RuBisCo是普遍分布于玉米、大豆等作物葉綠體中的一種雙功能酶，它既是光呼吸中不可缺少的加氧酶，也是卡爾文循環(huán)中固定CO2最關(guān)鍵的羧化酶。在較強(qiáng)光照下，RuBi-sCo以五碳化合物（RuBP）為底物，在CO2/O2值高時，使RuBP結(jié)合CO2發(fā)生羧化；在CO2/O2值低時，使RuBP結(jié)合O2發(fā)生氧化產(chǎn)生光呼吸，具體過程如圖所示。
（1）RuBisCo在葉綠體中存在的具體部位是葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)。從物質(zhì)變化的角度看，光呼吸和有氧呼吸的共同點(diǎn)是消耗O2，產(chǎn)生CO2消耗O2，產(chǎn)生CO2。
（2）在適宜光照條件下，給玉米幼苗提供適量18O2一段時間后，檢測發(fā)現(xiàn)幼苗體內(nèi)出現(xiàn)了含18O2的葡萄糖。此過程中18O2轉(zhuǎn)移到葡萄糖的途徑為18O2在有氧呼吸的第三階段與[H]結(jié)合產(chǎn)生H182O，然后H182O在有氧呼吸的第二階段與丙酮酸反應(yīng)產(chǎn)生C18O2，C18O2參與光合作用的暗反應(yīng)合成含有18O的葡萄糖18O2在有氧呼吸的第三階段與[H]結(jié)合產(chǎn)生H182O，然后H182O在有氧呼吸的第二階段與丙酮酸反應(yīng)產(chǎn)生C18O2，C18O2參與光合作用的暗反應(yīng)合成含有18O的葡萄糖（結(jié)合生理過程用文字表述）。
（3）在天氣晴朗、氣候干燥的中午，大豆葉肉細(xì)胞中光呼吸的強(qiáng)度較通常條件下會明顯升高升高（填“升高”或“降低”）。光呼吸的存在會明顯降低作物產(chǎn)量，原因是光呼吸消耗參與暗反應(yīng)的ATP、[H]和RuBP，使暗反應(yīng)速率減慢，從而使光合作用合成有機(jī)物減少光呼吸消耗參與暗反應(yīng)的ATP、[H]和RuBP，使暗反應(yīng)速率減慢，從而使光合作用合成有機(jī)物減少。
（4）人為地增加環(huán)境中的CO2CO2濃度，既可提高作物產(chǎn)量，又可抑制光呼吸，但長時間抑制光呼吸會導(dǎo)致作物不能正常生長。近來研究表明，光呼吸是植物在長期進(jìn)化過程中適應(yīng)環(huán)境變化、提高抗逆性而形成的一條代謝途徑。據(jù)圖推測，光呼吸提高抗逆性的作用機(jī)理是光呼吸消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的過多[H]和ATP等，防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞造成損害（或光呼吸為光合作用提供CO2）光呼吸消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的過多[H]和ATP等，防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞造成損害（或光呼吸為光合作用提供CO2）。
【答案】葉綠體基質(zhì)；消耗O2，產(chǎn)生CO2；18O2在有氧呼吸的第三階段與[H]結(jié)合產(chǎn)生H182O，然后H182O在有氧呼吸的第二階段與丙酮酸反應(yīng)產(chǎn)生C18O2，C18O2參與光合作用的暗反應(yīng)合成含有18O的葡萄糖；升高；光呼吸消耗參與暗反應(yīng)的ATP、[H]和RuBP，使暗反應(yīng)速率減慢，從而使光合作用合成有機(jī)物減少；CO2；光呼吸消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的過多[H]和ATP等，防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞造成損害（或光呼吸為光合作用提供CO2）
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：20引用：5難度：0.7
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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，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；當(dāng)O2濃度較高時，該酶卻錯誤的催化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?；卮鹣铝袉栴}：
（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)揮作用的場所是。
（2）當(dāng)胞間CO2與O2濃度的比值減小時，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。請從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯誤反應(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，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，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，具體過程如圖1所示。請回答下列問題：
（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O2與CO2比值時，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，PEP羧化酶比Rubisco酶對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酶既能催化過程①，也能催化過程②，可同時進(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，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個C3、1個C2，2個C2在線粒體等結(jié)構(gòu)中再經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化形成1個C3、1個CO2，C3再進(jìn)入卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}：
（1）圖中，過程②發(fā)生的場所是。
（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（填場所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據(jù)圖推測，當(dāng)CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時，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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