A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
答案 B　解析 色素易溶于有机溶剂,故用无水乙醇作为溶剂来提取,A项正确;研磨时加入CaCO3而非CaO,B项错误;研磨时加入石英砂,有助于研磨充分,有助于色素的提取,C项正确;为了得到整齐的色素带,滤液细线尽量细、齐,D项正确。
考向2实验拓展应用3.(不定项选择)迁移率(Rf)是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,可用于色素的鉴定,迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果(部分数据),
下列相关叙述正确的是(　　)A.可用无水乙醇、丙酮、石油醚等的混合试剂对色素进行分离B.色素3的迁移率为0.2,若植物体缺Mg2+,其含量会减少C.在层析液中溶解度最大的是色素1,在滤纸条上扩散速度最快的也是色素1D.不可用根尖细胞作为该实验的材料
答案 BCD　解析 无水乙醇和丙酮可用于提取色素,分离色素应用层析液,A项错误;根据实验组1、2、3 3组数据可求出,色素3平均移动距离为1.6,迁移率为0.2,在滤纸条上的颜色为蓝绿色,B项正确;溶解度越高,随层析液在滤纸条上扩散速度越快,即色素1(胡萝卜素)的溶解度最高,扩散速度最快,C项正确;根尖细胞没有叶绿体,不能用来作为提取和分离色素的实验材料,D项正确。
方法突破有关色素提取和分离的4个常见异常现象原因分析
角度二、光合色素的种类、作用与分布考向探究考向1光合色素的种类、作用及分布4.植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示D.叶片在640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
答案 A　解析 类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光,基本不吸收红光,A项错误;各种色素的吸收光谱可以通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B项正确;光合作用的作用光谱可用光合作用的强度随光波长的变化来表示,通常用O2的释放速率或CO2的吸收速率来表示光合作用强度,C项正确;波长为640~660 nm的光为红光,叶绿素对其吸收量较大,在此波长光下释放O2是由于叶绿素参与了光合作用,D项正确。
5.(不定项选择)下图是高等植物叶绿体结构模式图,下列有关叙述错误的是(　　)A.①和②均为选择透过性膜,分布着与光合作用有关的酶B.③上分布有与光反应有关的色素和酶,这些色素对绿光吸收最少C.③上所含色素均含Mg2+,故缺Mg2+时这些色素都无法合成D.在③上形成的产物NADPH和ATP进入④中为暗反应提供物质和能量
答案 AC　解析 ①和②分别为叶绿体的外膜和内膜,均具有选择透过性,但没有分布与光合作用有关的酶,A项错误;叶绿素中含Mg2+,胡萝卜素、叶黄素中不含Mg2+,C项错误。
考向2叶绿体的功能6.德国科学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将通过三棱镜的光投射到丝状水绵上,并在水绵悬液中放入需氧细菌,观察细菌的聚集情况(如下图所示)。他由实验结果得出光合作用在红光区和蓝紫光区最强。这个实验的思路是(　　)A.细菌对不同的光反应不一,细菌聚集多的地方,细菌光合作用强B.需氧细菌聚集多的地方,O2浓度高,水绵光合作用强C.需氧细菌聚集多的地方,产生的有机物多,水绵光合作用强D.需氧细菌大量消耗O2,使水绵的光合速率大幅度加快
答案 B　解析 需氧细菌不能进行光合作用,该实验中进行光合作用的是水绵,A项错误;需氧细菌聚集多的地方,说明光合作用产生的O2多,C项错误;水绵光合速率的快慢与需氧细菌呼吸速率无明显关系,D项错误。
方法突破1.影响叶绿素合成的三大因素
2.光合色素的分布与功能
3.色素与叶片的颜色
考向探究考向1光合作用的探究历程1.(2022安徽合肥调研)英国植物学家希尔发现:在光下,若给含叶绿体的叶片提取液(淡绿色)提供特定的可与氢离子结合的氢受体2,6-D(一种墨绿色染料,接受氢离子并被还原后呈无色),在无CO2时进行光照,可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色,并释放出O2;但放在暗处,则试管中的液体仍为墨绿色,且无O2的释放,如下图所示。
下列有关该实验的叙述和推论,错误的是(　　)A.该实验证明了光照条件下释放的氧气完全来自H2O的光解B.该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质C.若给A组提供14CO2等物质,可能会检测到(14CH2O)的生成D.该实验无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所
答案 A　解析 根据题干信息和题图分析,A组在光照和无二氧化碳条件下,叶绿体产生了氧气,且提取液的颜色由墨绿色变成了淡绿色,说明叶绿体在光照条件下产生了氢离子和氧气,且氢离子与氢受体2,6-D结合;B组在黑暗条件下,没有氧气释放,溶液仍然为墨绿色,说明叶绿体在黑暗条件下不能产生氢离子和氧气,A项错误。
考向2光合作用过程的分析2.(2022广东)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisc,下列叙述正确的是(　　)A.Rubisc存在于细胞质基质中B.激活Rubisc需要黑暗条件C.Rubisc催化CO2固定需要ATPD.Rubisc催化C5和CO2结合
答案 D　解析 CO2的固定发生于暗反应阶段,场所是叶绿体基质,A项错误;CO2的固定过程在有光和无光条件下都能进行,但Rubisc需要光激活,B项错误;CO2的固定过程需要酶的参与,不需要消耗ATP,C项错误;由题干信息可知,催化CO2固定形成C3的酶是Rubisc,D项正确。
3.(不定项选择)植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)A.NADP+在光反应过程与电子和质子结合,形成还原型的NADPHB.突然停止供应CO2,叶绿体内NADPH和ATP含量增加C.类囊体膜上的类胡萝卜素能吸收红光和蓝紫光用于光合作用D.图中H+通过主动运输从类囊体膜内运到膜外
答案 AB　解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,几乎不吸收红光,C项错误;由图可知,H+从类囊体膜内运到膜外是顺浓度梯度,故为协助扩散,D项错误。
