Question

【题目】植物的Rubisco酶具有“两面性”。当浓度较高时，该酶催化与反应，完成光合作用；当浓度较高时，该酶却催化与反应生成一个和一个，经一系列变化后到线粒体中会生成，这种植物在光下吸收产生的现象称为光呼吸。请回答下列问题：

（1）植物细胞中Rubisco酶分布在________中。为探明光呼吸过程中碳的转化过程，可采用_______法。

（2）与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”，从反应条件看，光呼吸与暗呼吸的不同是__________（写出两点）。

（3）预测氧气浓度升高时，葡萄糖生成量会__________（填“上升”、“下降”或“不变”），其原因是_____________________________________________________________。

（4）结合上图分析，对在光下正常生长的叶片突然遮光，释放速率先达到一个峰值，后下降并稳定在某一个数值，请从光合作用、光呼吸和暗呼吸对速率的影响角度，解释上述变化的原因：_____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】叶绿体基质 同位素示踪法 光呼吸需要光，暗呼吸有光无光均可；催化反应的酶不同 下降 与结合增多，生成的用于还原成碳水化合物的减少 遮光使光合作用停止，光呼吸产生的继续反应生成；同时暗呼吸也生成，使释放速率达到峰值。消耗殆尽，光呼吸停止，只有暗呼吸，使释放速率下降并稳定在某一个数值

【解析】

植物在光照条件下进行光合作用，光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行水的光解，产生ATP和[H]，同时释放氧气，ATP和[H]用于暗反应阶段三碳化合物的还原；暗反应阶段在叶绿体基质中进行，CO2的固定，CO2和C5反应产生2C3，C3在 ATP和[H]的参与下被还原成C5和有机物。

细胞的呼吸作用不受光照的限制，有光无光都可以进行，为细胞的各项生命活动提供能量。据此分析解答。

（1）Rubisco酶主要参与二氧化碳的固定，故分布在叶绿体基质中，可采用同位素示踪法，探明光呼吸过程中碳的转化过程。

（2）根据题干信息分析可知，光呼吸与暗呼吸的不同有：光呼吸需要光，暗呼吸有光无光均可；光呼吸的场所为叶绿体和线粒体，暗呼吸的场所为细胞质基质和线粒体，二者所需要的酶不同。

（3）当O2浓度较高时，Rubisco酶催化C5与O2反应生成一个C3和一个C2，只产生1个用于还原的C3，减少了暗反应过程中C3含量，使得暗反应速率下降，产生的有机物（葡萄糖）减少。

（4）遮光使光合作用停止，光呼吸产生的C2继续反应生成CO2；同时暗呼吸也生成CO2，使CO2释放速率达到峰值。C2消耗殆尽，光呼吸停止，只有暗呼吸，使CO2释放速率下降并稳定在某一个数值。