Question

【題目】研究發(fā)現(xiàn)，植物的Rubisco酶具有“兩面性”。當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；當(dāng)O2濃度較高時(shí)，該酶卻催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中會(huì)生成CO2，這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：

（1）Rubisco酶的存在場(chǎng)所為 ，其“兩面性”與酶的 (特性)相矛盾。

（2）在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化反應(yīng)的產(chǎn)物是 。

（3）夏季中午，水稻會(huì)出現(xiàn)“光合午休”，此時(shí)光合作用速率明顯減弱，而CO2產(chǎn)生速率明顯增強(qiáng)，其原因是 。

（4）與光呼吸相區(qū)別，研究人員常把細(xì)胞呼吸稱為“暗呼吸”。從反應(yīng)條件上看，光呼吸需要光，暗呼吸 ；從反應(yīng)場(chǎng)所上看，光呼吸發(fā)生在葉綠體和線粒體中，暗呼吸發(fā)生在 中。

（5）下圖表示測(cè)定某植物每1cm2葉片的重量（mg）變化情況（均考慮為有機(jī)物的重量變化）的操作流程及結(jié)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(zhì) 專(zhuān)一性

（2）C3（或三碳化合物）

（3）氣孔關(guān)閉，CO2濃度較低，O2濃度較高，光呼吸增強(qiáng)

（4）有光無(wú)光均可以（不需要光） 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體

（5）X X+Y

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

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

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

（4）根據(jù)題意可知，光呼吸與暗呼吸的不同表現(xiàn)在：光呼吸需要光，暗呼吸有光無(wú)光均可；光呼吸的場(chǎng)所為葉綠體和線粒體，暗呼吸的場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。

（5）無(wú)光處理1h，葉片不能進(jìn)行光合作用，但能進(jìn)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(jìn)行，分析圖示可知：(M－X)＋實(shí)際光合速率－呼吸速率＝（M＋Y），而呼吸速率＝X（mg／cm2·h），解得實(shí)際光合速率＝（Y＋2X）（mg／cm2·h），凈光合速率＝（Y＋X）（mg／cm2·h）。

項(xiàng)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(jī)物的積累量
真正光合速率(又稱實(shí)際光合速率)	O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機(jī)物的制造量
呼吸速率(黑暗中測(cè)量)	CO2的釋放量、O2的吸收量、有機(jī)物的消耗量