Question

【題目】

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)植物在光照條件下，進(jìn)行光合作用的同時也能發(fā)生“光呼吸”作用。光呼吸是植物在光照和高氧條件下消耗氧氣，損耗能量，并且生成二氧化碳。RuBP（反應(yīng)物1，5-二磷酸核酮糖）和 Rubisco（催化劑1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶）有兩種作用，在光合作用中RuBP在 Rubisc催化下生成能量獲得碳素（卡爾文循環(huán)），在光呼吸中RuBP在Rubisco催化下也能消耗能量釋放碳素。具體過程如圖所示，請回答下列問題：

（1）光合作用的場所是______（細(xì)胞器）；暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)）發(fā)生在其______（部位）；暗反應(yīng)為光反應(yīng)的進(jìn)行提供______。

（2）據(jù)圖可知，光呼吸與光合作用都利用了______為原料，但光合作用在暗反應(yīng)階段實現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而光呼吸則將該物質(zhì)徹底氧化分解生成______。暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)）中，RuBP轉(zhuǎn)化成PGA的過程稱為______。

（3）有觀點指出，光呼吸的生理作用在于干旱天氣和過強(qiáng)光照下，因為溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉，______供應(yīng)減少，此時的光呼吸可以消耗光反應(yīng)階段生成較多的______，而光呼吸產(chǎn)生的CO2又可以作為暗反應(yīng)階段的原料，因此光呼吸對植物有重要的正面意義。

（4）下列有關(guān)“光呼吸”和“細(xì)胞有氧呼吸”的比較，其中正確的是______（多選）

A．“光呼吸”與“細(xì)胞有氧呼吸”一樣，都消耗了氧氣，釋放出二氧化碳

B．“光呼吸”發(fā)生在葉綠體中，而“細(xì)胞有氧呼吸”發(fā)生在線粒體中

C．“光呼吸”消耗ATP，而”細(xì)胞有氧呼吸”呼吸則產(chǎn)生ATP

D．“光呼吸”的發(fā)生必須要在有光的條件下，而“細(xì)胞有氧呼吸”則與光照條件無關(guān)

（5）分析如表，______遮光條件下植物積累的有機(jī)物最多，結(jié)合已學(xué)的生物學(xué)知識和圖中的信息，從兩個方面，解釋該條件下為什么比不遮光條件下的積累的有機(jī)物多？______。

遮光比例（%）	葉綠素含量（mg/g）	凈光合速率（μmoL m-2s-1）	植株干重（g）
0	2.1	8.0	7.5
10	2.3	9.6	9.9
30	2.4	8.9	9.2
50	2.6	5.0	7.2
70	2.9	2.7	4.8
90	3.0	0	3.2

Answer 1

【答案】】葉綠體 葉綠體基質(zhì) ADP、Pi和NADP+ C5 CO2 二氧化碳的固定 二氧化碳 NADPH和ATP ACD 10% 適當(dāng)遮光可以提高葉綠素的含量增強(qiáng)光合作用強(qiáng)度，同時可以抑制光呼吸而提高光合作用強(qiáng)度

【解析】

據(jù)圖圖示表示光合作用暗反應(yīng)和光呼吸的過程，光呼吸需要用到C5為原料，光合作用在暗反應(yīng)階段又生成了C5化合物，實現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而且光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解成CO2．光呼吸消耗氧氣，生成二氧化碳，消耗NADPH和ATP。

（1）綠色植物光合作用的場所是葉綠體，光合作用的暗反應(yīng)階段發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，光合作用的暗反應(yīng)階段可以為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+。

（2）據(jù)圖分析可知，光呼吸與光合作用都以RuBP（或C5）為原料。在光合作用的暗反應(yīng)階段可以實現(xiàn)五碳化合物的再生，圖中光呼吸最終將五碳化合物徹底氧化分解生成CO2．暗反應(yīng)（卡爾文循環(huán)）中，RuBP轉(zhuǎn)化成PGA的過程稱為二氧化碳的固定。

（3）據(jù)圖分析可知，當(dāng)CO2供應(yīng)不足葉綠體內(nèi)通常會積累NADPH和ATP，對葉綠體造成傷害，而“光呼吸”作用可以消耗多余的NADPH和ATP。

（4）看圖可知：“光呼吸”消耗了氧氣，釋放出二氧化碳，A正確；“光呼吸”第一階段反應(yīng)發(fā)生在葉綠體中，而細(xì)胞呼吸第一階段反應(yīng)發(fā)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，B錯誤；看圖可知“光呼吸”消耗ATP和NADPH，而細(xì)胞呼吸則產(chǎn)生ATP，C正確；根據(jù)題干信息“光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程。”“光呼吸”的發(fā)生必須要在有光的條件下，而“細(xì)胞呼吸”則與光照條件無關(guān)，D正確。 故選ACD。

（5）據(jù)表分析可知，表格中的10%遮光條件下光合速率和植物干重均為最大值，故積累的有機(jī)物最多。原因可能是適當(dāng)遮光可以提高葉綠素的含量增強(qiáng)光合作用強(qiáng)度，同時可以抑制光呼吸而提高光合作用強(qiáng)度。