Question

【題目】圖甲表示在不同溫度條件下CO2濃度對(duì)某植物凈光合速率的影響；圖乙表示將該種植物葉片置于適宜的光照和溫度條件下，葉肉細(xì)胞中C5的相對(duì)含量隨細(xì)胞間隙CO2濃度的變化曲線。請(qǐng)回答下列有關(guān)問題：

（1）據(jù)甲圖可知，當(dāng)CO2濃度為600μmol·L-1時(shí)，該植物葉肉細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有______，當(dāng)CO2濃度為200μmol·L-1、溫度28℃條件下，該植物凈光合速率為零，則該植物葉肉細(xì)胞中光合作用強(qiáng)度______呼吸作用強(qiáng)度（填“>”、“=”或“<”），在該CO2濃度時(shí)，20℃和15℃條件下該植物凈光合速率明顯大于28℃，原因可能是______。

（2）CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結(jié)合生成C3，據(jù)此推測(cè)，RuBP羧化酶分布在______中。圖乙中，A→B的變化是由于葉肉細(xì)胞吸收CO2速率______（填“增加”或“減少”），B→C保持穩(wěn)定的內(nèi)因是受到______限制。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，綠色植物中RuBP羧化酶具有雙重活性，催化如下圖所示的兩個(gè)方向的反應(yīng)，反應(yīng)的相對(duì)速度取決于O2和CO2的相對(duì)濃度。

在葉綠體中，在RuBP羧化酶催化下C5與______反應(yīng)，形成的______進(jìn)入線粒體放出CO2，稱之為光呼吸。據(jù)圖推測(cè)，CO2濃度倍增可以使光合產(chǎn)物的積累增加，原因是______。

Answer 1

【答案】葉綠體、線粒體 > 實(shí)際光合速率都不高，而28℃時(shí)的呼吸速率很強(qiáng) 葉綠體基質(zhì) 增加 RuBP羧化酶數(shù)量（濃度） O2 二碳化合物（C2） 高濃度CO2可減少光呼吸

【解析】

據(jù)圖分析，圖甲中實(shí)驗(yàn)的自變量是CO2和溫度，因變量是凈光合呼吸速率；隨著CO2濃度的增加，在三種溫度下的凈光合速率都在一定范圍內(nèi)逐漸增大；圖乙中，隨著細(xì)胞間隙CO2濃度的逐漸增加，葉肉細(xì)胞中C5的相對(duì)含量逐漸下降，最后區(qū)趨于穩(wěn)定。

（1）據(jù)甲圖可知，當(dāng)CO2濃度為600μmol·L-1時(shí)，此時(shí)凈光合速率大于0，該植物葉肉細(xì)胞中能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有線粒體和葉綠體。當(dāng)CO2濃度為200μmol·L-1、溫度28℃條件下，根據(jù)圖中顯示，該植物凈光合速率為零，即植物的總光合速率=植物的呼吸速率；但由于只有植物葉肉細(xì)胞中進(jìn)行光合作用，因此植物葉肉細(xì)胞光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度；在該CO2濃度下，15℃、20℃、28℃條件下植物的實(shí)際光合速率都不高，但28℃比15℃、20℃時(shí)的呼吸速率更高，因此20℃和15℃條件下該植物凈光合速率明顯大于28℃。

（2）CO2在RuBP羧化酶作用下與C5結(jié)合生成C3，據(jù)此推測(cè)，RuBP羧化酶分布在葉綠體基質(zhì)中。圖乙中，A→B段顯示，隨著細(xì)胞間隙CO2濃度的增加，葉肉細(xì)胞中C5的含量逐漸降低，說(shuō)明C5與CO2結(jié)合生成C3的過程加快，細(xì)胞中生成的C3增多，在一定程度上促進(jìn)了C3的還原過程，進(jìn)而使葉肉細(xì)胞吸收CO2的速率增加；B→C段顯示，葉肉細(xì)胞中C5的含量不再隨著細(xì)胞間隙CO2濃度的增加而增加，說(shuō)明此時(shí)葉片的凈光合速率等于呼吸速率，RuBP羧化酶量限制了光合速率。

（3）據(jù)圖可知，RuBP羧化酶的作用是催化C5與CO2結(jié)合形成C3，或者催化C5與O2結(jié)合形成C3和C2即光呼吸過程，后者中形成的C2進(jìn)入線粒體反應(yīng)后釋放出CO2，因此高濃度的CO2可減少光呼吸，導(dǎo)致光呼吸消耗的有機(jī)物減少，所以CO2濃度倍增可以使光合產(chǎn)物的積累增加。