Question

【題目】陽光穿過上層植物空隙形成的光斑會隨太陽的運動而移動。植物的葉綠體內有一種 Rubisco酶，該酶在CO2濃度較高時催化C3與CO2反應完成光合作用。下圖為密閉大棚中紅薯葉在人工光斑照射前后吸收CO2和釋放O2的情況。請分析回答下列有關問題：

(1)如圖所示，a、b、c、d四個點中，大棚內O2濃度最高的是___________點。

(2)據題分析可推測 Rubisco酶的存在場所應為葉綠體的______________________。據圖可知，光斑移開后，O2的釋放速率立刻下降，說明O2是在___________階段產生的；而CO2吸收速率延續了一段時間后才下降，原因是“光斑”照射期間積累的___________還可供暗反應持續一段時間。

(3)一般來說，在相同時間和強度的光照條件下，一定頻率的光照和黑暗交替比持續光照的光合效率(一定光照強度下所能引起的光合作用反應的多少，如O2釋放量或CO2吸收量)高，原因是_______________________________________________________。

(4)研究還表明，在O2濃度較高時， Rubisco酶會催化C3與O2反應，光合作用產物經一系列變化后轉移到線粒體中氧化分解產生CO2，這種植物在光下吸收O2產生CO2的現象稱為光呼吸。有人認為光呼吸是有害的不利于作物增產，理由是______________________________。

Answer 1

【答案】d 基質 光反應 ATP和[H] 光照與黑暗交替時，光反應產生的ATP和[H]能及時利用和再生，從而提高了光合作用中CO2的吸收量 光呼吸會降低有機物的積累量

【解析】

根據題意分析，植物的Rubisco酶具有兩方面的作用：當CO2濃度較高時，該酶催化C5與CO2反應，生成C3，C3在ATP和[H]的作用下完成光合作用；當O2濃度較高時，該酶催化C5與O2反應，產物經一系列變化后到線粒體中會產生CO2，這種植物在光下吸收O2產生CO2的現象稱為光呼吸。

（1）由于a、b、c、d四個點中，氧氣釋放速率均大于0，所以環境中氧氣濃度在此時間段內是不斷升高的，故四個點中，d點時大棚內O2濃度最高。

（2）根據“Rubisco酶在CO2濃度較高時催化C3與CO2反應完成光合作用”可知，Rubisco酶的存在場所應為葉綠體的基質。據圖可知，光斑移開后，即光照強度減弱，O2的釋放速率立刻下降，說明O2是在光反應階段產生的；而CO2吸收速率延續了一段時間后才下降，原因是“光斑”照射期間積累的ATP和[H]還可供暗反應持續一段時間。

（3）持續光照的條件下光反應產生的大量的[H]和ATP不能及時被暗反應消耗，暗反應限制了光合作用的速率，降低了對光能的利用率。而一定頻率的光照和黑暗交替條件下，光反應產生的ATP和[H]能及時利用和再生，從而提高了光合作用中CO2的吸收量。故一般情況下，在相同時間和強度的光照條件下，一定頻率的光照和黑暗交替比持續光照的光合效率高。

（4）光呼吸是指在O2濃度較高時，Rubisco酶會催化C3與O2反應，光合作用產物經一系列變化后轉移到線粒體中被氧化分解產生CO2，即光呼吸的存在會降低有機物的積累量，所以可認為光呼吸不利于作物增產。