Question

【題目】在綠色植物體內(nèi)存在一種RUBP羧化酶。該酶在CO2濃度較高時，催化C5與CO2反應(yīng)，生成C3化合物；在O2濃度較高時，催化C5與O2反應(yīng)，部分產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后轉(zhuǎn)移到線粒體中會產(chǎn)生CO2，我們把這一過程又稱為光呼吸（如圖所示）。

光呼吸會消耗光合作用過程中新形成的有機物，還能消耗細胞內(nèi)過多的ATP和還原劑[H]，以防止它們的積累影響細胞的正常代謝。為了與光呼吸相區(qū)別，研究人員把細胞通常進行的呼吸成為“暗呼吸”。請回答：

（1）RUBP羧化酶的存在場所為_____________________，它的催化作用機理是____________________。

（2）在較高CO2濃度環(huán)境中，RUBP羧化酶所催化反應(yīng)的產(chǎn)物是C3，該產(chǎn)物的還原還需要光反應(yīng)提供_______________。

（3）光呼吸會降低農(nóng)作物產(chǎn)量，但是在長期進化過程中卻被保留下來，那么光呼吸存在的意義可能是________________、_____________________等。

（4）夏季中午，水稻出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，有機物的積累速率明顯下降，其原因可能是因為葉片氣孔的大量關(guān)閉使CO2濃度下降進而導(dǎo)致______________________________________________________。（從兩個方面回答）

Answer 1

【答案】葉綠體基質(zhì) 降低反應(yīng)的活化能 ATP和[H] 防止光反應(yīng)積累過多的ATP和還原劑[H]影響細胞正常代謝；在CO2濃度低時補充光合作用所需的CO2；補充暗反應(yīng)需要的C3化合物 光合速率下降，有機物合成速率減慢 光呼吸增強有機物消耗加快

【解析】

光合作用分為兩個階段進行，在這兩個階段中，第一階段是直接需要光的稱為光反應(yīng)，第二階段不需要光直接參加，是二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑姆催^程稱為暗反應(yīng)。光合作用在葉綠體中進行，光反應(yīng)的場所位于類囊體膜，暗反應(yīng)的場所在葉綠體基質(zhì)。光反應(yīng)的發(fā)生需要葉綠體類囊體膜上的色素、酶參與。

（1）RUBP羧化酶是催化C5和CO2生成C3的酶，而該過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)。它的催化作用機理是降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)更容易發(fā)生。

（2）C3在ATP和[H]的作用下被還原為三碳糖，ATP和[H]是光反應(yīng)的產(chǎn)物。

（3）光呼吸是在O2濃度較高時，催化C5與O2反應(yīng)，部分產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后轉(zhuǎn)移到線粒體中會產(chǎn)生CO2，C5與O2結(jié)合降低了C5與CO2結(jié)合，從而降低農(nóng)作物產(chǎn)量，但是在長期進化過程中卻被保留下來，光呼吸存在的意義可能是防止光反應(yīng)積累過多的ATP和[H]影，進而影響細胞的正常代謝；在CO2濃度低時補充光合作用所需的CO2；補充暗反應(yīng)需要的C3化合物等。

（4）夏季中午，水稻出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，可能是葉片氣孔的大量關(guān)閉使CO2濃度下降，導(dǎo)致光合速率下降，有機物合成速率減慢；也可能光呼吸增強，有機物消耗加快，最終導(dǎo)致有機物的積累速率明顯下降。