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时间：2022-11-17 04:14
叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分相关代谢途径如下图所示。请回答下列问题：
（1）合成酶R时，细胞核DNA编码小亚基的遗传信息_________到RNA上，RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成；在叶绿体中，参与大亚基肽链合成的RNA中，种类最多的是_________；与细胞核DNA遗传信息传递不同的是叶绿体DNA__________。
（2）进行光合作用时，组装完成的酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在_______上（填场所）完成的。活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物（C3-Ⅰ），C3-Ⅰ还原为三碳糖（C3-Ⅱ），这一步骤需要_________作为还原剂。在叶绿体中C3-Ⅱ除进一步合成淀粉外，还必须合成化合物X以维持卡尔文循环，X为_________。
（3）作为光合作用的重要成分，X在叶绿体中的浓度受多种因素调控，下列环境条件和物质代谢过程，与浓度相关的有________（填序号）。
①外界环境的CO2浓度
②叶绿体接受的光照强度
③受磷酸根离子浓度调节的C3-Ⅱ输出速度
④R催化X与O2结合产生C2化合物的强度
（4）光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体_________。
叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，其合成过程及部分相关代谢途径如图所示。请回答下列问题：
（1）合成酶R时，细胞核DNA编码小亚基的遗传信息转录成的RNA进入细胞质基质后指导多肽链合成；在叶绿体中，参与大亚基肽链合成的RNA中，种类最多的是________________。
（2）进行光合作用时，组装完成的酶R需ATP参与激活，光能转化为ATP中的化学能是在________________上（填场所）完成的。活化的酶R催化CO2固定产生C3化合物（C3-I），C3-I还原为三碳糖（C3 -II），这一步骤需要________________作为还原剂。在叶绿体中C3- II除了进一步合成淀粉外，还必须合成化合物X以维持卡尔文循环，X为________________。
（3）作为光合作用的重要成分，X在叶绿体中的浓度受多种因素调控，下列环境条件和物质代谢过程，与X浓度相关的有________________（填序号）。
①外界环境的CO2浓度
②叶绿体接受的光照强度
③受磷酸根离子浓度调节C3 -II的 输出速度
（4）光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体________________。
叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，部分代谢途径如图所示。下列有关叙述正确的是
A.叶绿体的功能受核DNA的控制
C.X的浓度随着外界CO2浓度增加而增加
D.C3-II输出叶绿体的速度不影响淀粉的合成
叶绿体中催化CO2固定的酶R由叶绿体DNA编码的大亚基和细胞核DNA编码的小亚基共同组装而成，部分代谢途径如图所示。下列有关叙述正确的是
A.叶绿体的功能受核DNA的控制
C.X的浓度随着外界CO2浓度增加而增加
D.C3-II输出叶绿体的速度不影响淀粉的合成
某植物叶肉细胞中有关叶绿体、线粒体两种细胞器的部分物质及能量代谢途径（NADPH指［H］）如图甲所示，叶绿体中催化CO2固定的酶R的部分肽链（小亚基）由细胞核DNA编码，其合成过程及部分相关代谢途径如图乙所示。请回答下列问题：
（1）叶绿体可以将________转变为ATP中的化学能，参与这一过程的两类色素为类胡萝卜素和________。
（2）酶R催化CO2固定产生C3化合物（C3-Ⅰ），酶R发挥作用的场所是________。C3-I还原为三碳糖（C3-Ⅱ），这一步骤需要_______（供能）、_______(作为还原剂)。
（3）合成酶R时，细胞核DNA的遗传信息通过________过程传递到RNA上，RNA进入细胞质基质后，与________结合指导多肽链的合成。
（4）叶绿体输出的三碳糖（C3-Ⅱ）在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入线粒体彻底氧化分解。
RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，由8个大亚基和8个小亚基构成。大亚
基由叶绿体基因编码，小亚基由核基因编码。将豌豆根、茎、叶的一部分置于光下12 h，
另一部分置于黑暗中12h。然后从这些材料中分别提取mRNA，进行分子杂交。用于杂交的探
针是四种不同基因片段（已标记）。结果如下（“+”表示杂交带）：
如果用RuBP羧化酶的小亚基基因作为探针，得到的结果是
RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，由8个大亚基和8个小亚基构成。大亚基由叶绿体基因编码，小亚基由核基因编码。将豌豆根、茎、叶的一部分置于光下12 h，另一部分置于黑暗中12h。然后从这些材料中分别提取mRNA，进行分子杂交。用于杂交的探针是四种不同基因片段（已标记）。结果如下（“+”表示杂交带）：
如果用RuBP羧化酶的小亚基基因为探针，得到的结果是：
下图表示某高等植物细胞中基因表达的过程。图中a基因表达的产物是A，b基因表达的产物是B；Ⅴ是叶绿体中的小型环状DNA，Ⅴ上的基因表达的产物是C；由A和C组装成的D催化CO2的固定过程；B物质参与光合作用的光反应。据图分析，下列说法错误的是
A．图中的Ⅱ、Ⅲ依次代表的是mRNA、核糖体
B．物质Ⅵ是具有催化作用的RNA聚合酶
C．B物质的作用场所是叶绿体中类囊体的薄膜上
D．图中遗传信息的转录和翻译场所是相同的
