Question

【題目】對于植物而言，當氣孔關閉時，導致氧氣無法逸出葉片和二氧化碳無法進入葉片，當葉肉細胞內氧氣很多且二氧化碳很少時，可以發生光呼吸現象（下圖甲所示），即氧氣參與卡爾文循環，導致糖類分解形成CO2和水，回答有關問題。

（1）氧氣的形成場所是______________，與形成氧氣的同時，還有___________的產生，光呼吸作用可以明顯地________光合作用，進而影響作物產量，

（2）光呼吸能夠將糖類分解，其中卡爾文循環的形成的第一個糖是__________，該物質形成之后的主要去向是__________________

（3）人們在20世紀60年代發現，有的植物是將CO2固定的第一個產物是C4化合物，這類植物稱為C4植物（上圖乙所示），和普通的植物相比，C4植物固定CO2的物質是_________。在C4植物的維管束鞘細胞內是否具有葉綠體？______________（有或沒有）

（4）由于PEP羧化酶的活性很高，所以轉運到葉肉細胞中的CO2的濃度就高，大約是空氣中的十倍。這樣，即使在惡劣的環境中，也可保證高CO2濃度， 能_________光呼吸作用對光合作用的影響。

Answer 1

【答案】類囊體膜（或基粒或光合膜） H+和電子 抑制（減弱） 三碳糖 RuBP的再生 磷酸烯醇式丙酮酸和核酮糖二磷酸 具有 減弱（抵消）

【解析】

圖甲在二氧化碳濃度較高的情況下，進行光合作用，而在氧氣濃度較高的情況下，進行光呼吸。圖乙C4植物的葉肉細胞和維管束鞘細胞都含有葉綠體，C4植物中固定二氧化碳的物質有磷酸烯醇式丙酮酸和RuBP。

（1）水在光下裂解為 H+、O2和電子，發生場所在葉綠體類囊體薄膜。光合作用吸收二氧化碳使植物體內的糖不斷增多，而光呼吸則消耗糖而釋放二氧化碳，二者背道而馳，可見光呼吸作用抑制光合作用。

（2）由圖可知，進入卡爾文循環的二氧化碳先與一個五碳化合物結合，形成2個三碳分子，下一步是這個循環中的關鍵步驟，即每個三碳分子接受來自NADPH的氫和來自ATP的磷酸基團，形成1分子三碳糖，這是二氧化碳分子進入卡爾文循環后形成的第一個糖。卡爾文循環中三碳糖以后的許多反應，都是為了再生RuBP。

（3）右圖可知，C4植物在葉肉細胞中固定CO2的物質是磷酸烯醇式丙酮酸，在維管束鞘細胞中也進行暗反應，此時CO2的受體是卡爾文-本身循環中的二磷酸核酮糖（RuBP）。C4植物葉中有兩種不同類型的光合細胞，即葉肉細胞和維管束鞘細胞，C4植物的維管束鞘細胞內也具有葉綠體。

（4）葉肉細胞中形成的四碳酸進入鞘細胞后，發生脫去二氧化碳的作用，將二氧化碳釋放出來，這樣鞘細胞中的二氧化碳濃度就提高了，可以抑制光呼吸。因此即使在溫度和光強度都高的條件，C4途徑也能使鞘細胞中的二氧化碳濃度足夠高，從而抑制了光呼吸。