考向3新情境下光合作用过程图解分析4.(2020山东)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如下图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是　　　　　　　　,模块3中的甲可与CO2结合,甲为　　　　　　　　　　。 (2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将　　　　(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是　　 　　。 (3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是　　　　　　　　　　　　。 (4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
答案 (1)模块1和模块2　五碳化合物(或:C5)　(2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足　(3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类)　(4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少解析 (1)分析图示可知,模块1为将光能转化为电能的过程,模拟的是色素吸收光能的过程;模块2模拟的是水分子氧化以产生氧分子和氢离子,并合成ATP的过程,因此两个模块模拟的是光反应过程;模块3则模拟的是暗反应过程。
(2)模块3模拟暗反应过程,气泵泵入的是CO2,其中甲表示C5,乙表示C3,若正常运转过程中气泵突然停转,则输入到暗反应系统中的CO2浓度下降,CO2固定减少,则C3的含量会减少,若气泵停转的时间较长,则暗反应过程为光反应提供的ADP、Pi和NADP+不足,会导致模块2中的能量转换效率下降。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量与植物的总光合作用的产生量相等,由于该系统未模拟细胞呼吸,不会通过呼吸作用消耗糖类,而植物会发生呼吸作用,因此该系统积累的糖类多于植物。(4)干旱条件下,植物的光合作用速率降低的主要原因是干旱导致植物的蒸腾作用加强,植物为了防止水分散失过多而关闭气孔,叶片气孔开放程度降低,CO2吸收量减少。
考向4环境改变时光合作用过程中的物质变化5.光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,下列说法正确的是(　　)A.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大C.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小D.突然将绿光改变为红光,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
答案 B　解析 突然中断CO2供应,导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含量增加、C3含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大,A项错误;突然将红光改变为绿光后,光能利用率降低,ATP和NADPH含量减少,进而使C3含量增加、C5含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大,C项错误;突然将绿光改变为红光后,光能利用率提高,ATP和NADPH含量增大,ATP/ADP的值增大,D项错误。
方法突破1.光合作用的过程(1)光合作用过程中光反应和暗反应的联系(2)光合作用中C、H、O的转移途径
2.环境改变时光合作用过程中的物质变化(1)“过程法”分析各物质变化如下图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原,当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化:
(2)“模型法”表示C3和C5的含量变化
①以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。②以上各物质变化中,C3和C5含量的变化是相反的,NADPH和ATP含量变化是一致的。③具体分析时只有厘清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定,消耗于C3的还原;C5产生于C3的还原,消耗于CO2的固定),才能准确作出判断。
CO2固定途径的多样性和适应性知识必备1.CO2固定的3种途径不同的植物,暗反应的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境适应的结果。3种类型是因CO2的固定这一过程的不同而划分的。
(1)C3途径:C3途径是碳同化的基本途径,也称为卡尔文循环,可合成糖类、淀粉等多种有机物。C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用,最终还是通过C3途径合成光合产物等。通过C3途径固定CO2的植物称为C3植物,C3类植物属于高光呼吸植物类型,光合速率较低,其种类多,分布广,多生长于暖湿条件下,如大多数树木、粮食类植物、烟草等。
(2)C4植物:通过C4途径固定CO2的植物称为C4植物,它们主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收CO2,会导致水分通过蒸腾作用过快散失。所以,植物只能短时间开放气孔,CO2的摄入量必然少。植物必须利用这少量的CO2进行光合作用,合成自身生长所需的物质。C4植物两次固定是在空间上分开:在叶肉细胞内固定CO2,在维管束鞘细胞中同化CO2。
(3)CAM途径(景天科酸代谢):CAM途径指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物所具有的一种光合固定CO2的附加途径。具有这种途径的植物称为CAM植物。该途径的特点是:CAM植物气孔只有晚上开放,将CO2生成苹果酸等进行固定,白天气孔关闭,苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2,再通过卡尔文循环转变成糖。这是植物对干旱环境的适应。CAM植物两次固定是在时间上分开:在晚上固定CO2,在白天同化CO2。
