Question

【題目】德國(guó)景天可以生活在高溫、干旱的環(huán)境中，科研人員對(duì)其進(jìn)行了研究。

（1）植物適應(yīng)不同環(huán)境有不同代謝途徑，圖1為兩類(lèi)常見(jiàn)的碳固定模式。

進(jìn)行模式一代謝的植物固定CO2的具體部位是______。模式一和二都在多種酶的催化作用下，與光反應(yīng)產(chǎn)生的________________反應(yīng)，將三碳酸還原成________________。

（2）為確定德國(guó)景天的碳固定模式，研究人員將德國(guó)景天分為甲、乙兩組，一次性澆足水后，甲組正常澆水，乙組停止?jié)菜�，每�?/span>10天，測(cè)定葉片的胞間CO2濃度和PEP羧化酶的活性，結(jié)果如圖2。

據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，德國(guó)景天的碳固定模式為______，請(qǐng)從下列證據(jù)中，選出所有支持判斷的證據(jù)______。

①甲組的胞間CO2濃度較高，且無(wú)明顯變化

②乙組胞間CO2濃度明顯降低，且低于實(shí)驗(yàn)初期

③甲組的PEP羧化酶活性較低，且無(wú)明顯變化

④乙組PEP羧化酶活性明顯升高，且高于實(shí)驗(yàn)初期

（3）綜合上述研究，德國(guó)景天適應(yīng)高溫、干旱環(huán)境的機(jī)制是：①提高________________；②白天雖然氣孔關(guān)閉，但進(jìn)行光合作用所需的CO2的來(lái)源有________________，不影響光合作用進(jìn)行。從進(jìn)化角度看，這種特點(diǎn)的形成是________________的結(jié)果。

Answer 1

【答案】葉綠體基質(zhì) ATP和NADPH 三碳糖 模式一和模式二 ①②③④ PEP羧化酶活性 蘋(píng)果酸分解和細(xì)胞呼吸產(chǎn)生 自然選擇

【解析】

高溫、干旱的環(huán)境中，植物白天為了減少蒸騰作用，會(huì)關(guān)閉氣孔，導(dǎo)致白天不能吸收CO2，而要在夜晚開(kāi)放氣孔，利用PEP羧化酶將吸收的CO2與PEP結(jié)合形成蘋(píng)果酸（C4），而在白天則將固定的CO2釋放到葉綠體中參與光合作用，即多了一個(gè)C4循環(huán)，從而提高對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。

（1）模式一是C3植物，植物固定CO2的部位是葉綠體基質(zhì)。兩種模式（C3植物和 C4植物）都在多種酶的催化作用下，與光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH反應(yīng)，將三碳酸還原成三碳糖。

（2）根據(jù)圖中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，德國(guó)景天的在水分充足的情況下（甲組和乙組早期），氣孔開(kāi)放，胞間CO2濃度高，PEP羧化酶的活性低，說(shuō)明固定CO2的模式是模式一的，而在缺水情況下（乙組后期），氣孔關(guān)閉，胞間CO2濃度下降，PEP羧化酶的活性則升高，說(shuō)明固定CO2的模式變?yōu)槟Ｊ蕉�了，故德�?guó)景天的碳固定模式既有模式一，也有模式二。

（3）綜合上述研究，德國(guó)景天適應(yīng)高溫、干旱環(huán)境的機(jī)制是：①通過(guò)提高PEP羧化酶活性在夜間固定足夠的CO2供白天光反應(yīng)使用；②白天雖然氣孔關(guān)閉，但進(jìn)行光合作用所需的CO2的來(lái)源有二，一是夜間形成的蘋(píng)果酸分解，二是自身細(xì)胞呼吸產(chǎn)生。從進(jìn)化角度看，生物進(jìn)化的適應(yīng)性特點(diǎn)都是自然選擇的結(jié)果。