Question

7．光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和$\frac{{O}_{2}}{C{O}_{2}}$值異常情況下發(fā)生的一個(gè)生理過(guò)程，該過(guò)程借助葉綠體、線(xiàn)粒體等多種細(xì)胞器共同完成（如圖1所示），是光合作用伴隨的一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)．表1是研究人員對(duì)某植物在不同環(huán)境條件下氧氣的吸收量和釋放量進(jìn)行測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
表一  某植物在不同環(huán)境條件下氧氣的吸收量和釋放量

溫度/O2變化量（mg/h）/光照強(qiáng)度（klx）	0	5	10
10	-0.5	+3.0	+4.0
20	-1	+2.0	+5.0

（1）據(jù)圖1可知，光呼吸與光合作用都利用了五碳化合物（C-C-C-C-C或C₅）為原料，但光合作用在暗反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解并產(chǎn)生CO₂．
（2）有觀(guān)點(diǎn)指出，光呼吸的生理作用在于干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，因?yàn)闇囟群芨�，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉，CO₂供應(yīng)減少．此時(shí)的光呼吸可以消耗光反應(yīng)階段生成的多余的[H]和ATP，而光呼吸產(chǎn)生的CO₂又可以作為暗反應(yīng)階段的原料，因此光呼吸對(duì)植物有重要的正面意義．
（3）“Rubisco”是一種酶的名稱(chēng)，這種酶既能催化物質(zhì)“C-C-C-C-C”和 O₂反應(yīng)，也能催化物質(zhì)“C-C-C-C-C”和CO₂反應(yīng)，推測(cè)$\frac{{O}_{2}}{C{O}_{2}}$值高（高、低）時(shí)利于光呼吸而不利于光合作用．
（4）據(jù)表1分析，該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度和光照強(qiáng)度．若將該植物在10℃、10klx光照4.8小時(shí)后，轉(zhuǎn)入20℃黑暗環(huán)境19.2小時(shí)，氧氣的積累量為0mg．
（5）研究人員還對(duì)玉米幼苗進(jìn)行了探究，將玉米幼苗置于密閉玻璃罩內(nèi)，在黑暗條件下，罩內(nèi)CO₂含量每小時(shí)增加了25mg；在充足光照條件下，罩內(nèi)CO₂含量每小時(shí)減少了50mg．據(jù)測(cè)定，上述光照條件下，光合作用每小時(shí)共合成葡萄糖 60mg．若呼吸作用的底物和光合作用的產(chǎn)物均為葡萄糖，則該植物在光照條件下呼吸作用每小時(shí)產(chǎn)生CO₂為38 mg．

Answer 1

分析 植物的光合作用原理是在葉綠體里利用光能把二氧化碳和水合成有機(jī)物并放出氧氣，同時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在制造的有機(jī)物里，光合作用又分為光反應(yīng)合暗反應(yīng)，光反應(yīng)的物質(zhì)變化有水的光解和ATP的合成，暗反應(yīng)的物質(zhì)變化為二氧化碳的固定和三碳化合物的還原，影響光合作用的環(huán)境因素有溫度、二氧化碳濃度及光照強(qiáng)度，據(jù)此解答．

解答 解：（1）據(jù)圖可知，光呼吸與光合作用都利用了C-C-C-C-C為原料，但光合作用在暗反應(yīng)階段重新生成了C₅，而光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解并產(chǎn)生CO₂．
（2）據(jù)圖可知，光呼吸能把C₅分解成C-C-C提供給暗反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生的CO₂也提供給暗反應(yīng)；由于光呼吸是一個(gè)耗能反應(yīng)，可以把光反應(yīng)產(chǎn)生的多余的[H]和ATP消耗掉，很好地減緩了干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，因?yàn)闇囟群芨�，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉，光合作用過(guò)程中的二氧化碳供應(yīng)減少，所導(dǎo)致的光合作用減弱現(xiàn)象，對(duì)植物有重要的正面意義．
（3）圖中，$\frac{{O}_{2}}{C{O}_{2}}$值高時(shí)，C-C-C-C-C的主要反應(yīng)去向是光呼吸，因而有利于光呼吸而不利于光合作用．
（4）據(jù)表分析，該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度和光照強(qiáng)度，因變量是氧氣的變化量．在10℃、10klx光照4.8小時(shí)后，轉(zhuǎn)人20℃黑暗環(huán)境19.2小時(shí)，氧氣變化量為4.8×4.0-19.2×1.0=0，
（5）由題意知，光照條件下，光合作用每小時(shí)共合成葡萄糖60mg，因此該植物在該光照條件下通過(guò)光合作用每小時(shí)共消耗CO₂是6×44×60÷180=88mg；由于該時(shí)間內(nèi)罩內(nèi)CO₂含量每小時(shí)減少了50mg，因此有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳為88-50=38mg．
故答案為：
（1）五碳化合物（C-C-C-C-C或C₅）   CO₂
（2）CO₂ [H]和ATP    CO₂
（3）高
（4）溫度和光照強(qiáng)度    0
（5）38

點(diǎn)評(píng) 本題考查光合作用和光呼吸的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生能理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力．題目有一定的難度．