Question

7．研究发现，植物的Rubisco酶具有“两面性”．当CO₂浓度较高时，该酶催化C₅与CO₂反应，完成光合作用；当O₂浓度较高时，该酶却催化C₅与O₂反应，产物经一系列变化后到线粒体中会生成CO₂，这种植物在光下吸收O₂产生CO₂的现象称为光呼吸．请分析回答下列问题：
（1）Rubisco酶的存在场所为叶绿体基质，其“两面性”与酶的专一性 （特性）相矛盾．
（2）在较高CO₂浓度环境中，Rubisco酶所催化反应的产物是C₃（或三碳化合物）．
（3）夏季中午，水稻会出现“光合午休”，此时光合作用速率明显减弱，而CO₂产生速率明显增强，其原因是气孔关闭，CO₂浓度较低，O₂浓度较高，光呼吸增强．
（4）与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”．从反应条件上看，光呼吸需要光，暗呼吸有光无光均可以（不需要光）；从反应场所上看，光呼吸发生在叶绿体和线粒体中，暗呼吸发生在细胞质基质和线粒体中．
（5）如图表示测定某植物每1cm²叶片的重量（mg）变化情况（均考虑为有机物的重量变化）的操作流程及结果．该植物的呼吸速率可表示为X（mg/cm²•h），净光合速率可表示为
X+Y（mg/cm²•h）．（用图中字母表示）

Answer 1

分析 根据题意分析，植物的Rubisco酶具有两方面的作用：当CO₂浓度较高时，该酶催化C₅与CO₂反应，生成C₃，C₃在ATP和[H]的作用下完成光合作用；当O₂浓度较高时，该酶催化C₅与O₂反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO₂，这种植物在光下吸收O₂产生CO₂的现象称为光呼吸．

解答 解：（1）Rubisco酶的存在场所为叶绿体基质，其“两面性”与酶的专一性相矛盾．
（2）在较高CO₂浓度环境中，Rubisco酶所催化反应的产物是C₃（或三碳化合物），该产物完成光合作用还需要ATP和[H]．
（3）夏季中午，水稻会出现“光合午休”，此时光合作用速率明显减弱，而CO₂释放速率明显增强，其原因是气孔关闭，二氧化碳浓度较低，氧气浓度较高，光呼吸增强．
（4）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．
（5）据图分析，原叶片重为M，暗处理1h后重量为M-X，所以呼吸速率可表示为Xmg/cm²•h，光照1h后重量为M+Y，净光合速率+呼吸作用速=M+Y-（M-X）=Y+Xmg/cm²•h．
故答案为：
（1）叶绿体基质         专一性
（2）C₃（或三碳化合物）
（3）气孔关闭，CO₂浓度较低，O₂浓度较高，光呼吸增强
（4）有光无光均可以（不需要光）      细胞质基质和线粒体
（5）X    X+Y

点评 本题属于信息题，主要考查了光呼吸和暗呼吸的有关知识，意在考查考生的分析能力、理解能力以及能够运用所学知识解决问题的能力，难度适中．