2.光呼吸光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低CO2情况下发生的一个生化过程。它是光合作用损耗能量的一个副反应。在黑暗条件下,呼吸过程能不断转换形成ATP,并把自由能释放出来,以供根系的吸收功能、有机物质的合成与运转功能以及各种物质代谢反应等功能的需要,从而促进生命活动的顺利进行。绿色植物在照光条件下的呼吸方式特点是呼吸基质在被分解转化过程中虽也放出CO2,但不能产生ATP,从而使光合产物被白白地耗费掉。所以光呼吸越强,光合生产率相对越低。
光呼吸不是一个纯粹消耗能量的过程,其功能是:①在光呼吸时细胞线粒体中进行甘氨酸转变为丝氨酸反应时能形成ATP;②光呼吸可以将光合作用的副产品磷酸乙醇酸和乙醇酸转变为碳水化合物;③在水分亏缺及高光照条件下,叶片气孔关闭,光呼吸释放的CO2能被再固定,可保护光合作用的反应中心,以免被强光所破坏。
专项突破典例.(2022辽宁)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μml/ml,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(Rubisc)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisc所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题。(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisc的催化下,CO2被固定形成　　　　　　,进而被还原生成糖类,此过程发生在　　　　　　　　　　中。 
①由这种CO2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”)Rubisc。 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CO2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　　　　。 B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成C.改造植物的Rubisc基因,增强CO2固定能力D.将CO2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　细胞呼吸和光合作用　(3)高于　NADPH和ATP　吸能反应　同位素示踪　(4)AC解析 (1)光合作用的暗反应中,CO2被固定形成三碳化合物,进而被还原生
(3)①PEPC参与催化 +PEP→OAA过程,说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisc。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CO2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)改造植物的 转运蛋白基因,增强 的运输能力,可以提高植物光合作用的效率,A项符合题意;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项不符合题意;改造植物的Rubisc基因,增强CO2固定能力,可以提高植物光合作用的效率,C项符合题意;将CO2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项不符合题意。
专项训练1.(2022全国乙)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题。(1)白天叶肉细胞产生 ATP的场所有　　　　　　　　　　　。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和　　　　　　　　　　释放的CO2。 (2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止　　　　　　　　　　　　,又能保证　　　　　　正常进行。(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
答案 (1)细胞质基质、线粒体、(叶绿体的)类囊体薄膜　呼吸作用　(2)植物蒸腾作用过强而导致失水过多　光合作用　(3)实验思路:植物甲在干旱的环境条件下(其他条件适宜)培养一段时间;分别在白天和晚上测定植物甲液泡内的pH;统计分析实验数据。预期结果:晚上液泡内的pH明显低于白天。
解析 (1)白天叶肉细胞可以进行呼吸作用,产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体;也可以进行光合作用,产生ATP的场所为叶绿体的类囊体薄膜。苹果酸脱羧和呼吸作用释放的CO2可作为光合作用的原料。(2)植物蒸腾作用散失水分和光合作用吸收二氧化碳都离不开气孔。干旱条件下,气孔白天关闭,晚上打开,既可防止白天因蒸腾作用过强使植物过度失水,又可保证植物光合作用的正常进行。(3)欲设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式,可选取植物甲在干旱条件下进行培养,检测白天和晚上液泡内的pH;晚上液泡内的pH低于白天液泡内的pH,即可验证该实验。
2.(2022天津)Rubisc是光合作用过程中催化CO2固定的酶,但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisc的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如下图所示。注:羧化体具有蛋白质外壳,可限制气体扩散。
据图分析,CO2依次以　　　　　　　　和　　　　　　　　方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisc周围的CO2浓度,从而通过促进　　　　　　　　和抑制　　　　　　　　提高光合效率。 (2)向烟草内转入蓝细菌Rubisc的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的　　　　　　中观察到羧化体。 (3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入 和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应　　　　,光反应水平应　　　　,从而提高光合速率。