Question

【題目】植物的Rubisco酶具有“兩面性”。當(dāng)濃度較高時，該酶催化與反應(yīng)，完成光合作用；當(dāng)濃度較高時，該酶卻催化與反應(yīng)生成一個和一個，經(jīng)一系列變化后到線粒體中會生成，這種植物在光下吸收產(chǎn)生的現(xiàn)象稱為光呼吸。請回答下列問題：

（1）植物細胞中Rubisco酶分布在________中。為探明光呼吸過程中碳的轉(zhuǎn)化過程，可采用_______法。

（2）與光呼吸相區(qū)別，研究人員常把細胞呼吸稱為“暗呼吸”，從反應(yīng)條件看，光呼吸與暗呼吸的不同是__________（寫出兩點）。

（3）預(yù)測氧氣濃度升高時，葡萄糖生成量會__________（填“上升”、“下降”或“不變”），其原因是_____________________________________________________________。

（4）結(jié)合上圖分析，對在光下正常生長的葉片突然遮光，釋放速率先達到一個峰值，后下降并穩(wěn)定在某一個數(shù)值，請從光合作用、光呼吸和暗呼吸對速率的影響角度，解釋上述變化的原因：_____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】葉綠體基質(zhì) 同位素示蹤法 光呼吸需要光，暗呼吸有光無光均可；催化反應(yīng)的酶不同 下降 與結(jié)合增多，生成的用于還原成碳水化合物的減少 遮光使光合作用停止，光呼吸產(chǎn)生的繼續(xù)反應(yīng)生成；同時暗呼吸也生成，使釋放速率達到峰值。消耗殆盡，光呼吸停止，只有暗呼吸，使釋放速率下降并穩(wěn)定在某一個數(shù)值

【解析】

植物在光照條件下進行光合作用，光合作用分為光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)階段在葉綠體的類囊體薄膜上進行水的光解，產(chǎn)生ATP和[H]，同時釋放氧氣，ATP和[H]用于暗反應(yīng)階段三碳化合物的還原；暗反應(yīng)階段在葉綠體基質(zhì)中進行，CO2的固定，CO2和C5反應(yīng)產(chǎn)生2C3，C3在 ATP和[H]的參與下被還原成C5和有機物。

細胞的呼吸作用不受光照的限制，有光無光都可以進行，為細胞的各項生命活動提供能量。據(jù)此分析解答。

（1）Rubisco酶主要參與二氧化碳的固定，故分布在葉綠體基質(zhì)中，可采用同位素示蹤法，探明光呼吸過程中碳的轉(zhuǎn)化過程。

（2）根據(jù)題干信息分析可知，光呼吸與暗呼吸的不同有：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(zhì)基質(zhì)和線粒體，二者所需要的酶不同。

（3）當(dāng)O2濃度較高時，Rubisco酶催化C5與O2反應(yīng)生成一個C3和一個C2，只產(chǎn)生1個用于還原的C3，減少了暗反應(yīng)過程中C3含量，使得暗反應(yīng)速率下降，產(chǎn)生的有機物（葡萄糖）減少。

（4）遮光使光合作用停止，光呼吸產(chǎn)生的C2繼續(xù)反應(yīng)生成CO2；同時暗呼吸也生成CO2，使CO2釋放速率達到峰值。C2消耗殆盡，光呼吸停止，只有暗呼吸，使CO2釋放速率下降并穩(wěn)定在某一個數(shù)值。