Question

【題目】科研人員對于植物光合作用與呼吸作用的研究一直沒有停止過，最近科研人員又有了新發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)植物的細(xì)胞呼吸除具有與動物細(xì)胞相同的途徑外，還包括另一條借助交替氧化酶（AOX）的途徑。

（1）交替氧化酶（AOX）分布在植物細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上，它可以催化O2與[H]生成水，并使細(xì)胞呼吸釋放的能量更多地轉(zhuǎn)化為_________，導(dǎo)致生成ATP所占的比例下降，在寒冷早春，某些植物的花細(xì)胞中AOX基因的表達(dá)會_________，有利于花序溫度升高，吸引昆蟲傳粉。

（2）AOX途徑可能與光合作用有關(guān)，科研人員對此進(jìn)行了深入研究。

①光合作用過程中，葉綠體中的色素主要吸收可見光中的_________，并將其轉(zhuǎn)化為_________，再經(jīng)過暗反應(yīng)，最終儲存在有機(jī)物中。根據(jù)這個原理，請解釋“大樹底下無豐草”這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：_______________________________________。

②科研人員將正常光照下發(fā)育的葉片分成4組，用AOX途徑抑制劑處理A組和C組葉片的左側(cè)，然后將4組葉片離體，葉柄插入盛滿水的試管中，左側(cè)置于正常光照下，右側(cè)置于正常光照或高光下（圖1），40分鐘后測量葉片左側(cè)光合色素的光能捕獲效率（圖2）。

通過A、B、C、D四組對比說明：AOX途徑的作用是_________，利于光合作用進(jìn)行，在周圍受到_________（選填“正常光照”或“高光”）照射的葉片組織中作用更明顯。

Answer 1

【答案】熱能 加強(qiáng) 藍(lán)紫光和紅光 活躍的化學(xué)能 上部葉片吸收藍(lán)紫光和紅光較多，使樹冠下生長的植物（草）能利用的藍(lán)紫光和紅光較少，光合速率低，生長較慢 提高光合色素的光能捕獲效率 高光

【解析】

1、有氧呼吸全過程：

第一階段：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，一分子葡萄糖形成兩分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，這一階段不需要氧的參與。

第二階段：丙酮酸進(jìn)入線粒體的基質(zhì)中，與水反應(yīng)生成為二氧化碳、大量的[H]和少量能量，這一階段不需要氧的參與。

第三階段：在線粒體的內(nèi)膜上，[H]和氧氣結(jié)合，形成水和大量能量，這一階段需要氧的參與。

2、光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段。光反應(yīng)發(fā)生場所在葉綠體的類囊體薄膜上，葉綠體中色素吸收光照，吸收光能、傳遞光能，并將一部分光能用于水的光解生成[H]和氧氣，另一部分光能用于合成ATP。暗反應(yīng)發(fā)生場所是葉綠體基質(zhì)中，首先發(fā)生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物結(jié)合形成兩分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP被還原。

（1）在細(xì)胞呼吸過程中，有機(jī)物氧化分解釋放的能量，一部分儲存在ATP中，一部分以熱能的形式散式。分布在植物細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上的交替氧化酶（AOX）催化O2與[H]生成水，導(dǎo)致生成ATP所占的比例下降，說明該酶使細(xì)胞呼吸釋放的能量更多地轉(zhuǎn)化為熱能。在寒冷早春，某些植物的花細(xì)胞中AOX基因的表達(dá)有利于花序溫度升高，說明產(chǎn)生的熱能增多，進(jìn)而推知這些植物的花細(xì)胞中AOX基因的表達(dá)會加強(qiáng)。

（2）①在光合作用的光反應(yīng)階段，葉綠體中的色素吸收紅光和藍(lán)紫光，并將其轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能；在暗反應(yīng)階段，ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為最終儲存在有機(jī)物中的穩(wěn)定的化學(xué)能。“大樹底下無豐草”的原因是上部葉片吸收藍(lán)紫光和紅光較多，使樹冠下生長的植物（草）能利用的藍(lán)紫光和紅光較少，光合速率低，生長較慢。

②圖2顯示：在光照強(qiáng)度相同的條件下，用AOX途徑抑制劑處理的A組和C組葉片的左側(cè)，其光合色素的光能捕獲效率分別低于B組和D組，但A組和B組的光合色素的光能捕獲效率的差值明顯低于C組和D組的光合色素的光能捕獲效率的差值。由此說明，AOX途徑的作用是提高光合色素的光能捕獲效率，在周圍受到高光照射的葉片組織中作用更明顯。