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試題詳情
科研人員利用紅外線CO2分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)煙草、大豆等作物的葉照光后移至黑暗環(huán)境，短時(shí)間內(nèi)（約1分鐘）出現(xiàn)CO2釋放量急劇增高的現(xiàn)象，隨后釋放量減少至與黑暗環(huán)境一致，由此提出，植物的葉肉細(xì)胞在光下必有一個(gè)與呼吸作用不同的生理過程。這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸，是一種借助葉綠體、線粒體等多種細(xì)胞器共同完成的消耗能量的反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，植物的Rubisco酶具有“兩面性”，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。有數(shù)據(jù)表明，植物體在低濃度CO2情況下，葉綠體內(nèi)NADPHNADP+比值較高，會(huì)導(dǎo)致更多自由基生成，使葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能受到損傷。請(qǐng)回答下列問題：
（1）Rubisco是一種存在于葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)的酶，在光照條件下，可以催化C5與CO2生成C3，再利用光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]（[H]、ATP）[H]（[H]、ATP）將其還原；也可以催化C5與O2反應(yīng)，推測(cè)O2與CO2比值高高時(shí)，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）比較細(xì)胞呼吸和光呼吸的區(qū)別，寫出你進(jìn)行比較的角度（至少寫出兩個(gè)方面）反應(yīng)場(chǎng)所，反應(yīng)條件，能量狀況反應(yīng)場(chǎng)所，反應(yīng)條件，能量狀況。結(jié)合本文內(nèi)容提出光呼吸對(duì)植物體的意義光呼吸可減少自由基的形成，對(duì)植物有保護(hù)作用；光呼吸過程產(chǎn)生的CO2可保持CO2濃度低時(shí)暗反應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)等光呼吸可減少自由基的形成，對(duì)植物有保護(hù)作用；光呼吸過程產(chǎn)生的CO2可保持CO2濃度低時(shí)暗反應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)等。
（3）請(qǐng)寫出驗(yàn)證某植物存在光呼吸現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)思路：在適宜條件下先測(cè)定光照時(shí)該植物CO2吸收速率，一段時(shí)間后對(duì)該植物進(jìn)行遮光（完全黑暗）處理，遮光后每10秒測(cè)定一次CO2釋放速率（或短時(shí)間內(nèi)多次測(cè)定CO2釋放速率），直到CO2釋放速率不變
預(yù)期結(jié)果：光照時(shí)植物表現(xiàn)為吸收CO2，遮光后CO2釋放速率急劇增加，隨后CO2釋放速率逐漸減少，最后CO2釋放速率不變設(shè)計(jì)思路：在適宜條件下先測(cè)定光照時(shí)該植物CO2吸收速率，一段時(shí)間后對(duì)該植物進(jìn)行遮光（完全黑暗）處理，遮光后每10秒測(cè)定一次CO2釋放速率（或短時(shí)間內(nèi)多次測(cè)定CO2釋放速率），直到CO2釋放速率不變
預(yù)期結(jié)果：光照時(shí)植物表現(xiàn)為吸收CO2，遮光后CO2釋放速率急劇增加，隨后CO2釋放速率逐漸減少，最后CO2釋放速率不變。
NADPH
NAD
P
+
預(yù)期結(jié)果：光照時(shí)植物表現(xiàn)為吸收CO2，遮光后CO2釋放速率急劇增加，隨后CO2釋放速率逐漸減少，最后CO2釋放速率不變
預(yù)期結(jié)果：光照時(shí)植物表現(xiàn)為吸收CO2，遮光后CO2釋放速率急劇增加，隨后CO2釋放速率逐漸減少，最后CO2釋放速率不變
【考點(diǎn)】光合作用原理——光反應(yīng)、暗反應(yīng)及其區(qū)別與聯(lián)系．
【答案】葉綠體基質(zhì)；[H]（[H]、ATP）；高；反應(yīng)場(chǎng)所，反應(yīng)條件，能量狀況；光呼吸可減少自由基的形成，對(duì)植物有保護(hù)作用；光呼吸過程產(chǎn)生的CO2可保持CO2濃度低時(shí)暗反應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)等；設(shè)計(jì)思路：在適宜條件下先測(cè)定光照時(shí)該植物CO2吸收速率，一段時(shí)間后對(duì)該植物進(jìn)行遮光（完全黑暗）處理，遮光后每10秒測(cè)定一次CO2釋放速率（或短時(shí)間內(nèi)多次測(cè)定CO2釋放速率），直到CO2釋放速率不變
預(yù)期結(jié)果：光照時(shí)植物表現(xiàn)為吸收CO2，遮光后CO2釋放速率急劇增加，隨后CO2釋放速率逐漸減少，最后CO2釋放速率不變
預(yù)期結(jié)果：光照時(shí)植物表現(xiàn)為吸收CO2，遮光后CO2釋放速率急劇增加，隨后CO2釋放速率逐漸減少，最后CO2釋放速率不變
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：20引用：1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(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(qǐng)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(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(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)?；卮鹣铝袉栴}：
（1）圖中，過程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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