Question

很多植物体内只有一条固定CO₂的途径，即卡尔文循环，也称为C₃途径，这样的植物被称为C₃植物；还有一些植物如玉米、甘蔗除了具有C₃途径外，还有另外一条固定CO₂的途径，即C₄途径，这样的植物被称为C₄植物，如下图所示。C₄途径起到了“CO₂泵”的作用，能将叶肉细胞周围低浓度的CO₂聚集到维管束鞘细胞叶绿体内形成高浓度的CO₂进行高效的光合作用。C₃植物叶肉细胞含有大量叶绿体，维管束鞘细胞不含叶绿体；C₄植物叶肉细胞有正常的叶绿体，维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体，进行光合作用时叶肉细胞叶绿体内无淀粉合成，维管束鞘细胞叶绿体内有大量淀粉合成。请回答下列问题：

（1）C₃植物和C₄植物体内固定CO₂的物质分别是________________、____________。C₃植物和C₄植物叶片内进行光合作用的细胞分别是____________、____________。

（2）研究发现，C₄途径固定CO₂的酶比C₃途径固定CO₂的酶对CO₂的亲和力高60多倍，据此推测C₃植物和C₄植物比较，CO₂补偿点较低的是____________，中午因温度较高气孔关闭，对光合作用影响较小的是____________。

（3）将C₃植物和C₄植物黑暗处理24小时，再进行一小段时间的光照，经脱色处理后，再用碘液对C₃植物和C₄植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞染色，出现蓝色的细胞有____________。

Answer

C5 C5、PEP 叶肉细胞 叶肉细胞、维管束鞘细胞 C4植物 C4植物 C3植物叶肉细胞、C4植物维管束鞘细胞

【解析】

分析图中C4植物进行光合作用的过程，在叶肉细胞中PEP将CO2固定生成C4，而后转变为苹果酸，苹果酸进入维管束鞘细胞，释放出CO2，参与卡尔文循环并生成淀粉。

（1）C3植物固定CO2的物质是C5，而C4植物首先是PEP将CO2固定生成C4，而C4化合物转变成苹果酸，苹果酸再释放CO2在维管束鞘细胞中被C5固定；C3植物进行光合作用的细胞一般是叶肉细胞，而C4植物进行光合作用的细胞是叶肉细胞和维管束鞘细胞。

（2）由于C4途径固定CO2的酶比C3途径固定CO2的酶对CO2的亲和力高60多倍，说明其固定CO2能力较强，因此在较低浓度的CO2条件下可以达到补偿点，所以CO2补偿点较低的是C4植物；中午温度高，导致气孔关闭，植物吸收的CO2减少，而C4植物固定CO2的能力强，所以对其光合作用影响小。

（3）由于C3植物只有叶肉细胞进行光合作用，所以产生淀粉的场所在叶肉细胞，而C4植物产生淀粉的细胞是在维管束鞘细胞，所以出现蓝色的细胞有C3植物叶肉细胞、C4植物维管束鞘细胞。