Question

科学家发现玉米、高粱等植物，其叶肉细胞中含有一种酶（PEP羧化酶），能将CO₂和一种三碳酸（PEP）结合，形成四碳酸，从而将这种光合途径称为C-4途径，将这种植物称为C-4植物，其光合作用的部分过程如下图所示，据图分析回答下列问题。

（1）一般植物光合作用的卡尔文循环是从_________开始的，CO₂与其结合形成_________，因而将其称为C-3植物。

（2）科学家发现C-4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞都有叶绿体，但两种细胞的叶绿体结构有明显差异，这一差异导致只有叶肉细胞能进行光反应，据此分析维管束鞘细胞的叶绿体内没有_________。

（3）据图分析，C-4植物光合作用中能利用CO₂的物质为_________，形成的四碳酸的作用是_________。

（4）在较高温度下，大多数植物为了避免过强的蒸腾作用首先影响光合作用的_________阶段，该过程主要通过_________激素来调节。C-4植物的PEP与CO₂的亲和力极高，催化PEP与CO₂结合的酶活性较强，由此可以导致维管束鞘细胞中的CO₂浓度较高，从而促进了卡尔文循环产生有机物，同时也有利于植物更适应于_________的环境。

Answer

RuBP（或五碳糖或核酮糖二磷酸） 三碳酸/3磷酸甘油酸 基粒 RuBP和PEP 为维管束鞘细胞的卡尔文循环提供CO2 碳反应 脱落酸 高温和高光强

【解析】

1、C-3植物就是普通的RuBP固定CO2生成三碳酸，然后在叶绿体进行光合作用。

2、C-4植物的细胞分化为叶肉细胞和维管束鞘细胞，在叶肉细胞通过PEP羧化酶将CO2生成四碳酸固定下来，再运到维管束鞘细胞中释放CO2，在维管束鞘细胞中进行卡尔文循环。

（1）由分析可知，一般植物（C-3植物）光合作用的卡尔文循环是由RuBP在RuBP酶的作用下固定CO2生成三碳酸开始，再进一步完成光合作用。

（2）光反应的场所为基粒的类囊体薄膜，由题干信息可知，只有叶肉细胞能进行光反应，据此分析维管束鞘细胞的叶绿体内没有基粒。

（3）C-4植物光合作用中，叶肉细胞中的CO2在PEP羧化酶的作用下和PEP结合，形成的四碳酸被运输到维管束鞘细胞中，四碳酸释放的CO2再次被RuBP固定生成三碳酸，由此过程可知，四碳酸的作用是为维管束鞘细胞的卡尔文循环提供CO2。

（4）在较高温度下，大多数植物为了避免过强的蒸腾散失过多水分，植物叶子中ABA的含量增多，引起气孔关闭，使碳反应中CO2供给不足，影响碳反应。高温和高光强会导致气孔关闭，细胞内的CO2浓度较低，而C-4植物的PEP与CO2的亲和力极高，催化PEP与CO2结合的酶活性较强，更能适应较低浓度的CO2的环境。