Question

【題目】圖甲表示在不同溫度條件下CO2濃度對某植物凈光合速率的影響；圖乙表示將該種植物葉片置于適宜的光照和溫度條件下，葉肉細胞中C5的相對含量隨細胞間隙CO2濃度的變化曲線。請回答下列有關問題：

（1）據甲圖可知，當CO2濃度為600μmol·L-1時，該植物葉肉細胞中能產生ATP的細胞器有______，當CO2濃度為200μmol·L-1、溫度28℃條件下，該植物凈光合速率為零，則該植物葉肉細胞中光合作用強度______呼吸作用強度（填“>”、“=”或“<”），在該CO2濃度時，20℃和15℃條件下該植物凈光合速率明顯大于28℃，原因可能是______。

（2）CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結合生成C3，據此推測，RuBP羧化酶分布在______中。圖乙中，A→B的變化是由于葉肉細胞吸收CO2速率______（填“增加”或“減少”），B→C保持穩(wěn)定的內因是受到______限制。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，綠色植物中RuBP羧化酶具有雙重活性，催化如下圖所示的兩個方向的反應，反應的相對速度取決于O2和CO2的相對濃度。

在葉綠體中，在RuBP羧化酶催化下C5與______反應，形成的______進入線粒體放出CO2，稱之為光呼吸。據圖推測，CO2濃度倍增可以使光合產物的積累增加，原因是______。

Answer 1

【答案】葉綠體、線粒體 > 實際光合速率都不高，而28℃時的呼吸速率很強 葉綠體基質 增加 RuBP羧化酶數量（濃度） O2 二碳化合物（C2） 高濃度CO2可減少光呼吸

【解析】

據圖分析，圖甲中實驗的自變量是CO2和溫度，因變量是凈光合呼吸速率；隨著CO2濃度的增加，在三種溫度下的凈光合速率都在一定范圍內逐漸增大；圖乙中，隨著細胞間隙CO2濃度的逐漸增加，葉肉細胞中C5的相對含量逐漸下降，最后區(qū)趨于穩(wěn)定。

（1）據甲圖可知，當CO2濃度為600μmol·L-1時，此時凈光合速率大于0，該植物葉肉細胞中能產生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體。當CO2濃度為200μmol·L-1、溫度28℃條件下，根據圖中顯示，該植物凈光合速率為零，即植物的總光合速率=植物的呼吸速率；但由于只有植物葉肉細胞中進行光合作用，因此植物葉肉細胞光合作用強度大于呼吸作用強度；在該CO2濃度下，15℃、20℃、28℃條件下植物的實際光合速率都不高，但28℃比15℃、20℃時的呼吸速率更高，因此20℃和15℃條件下該植物凈光合速率明顯大于28℃。

（2）CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結合生成C3，據此推測，RuBP羧化酶分布在葉綠體基質中。圖乙中，A→B段顯示，隨著細胞間隙CO2濃度的增加，葉肉細胞中C5的含量逐漸降低，說明C5與CO2結合生成C3的過程加快，細胞中生成的C3增多，在一定程度上促進了C3的還原過程，進而使葉肉細胞吸收CO2的速率增加；B→C段顯示，葉肉細胞中C5的含量不再隨著細胞間隙CO2濃度的增加而增加，說明此時葉片的凈光合速率等于呼吸速率，RuBP羧化酶量限制了光合速率。

（3）據圖可知，RuBP羧化酶的作用是催化C5與CO2結合形成C3，或者催化C5與O2結合形成C3和C2即光呼吸過程，后者中形成的C2進入線粒體反應后釋放出CO2，因此高濃度的CO2可減少光呼吸，導致光呼吸消耗的有機物減少，所以CO2濃度倍增可以使光合產物的積累增加。