光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過(guò)程稱為光呼吸，其過(guò)程如圖所示。科學(xué)家采用基因工程獲得了酶A缺陷型的水稻突變株，在不同條件下檢測(cè)突變株與野生型水稻植株的生長(zhǎng)情況與物質(zhì)含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。請(qǐng)回答：
| 條件 | 0.5%CO2 | 0.03%CO2 | 0.03%CO2 | 0.03%CO2 |
| 指標(biāo) | 平均株高/cm | 平均株高/cm | 乙醇酸含量/（μg?g-1葉重） | 乙醛酸含量/（μg?g-1葉重） |
| 突變株 | 42 | 24 | 1137 | 1 |
| 野生型 | 43 | 42 | 1 | 1 |
黃
黃
色。用紙層析法分離光合色素時(shí)，因四種色素隨層析液在濾紙上的移動(dòng)速率不同而出現(xiàn)色素帶分層的現(xiàn)象。若用不同波長(zhǎng)的光照射葉綠素a的提取液，測(cè)量并計(jì)算葉綠素a對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收率，可繪制出該色素的吸收光譜，其中在 紅光和藍(lán)紫光
紅光和藍(lán)紫光
區(qū)明顯偏暗。（2）產(chǎn)生乙醇酸的場(chǎng)所是
葉綠體基質(zhì)
葉綠體基質(zhì)
。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)酶A的功能是 催化乙醇酸生成乙醛酸
催化乙醇酸生成乙醛酸
。（3）用電子顯微鏡可觀察到葉綠體內(nèi)有一些被稱為“脂質(zhì)倉(cāng)庫(kù)”的顆粒，其體積隨葉綠體的生長(zhǎng)而逐漸變小，可能的原因是其中的脂質(zhì)參與構(gòu)成葉綠體中的膜結(jié)構(gòu)。正常情況下，植物葉片的光合產(chǎn)物不會(huì)全部運(yùn)輸?shù)狡渌课?，留在植物葉片內(nèi)的光合產(chǎn)物的去向有
用于葉片自身的細(xì)胞呼吸，為新陳代謝提供能量；用于葉片自身的生長(zhǎng)發(fā)育
用于葉片自身的細(xì)胞呼吸，為新陳代謝提供能量；用于葉片自身的生長(zhǎng)發(fā)育
。（4）大氣中CO2含量約為0.03%，根據(jù)題干信息，分析自然狀態(tài)下突變株長(zhǎng)勢(shì)不如野生型的原因是
因酶A缺陷，乙醇酸無(wú)法轉(zhuǎn)變?yōu)镃3，C5生成受阻；而自然狀態(tài)下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機(jī)物較少，長(zhǎng)勢(shì)不如野生型
因酶A缺陷，乙醇酸無(wú)法轉(zhuǎn)變?yōu)镃3，C5生成受阻；而自然狀態(tài)下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機(jī)物較少，長(zhǎng)勢(shì)不如野生型
，而自然狀態(tài)下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機(jī)物較少，長(zhǎng)勢(shì)不如野生型。（5）水稻光呼吸過(guò)程需要額外消耗能量，降低凈光合效率，但在進(jìn)化過(guò)程中得以長(zhǎng)期保留，其對(duì)植物的意義消耗過(guò)剩的ATP和NADPH，減少對(duì)細(xì)胞的損害，同時(shí)還可以補(bǔ)充
CO2
CO2
。【答案】黃；紅光和藍(lán)紫光；葉綠體基質(zhì)；催化乙醇酸生成乙醛酸；用于葉片自身的細(xì)胞呼吸，為新陳代謝提供能量；用于葉片自身的生長(zhǎng)發(fā)育；因酶A缺陷，乙醇酸無(wú)法轉(zhuǎn)變?yōu)镃3，C5生成受阻；而自然狀態(tài)下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機(jī)物較少，長(zhǎng)勢(shì)不如野生型；CO2
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/9/24 4:0:9組卷：9引用：2難度：0.6
相似題
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1．研究發(fā)現(xiàn)，Rubisco酶是綠色植物細(xì)胞中含量最豐富的蛋白質(zhì)，由核基因控制合成的小亞基和葉綠體基因控制合成的大亞基組成，功能上屬于雙功能酶。當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；當(dāng)O2濃度較高時(shí)，該酶卻錯(cuò)誤的催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中生成CO2，這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）Rubisco酶在細(xì)胞的中的核糖體上合成。在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化的反應(yīng)產(chǎn)物是，其發(fā)揮作用的場(chǎng)所是。
（2）當(dāng)胞間CO2與O2濃度的比值減小時(shí)，有利于植物進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用有機(jī)物的積累。請(qǐng)從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯(cuò)誤反應(yīng)，光合植物創(chuàng)造了多種高代價(jià)的補(bǔ)救機(jī)制，如有的細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊蛋白質(zhì)微室，將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制形成的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：50引用：5難度：0.6 -
