Question

玉米叶肉细胞中有一种酶，被称为“CO₂泵”，使其在较低的CO₂浓度下进行光合作用。而花生缺乏类似的“CO₂泵”。图为玉米和花生在不同胞间CO₂浓度下的光合速率情况。请回答下列相关问题：

(1)炎热的夏季中午，叶片气孔开度会下降，光合原料之一的_______________减少，导致花生光合速率明显下降；而此时玉米光合速率反而有所升高，原因是________________________________________。

(2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种抑制剂降低“CO₂泵”的活性，则短时间内相关光合细胞中ATP含量呈__________(填“上升”“下降”“不变”)趋势，原因是______________

(3)若要比较图中两条曲线的交点对应的玉米和花生向外界释放O₂速率的关系，还应知道的数据是___________________________________________。

(4)由图可知，随胞间CO₂浓度的升高，玉米的光合速率不再变化而花生光合速率逐渐上升。从暗反应酶的角度分析，原因是____________________________________________。

Answer

CO2 玉米内有“CO2泵”，细胞间隙CO2低浓度条件下仍能维持胞内较高的CO2浓度；此时光照强度增强，促进光合作用加强 上升 C3的还原（暗反应，卡尔文循环）过程受阻，ATP的消耗较低，而光反应短时间内仍产生ATP（光反应短时间内产生ATP不受影响） 玉米和花生的呼吸速率 花生暗反应酶的活性比玉米的高

【解析】

分析题图曲线可知，纵轴表示光合速率，因此曲线表示植物光合速率与CO2浓度之间的关系，题图表示玉米在较低浓度CO2条件下，光合速率高，说明与花生相比，玉米能利用较低浓度的CO2进行光合作用，再结合题干信息，不难得出：两曲线相交时，表示该CO2浓度条件下，二者总光合速率相等，若要比较二者的净光合速率，还需了解二者的呼吸速率。

（1）中午时间，光照增强，温度过高，叶片气孔开放程度的下降，CO2进入叶肉细胞受阻，故CO2减少，导致花生光合作用速率降低；而玉米内有CO2泵，在进入植物内的CO2减少的情况下，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度；并且此时光照增强，促进光合作用加强。

（2）当注入抑制剂后，卡尔文循环（或暗反应、或C3的还原）受阻，ATP的消耗降低，而光反应产生ATP不受影响，故ATP的含量呈上升趋势。

（3）图中交点时两种植物的实际光合速率相等，要想植物向外界释放O2的速率，即两种植物的净光合作用速率，还需知道两种植物的呼吸速率。

（4）随着胞间CO2浓度的升高，玉米的光合速率不再变化而花生的光合作用速率仍然逐渐上升，这是因为花生暗反应的相关的酶活性（数量）比玉米高（多），能固定更多的CO2。