Question

【題目】農(nóng)民為了達(dá)到高產(chǎn)目的通常在水稻種植時(shí)使用氮肥，然而在生產(chǎn)上常常會(huì)出現(xiàn)隨施氮量的增加而增產(chǎn)效果不顯著的現(xiàn)象�？蒲腥藛T為了研究不同施氮量對(duì)Rubisco酶（參與暗反應(yīng)的關(guān)鍵酶）及作物光合作用的影響，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。請(qǐng)回答問題

（1）NO3–和NH4＋是土壤中主要的氮素，可以逆濃度梯度通過___________的方式吸收進(jìn)入植物根系運(yùn)送到植物體各個(gè)部位，用以合成含氮物質(zhì)，如光合作用過程中所需的酶等。

（2）科研人員研究高施氮量條件下Rubisco酶及碳反應(yīng)速率變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，據(jù)圖1分析，在高施氮量條件下，隨著施氮量的增加，推測(cè)Rubisco酶催化碳反應(yīng)的效率___________。

（3）科研人員研究發(fā)現(xiàn)，Rubisco酶是一種雙功能酶，其作用過程如圖2所示。

圖中①代表的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是_______________。據(jù)圖2分析，Rubisco酶作為雙功能酶，一方面可以催化暗反應(yīng)中HCO3–和C5結(jié)合形成C3的過程；另一方面可以催化C5與O2結(jié)合成___________的過程，進(jìn)而完成過氧化氫體內(nèi)的反應(yīng)，最終在線粒體產(chǎn)生CO2并釋放，此過程在生物學(xué)上稱為光呼吸。據(jù)圖可知參與光呼吸的細(xì)胞器有___________，光呼吸速率增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致光合速率下降，理由是____________。

Answer 1

【答案】主動(dòng)運(yùn)輸 降低（酶活性降低） 葉綠體基質(zhì) 磷酸乙醇酸和C3 葉綠體、過氧化氫體、線粒體 光呼吸消耗了暗反應(yīng)的底物，將其氧化后最終形成CO2釋放出細(xì)胞，從而降低了光合速率

【解析】

根據(jù)題干信息分析，Rubisco酶是一種參與光合作用暗（碳）反應(yīng)的酶，該酶的含量或活性升高，可能會(huì)增加暗（碳）反應(yīng)的速率，進(jìn)而提高水稻的光合速率；該實(shí)驗(yàn)的目的是研究不同施氮量對(duì)Rubisco酶（參與暗反應(yīng)的關(guān)鍵酶）及作物光合作用的影響，因此該實(shí)驗(yàn)的自變量是不同施氮量，因變量是Rubisco酶的活性、光合速率。

（1）根據(jù)題意分析，NO3-和NH4+進(jìn)入植物根系是逆濃梯度進(jìn)行的，說明其跨膜運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸。

（2）圖中a為Rubisco酶，b是碳反應(yīng)速率，圖中曲線顯示，在高施氮量條件下，隨著施氮量的增加，Rubisco酶含量增加，但是碳反應(yīng)速率增加不明顯，說明Rubisco酶催化碳反應(yīng)的效率降低。

（3）據(jù)圖分析，圖2中①為葉綠體基質(zhì)，是碳反應(yīng)的場(chǎng)所；圖中顯示Rubisco酶一方面可以催化碳反應(yīng)中的CO2的固定（CO2與C5結(jié)合形成C3）過程，另一方面可以催化C5與CO2結(jié)合成磷酸乙醇酸和C3，進(jìn)而完成過氧化氫體內(nèi)反應(yīng)，最終在線粒體產(chǎn)生CO2并釋放，該過程在生物學(xué)上稱為光呼吸；據(jù)圖可知參與光呼吸的細(xì)胞器有葉綠體、過氧化氫體、線粒體。根據(jù)以上分析可知，光呼吸消耗了碳反應(yīng)的底物，將其氧化后最終形成CO2釋放出細(xì)胞，從而降低了光合速率，所以光呼吸速率增強(qiáng)也是導(dǎo)致光合速率下降的原因之一。