2．光呼吸可使水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%，造成減產(chǎn)。
光呼吸現(xiàn)象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個(gè)雙功能的酶，具有催化羧化反應(yīng)和加氧反應(yīng)兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時(shí)，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）與進(jìn)入葉綠體的CO2結(jié)合，經(jīng)Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），進(jìn)行光合作用；當(dāng)CO2濃度低而O2濃度高時(shí)，RuBP與O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG（2-磷酸乙醇酸，C2），后者在相關(guān)酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通過(guò)光呼吸代謝循環(huán)合成PGA，重新加入卡爾文循環(huán)，而1/4的PG則以CO2的形式釋放，具體過(guò)程如圖1所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在紅光照射條件下，參與光反應(yīng)的主要色素是；據(jù)圖1可推知，Rubisco酶主要分布在葉綠體基質(zhì)中，催化CO2與C5結(jié)合，生成2分子C3，影響該反應(yīng)的內(nèi)部因素有（寫出2點(diǎn)即可）。在光照條件下，Rubisco酶可以催化RuBP與CO2生成PGA，再利用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH將其還原，也可以催化RuBP與O2反應(yīng)；推測(cè)O2與CO2比值時(shí)，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）從圖1看出，正常光合作用的葉片，突然停止光照后葉片會(huì)出現(xiàn)快速釋放CO2的現(xiàn)象（CO2猝發(fā)），試解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：。從能量代謝分析，光呼吸與有氧呼吸最大的區(qū)別是。
（3）水稻、小麥屬于C3植物，而高粱、玉米屬于C4植物，其特有的C4途徑如圖2所示。根據(jù)圖2中信息推測(cè)，PEP羧化酶比Rubisco酶對(duì)CO2的親和力。葉肉細(xì)胞包圍在維管束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)C4植物光呼吸比C3植物的。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：3難度：0.5 -
3．如圖是某植物葉肉細(xì)胞的部分生理過(guò)程示意圖。已知該植物葉肉細(xì)胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過(guò)程①，也能催化過(guò)程②，可同時(shí)進(jìn)行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高，CO2濃度低時(shí)，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個(gè)C3、1個(gè)C2，2個(gè)C2在線粒體等結(jié)構(gòu)中再經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化形成1個(gè)C3、1個(gè)CO2，C3再進(jìn)入卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）圖中，過(guò)程②發(fā)生的場(chǎng)所是。
（2）該植物葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的糖類物質(zhì)，在氧氣充足的條件下，可被氧化為（填物質(zhì)名稱）后進(jìn)入線粒體，繼而在（填場(chǎng)所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據(jù)圖推測(cè)，當(dāng)CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時(shí)，有利于水稻進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用中有機(jī)物的積累，從C5的角度分析，其原因是。
（4）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在一些藍(lán)藻中存在CO2濃縮機(jī)制：藍(lán)藻中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：1難度：0.7
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