Question

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生長在高溫強(qiáng)光照和干旱環(huán)境中的植物氣孔關(guān)閉，C₄植物能利用葉片內(nèi)細(xì)胞間隙中含量很低的CO₂進(jìn)行光合作用，C₃植物則不能．
（1）現(xiàn)有取自熱帶不同環(huán)境下的甲乙兩種長勢良好，狀態(tài)相似的草本植物，已知甲是C₄植物，已知其光合作用固定CO₂的類型．請利用一個密閉大玻璃鐘罩，初步判別乙植物是C₃植物還是C₄植物．
原理：

 

．
方法：將植物甲和植物乙一同栽種于密閉鐘罩下，給予

 

條件培養(yǎng)．連續(xù)若干天觀察記錄他們的生長情況．
預(yù)期結(jié)果：①

 

．②

 

．
對結(jié)果的分析：

 

．
（2）對于以上分析，用顯微鏡從形態(tài)學(xué)方面加以進(jìn)一步驗(yàn)證．
方法：制作乙植物葉脈橫切的臨時切片，用顯微鏡觀察．
結(jié)論：如果視野中看到

 

，乙是C₃植物；反之，則乙是C₄植物．
（3）某同學(xué)為觀察兩種植物光合作用形成的淀粉粒在葉片內(nèi)的位置，直接用碘液對葉片染色后制成的橫切片在顯微鏡下觀察．這一操作過程存在的錯誤是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：影響光合作用速率的環(huán)境因素

專題：

分析：C₃植物葉片的葉肉細(xì)胞中含有葉綠體，能夠進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生ATP和[H]，而維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體，不能進(jìn)行光合作用，但進(jìn)行呼吸作用，也能產(chǎn)生ATP（有氧呼吸的三個階段產(chǎn)生）和[H]（有氧呼吸前兩個階段產(chǎn)生）．
C₄植物的葉片中，圍繞著維管束的是呈“花環(huán)型”的兩圈細(xì)胞：里面的一圈是維管束鞘細(xì)胞，外面的一圈是一部分葉肉細(xì)胞．C₄植物中構(gòu)成維管束鞘的細(xì)胞比較大，里面含有沒有基粒的葉綠體，這種葉綠體不僅數(shù)量比較多，而且個體比較大，葉肉細(xì)胞則含有正常的葉綠體．在C₄植物葉肉細(xì)胞的葉綠體中，在有關(guān)酶的催化作用下，一個CO₂被磷酸烯醇式丙酮酸的三碳化合物所固定，形成一個C₄．C₄進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中，釋放出一個CO₂，并且形成一個含有三個碳原子的有機(jī)酸--丙酮酸．釋放出來的CO₂先被一個C₅固定，然后很快形成兩個C₃．在有關(guān)酶的催化作用下，一些C₃接受NADPH和ATP釋放出的能量并且被NADPH還原，然后經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化，形成糖類等有機(jī)物；另一些C₃則經(jīng)過復(fù)雜的變化，又形成C₅，從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去．C₄植物，其維管束鞘細(xì)胞中含有沒有基粒的葉綠體，能夠進(jìn)行光合作用的暗反應(yīng)．

解答： 解：（1）利用一個密閉大玻璃鐘罩，初步判別乙植物是C₃植物還是C₄植物的原理是：在高溫、干旱和強(qiáng)光照下，隨著植物光合作用的進(jìn)行，造成密閉鐘罩內(nèi)CO₂濃度逐漸降低，C₄植物利用較低濃度CO₂生長良好，而C₃植物不能．
方法：將植物甲和植物乙一同栽種于密閉鐘罩下，給予高溫、強(qiáng)光照和干旱條件培養(yǎng)．連續(xù)若干天觀察記錄他們的生長情況．
預(yù)期結(jié)果：①乙植物與甲植物生長狀態(tài)相似；②乙植物逐漸枯萎，而甲依然健壯．
對結(jié)果的分析：若出現(xiàn)第①種情況，乙植為C₄植物；若出現(xiàn)第②種情況，乙植為C₃植物．
（2）結(jié)論：如果視野中看到?jīng)]有“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)或維管束鞘細(xì)胞中沒有葉綠體，乙是C₃植物；反之，則乙是C₄植物．
（3）某同學(xué)為觀察兩種植物光合作用形成的淀粉粒在葉片內(nèi)的位置，直接用碘液對葉片染色后制成的橫切片在顯微鏡下觀察．這一操作過程存在的錯誤是綠色葉片應(yīng)該先在熱的酒精中脫去葉綠素，再去染色、制片．
故答案為：
（1）原理：在高溫、干旱和強(qiáng)光照下，隨著植物光合作用的進(jìn)行，造成密閉鐘罩內(nèi)CO₂濃度逐漸降低，C₄植物利用較低濃度CO₂生長良好，而C₃植物不能
方法：高溫、強(qiáng)光照和干旱
預(yù)期結(jié)果：①乙植物與甲植物生長狀態(tài)相似  ②乙植物逐漸枯萎，而甲依然健壯
對結(jié)果的分析：若出現(xiàn)第①種情況，乙植為C₄植物；若出現(xiàn)第②種情況，乙植為C₃植物
（2）沒有“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)或維管束鞘細(xì)胞中沒有葉綠體
（3）綠色葉片應(yīng)該先在熱的酒精中脫去葉綠素，再去染色、制片

點(diǎn)評：C₃植物和C₄植物的區(qū)別復(fù)雜，不好理解和記憶，最好采取列表比較，效果會更好．C₄植物固定二氧化碳的途徑有兩條：C₄途徑和C₃途徑，而C₃植物固定二氧化碳的途徑只有C₃途徑一條；C₄植物的C₄途徑發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體內(nèi)，C₃途徑發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞的葉綠體內(nèi)，C₃植物的C₃途徑發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體內(nèi)．