研究发现，Rubisco酶是绿色植物细胞中含量最丰富的蛋白质，由核基因控制合成的小亚基和叶绿体基因控制合成的大亚基组成，功能上属于双功能酶。当CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，完成光合作用；当O2浓度较高时，该酶却错误的催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。回答下列问题：
（2）当胞间CO2与O2浓度的比值减小时，有利于植物进行光呼吸而不利于光合作用有机物的积累。请从C5的角度分析，原因是________
（3）为纠正Rubisco酶的错误反应，光合植物创造了多种高代价的补救机制，如有的细胞中产生一种特殊蛋白质微室，将CO2浓缩在Rubisco酶周围。该机制形成的意义是_____
下图表示番茄叶肉细胞内的代谢过程图，据图分析错误的是（ ）
A．图中a过程的场所为叶绿体基质，该过程包括CO2的固定和C3的还原
B．图中b过程的产生一定是线粒体基质，该过程有ATP的合成及热能的散失
C．图中c过程的场所为叶绿体类囊体薄膜上，该过程不能产生ATP
D．图中d过程的场所为线粒体内膜，该过程不能发生在乳酸菌细胞内
碳素营养是植物的生命基础，这是因为，第一，植物体的干物质中90％以上是有机化合物，而有机化合物都含有碳素(约占有机化合物重量的45%)，碳素成为植物体内含量较多的一种元素；第二，碳原子是组成所有有机化合物的主要骨架，好象建筑物的栋梁支柱一样。碳原子与其他元素有各种不同形式的结合，由此决定了这些化合物的多样性。
按照碳素营养方式的不同，植物可分为两种：1）只能利用现成的有机物作营养，这类植物称为异养植物(heterophyte)，如某些微生物和少数高等植物；2)可以利用无机碳化合物作营养，并且将它合成有机物，这类植物称为自养植物(autophyte)，如绝大多数高等植物和少数微生物。异养植物与自养植物相比，后者在植物界中最普遍，而且非常重要。这里我们着重讨论自养植物。
自养植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物质的过程，称为植物的碳素同化作用(carbon assimilation)。植物碳素同化作用包括细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用3种类型。
在这3种类型中，绿色植物光合作用最广泛，合成的有机物质最多，与人类的关系也最密切，因此，本章重点阐述绿色植物光合作用（以下简称光合作用）。
第一节光合作用的重要性
绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程，称为光合作用（photosynthesis)。光合作用所产生的有机物质主要是糖类，贮藏着能量。光合作用的过程，光合作用的重要性，可概括为下列3个方面：
1．把无机物变成有机物植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。据估计，地球上的自养植物每年约同化2xlO ll t碳素，其中40％是由浮游植物同化的，余下60％是由陆生植物同化的(图3-1)。如以葡萄糖计算，整个地球每年同化的碳素相当于四五千亿吨有机物质，难怪人们把绿色植物喻为庞大的合成有机物的绿色工厂。绿色植物合成的有机物质，可直接或间接作为人类和全部动物界的食物(如粮、油、糖、牧草饲料、鱼饵等)，也可作为某些工业的原料(如棉、麻、橡胶、糖等)。换句话说，今天人类所吃的全部食物和某些工业原料，都是直接或间接地来自光合作用。
2．蓄积太阳能量植物在同化无机碳化合物的同时，把太阳光能转变为化学能，贮藏在形成的有机化合物中。有机物所贮藏的化学能，除了供植物本身和全部异养生物之用以外，更重要的是可提供人类营养和活动的能量来源。我们所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等等，都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。因此可以说，光合作用是今天能源的主要来源。按上述每年自养植物同化2x1011t碳素算，相当于3╳1021J能量(1970
年全世界能量消耗是3 x 1020J，仅是光合作用贮存的能量的十
分之一)。这是一个非常巨大的数字，超过人类所利用的其他能
源（如水力发电、原子能等)总和的几倍。除了把能量贮存于光
合产物外，有些绿色植物细胞和固氮蓝藻还能光合放氢。氢气
是工业上的重要原料、又可以燃烧作为能源，因此，光合放氢
引起人们重视。通过上述分析，人们确信，绿色植物又是一个
3．环境保护微生物、植物和动物等无数生物，在呼吸过
程中吸收氧气和呼出二氧化碳，工厂中燃烧各种燃料，也大量
地消耗氧气排出二氧化碳。据估计，全世界生物呼吸和燃料燃
烧消耗的氧气量，平均为10000t／s。以这样的消耗速度计算，大气中的氧气在三千年左右就会用完。然而，绿色植物广泛地分布在地球上，不断地进行光合作用，吸收二氧化碳和放出氧气，使得大气中的氧气和二氧化碳含量比较稳定。据计算，地球上的植物同化上述数量的有机物时，每年放出5.35xlO11t氧气。从清除空气中过多的二氧化碳和补充消耗掉的氧气的角度来衡量，绿色植物被认为是一个自动的空气净化器。大气中的氧气大多数是绿色植物光合作用放出的，因此，进行有氧呼吸的生物(当前绝大部分的动、植物)，也只有在地球上产生光合作用以后，才能得到发生和发展。大气中一部分氧气转化为臭氧
光合作用包括两个阶段：光反应阶段场所：类囊体薄膜；暗反应阶段场所：叶绿体基质
光合作用一、概念光合作用是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。二、反应过程1、总反应式CO2+H2O（ 光照、酶、 叶绿体）==(CH2O)+O2 C5化合物+H2O（有机物的生成或称为C3的还原）能量变化：ATP→ADP+PI（耗能）能量转化过程：光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（糖类即淀粉的合成）反应场所：叶绿体基质三、能量转化过程光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（糖类即淀粉的合成）
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