Question

【題目】研究發現，植物的Rubisco酶具有“兩面性”。當CO2濃度較高時，該酶催化C5與CO2反應，完成光合作用；當O2濃度較高時，該酶卻催化C5與O2反應，產物經一系列變化后到線粒體中會生成CO2，這種植物在光下吸收O2產生CO2的現象稱為光呼吸。請分析回答下列問題：

（1）Rubisco酶的存在場所為 ，其“兩面性”與酶的 (特性)相矛盾。

（2）在較高CO2濃度環境中，Rubisco酶所催化反應的產物是 。

（3）夏季中午，水稻會出現“光合午休”，此時光合作用速率明顯減弱，而CO2產生速率明顯增強，其原因是 。

（4）與光呼吸相區別，研究人員常把細胞呼吸稱為“暗呼吸”。從反應條件上看，光呼吸需要光，暗呼吸 ；從反應場所上看，光呼吸發生在葉綠體和線粒體中，暗呼吸發生在 中。

（5）下圖表示測定某植物每1cm2葉片的重量（mg）變化情況（均考慮為有機物的重量變化）的操作流程及結果。該植物的呼吸速率可表示為 （mg／cm2·h），凈光合速率可表示為 （mg／cm2·h）。（用圖中字母表示）

Answer 1

【答案】

（1）葉綠體基質 專一性

（2）C3（或三碳化合物）

（3）氣孔關閉，CO2濃度較低，O2濃度較高，光呼吸增強

（4）有光無光均可以（不需要光） 細胞質基質和線粒體

（5）X X+Y

【解析】（1）光合作用的暗反應場所是葉綠體基質，根據題意，植物的Rubisco酶具有“兩面性”，既能催化C5與CO2反應，又能催化C5與O2反應，與酶的專一性相矛盾。

（2）在較高CO2濃度環境中，Rubisco酶催化C5與CO2反應生成C3 ，C3在ATP和[H]作用下生成（CH2O）和C5。

（3）水稻“光合午休”時，氣孔關閉，此時CO2濃度較低，O2濃度較高，根據題意可知，光呼吸增強，光合作用速率明顯減弱，而CO2釋放速率明顯增強。

（4）根據題意可知，光呼吸與暗呼吸的不同表現在：光呼吸需要光，暗呼吸有光無光均可；光呼吸的場所為葉綠體和線粒體，暗呼吸的場所為細胞質基質和線粒體。

（5）無光處理1h，葉片不能進行光合作用，但能進行呼吸作用，葉片重量的減少量為呼吸作用消耗所致，即該植物的呼吸速率＝M－(M－X)＝X（mg／cm2·h）。有光處理1h，葉片光合作用和呼吸作用都能進行，分析圖示可知：(M－X)＋實際光合速率－呼吸速率＝（M＋Y），而呼吸速率＝X（mg／cm2·h），解得實際光合速率＝（Y＋2X）（mg／cm2·h），凈光合速率＝（Y＋X）（mg／cm2·h）。

項目	表示方法
凈光合速率(又稱表觀光合速率)	O2的釋放量、CO2的吸收量、有機物的積累量
真正光合速率(又稱實際光合速率)	O2的產生量、CO2的固定量、有機物的制造量
呼吸速率(黑暗中測量)	CO2的釋放量、O2的吸收量、有機物的消耗量