【題目】閱讀下面的材料,完成(1)~(4)題。

20世紀(jì)60年代,科研人員利用紅外線CO2分析技術(shù)研究煙草、大豆等作物的光合動態(tài),發(fā)現(xiàn)這些作物的葉照光后移至黑暗環(huán)境,短時間內(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。由此科研人員提出,植物的葉肉細(xì)胞在光下必有一個與呼吸作用不同的生理過程,即在光照下葉肉細(xì)胞吸收O2,釋放CO2。由于這種反應(yīng)需葉綠體參與,并與光合作用同時發(fā)生,故稱光呼吸。

光呼吸過程簡圖

光呼吸現(xiàn)象存在的根本原因在于Rubisco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CO2O2的濃度。當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時,RuBP1,5-二磷酸核酮糖,C5)與進(jìn)入葉綠體的CO2結(jié)合,經(jīng)此酶催化生成2分子的PGA3-磷酸甘油酸,C3),進(jìn)行光合作用;反之,RuBPO2在此酶催化下生成1分子PGA1分子PG2-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),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/ 4PG則以CO2的形式釋放。

有人認(rèn)為光呼吸將植物體已固定的CO2又釋放出來,而CO2重新利用又需要消耗ATP[H],因此認(rèn)為光呼吸是地球上最浪費能源的一個過程,限制了作物產(chǎn)量。

近年來,科研人員發(fā)現(xiàn)若較長時間或較大程度的抑制光呼吸,植物均不能正常生長甚至死亡。有數(shù)據(jù)表明PG是葉片中的一種有害產(chǎn)物,其合成與Rubisco具有羧化和加氧反應(yīng)的特性有關(guān),而光呼吸可清除PG。同時植物體在低濃度CO2情況下,葉綠體內(nèi)NADPH/NADP+比值較高,會導(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。光呼吸可使CO2 不斷釋放,并在葉綠體中重新被固定,有助于降低自由基的形成,從而起保護(hù)作用。

1Rubisco是一種存在于_____的酶,在光照條件下,可以催化RuBPCO2生成PGA,再利用光反應(yīng)產(chǎn)生的____將其還原;也可以催化RuBPO2反應(yīng),推測O2CO2比值______時,有利于光呼吸而不利于光合作用。通過光呼吸可以將Rubisco催化產(chǎn)生PG______(用比值表示)的碳重新利用,從而將光呼吸所造成的負(fù)面效應(yīng)最小化。

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(至少寫出三個方面)__________

3)請寫出驗證植物存在光呼吸現(xiàn)象的實驗設(shè)計思路,并將預(yù)期實驗結(jié)果繪制在給定的坐標(biāo)系中。_______。

4)請結(jié)合本文內(nèi)容,提出光呼吸對植物體的重要意義。__________

【答案】葉綠體基質(zhì) [H] 3/4 對光的要求、進(jìn)行部位、底物、產(chǎn)物、能量狀況、反應(yīng)條件 在適宜條件下先測定光照時吸收CO2速率,一段時間后對植物進(jìn)行遮光(完全黑暗)處理,遮光后每10秒測定一次CO2釋放速率,直到CO2釋放速率不變。 光呼吸對植物有保護(hù)作用(如減少自由基產(chǎn)生、減少乙醇酸對細(xì)胞有毒害作用等);光呼吸過程產(chǎn)生的甘氨酸和絲氨酸也可為蛋白質(zhì)合成提供部分原料;光呼吸過程產(chǎn)生的CO2保持CO2缺少時卡爾文循環(huán)的運轉(zhuǎn)等。

【解析】

題圖分析:圖示表示光合作用的暗反應(yīng)和光呼吸的過程,光呼吸需要C5為原料,光合作用在暗反應(yīng)階段又生成了C5化合物,實現(xiàn)了該物質(zhì)的再生,而且光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解成二氧化碳,光呼吸消耗了氧氣,生成了二氧化碳,消耗了NADPH和ATP。

(1)Rubisco是一種存在于葉綠體基質(zhì)的酶,在光照條件下,可以催化RuBP與CO2生成PGA,再利用光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]將其還原;也可以催化RuBP與O2反應(yīng),推測O2與CO2比值高時,有利于光呼吸而不利于光合作用。通過光呼吸可以將Rubisco催化產(chǎn)生PG中3/4用比值表示)的碳重新利用,從而將光呼吸所造成的負(fù)面效應(yīng)最小化。

(2)比較細(xì)胞呼吸和光呼吸的區(qū)別有:

對光的要求:光呼吸需要光,而細(xì)胞呼吸對光沒有要求。

進(jìn)行部位:光呼吸在葉綠體中進(jìn)行,細(xì)胞呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中進(jìn)行。

底物:光呼吸的底物是C5化合物,細(xì)胞呼吸的底物是葡萄糖等有機物。

產(chǎn)物:光呼吸的產(chǎn)物為二氧化碳,細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物是二氧化碳和水。

消耗能量狀況:光呼吸消耗能量ATP,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量ATP。

(3)驗證植物存在光呼吸現(xiàn)象的實驗,可根據(jù)題干信息;科學(xué)工作者對光呼吸的發(fā)現(xiàn)和思考過程來設(shè)計實驗,根據(jù)光呼吸的條件和表現(xiàn)來設(shè)計實驗。

在適宜條件下先測定光照時吸收CO2速率,一段時間后對植物進(jìn)行遮光(完全黑暗)處理,遮光后每10秒測定一次CO2釋放速率,直到CO2釋放速率不變。如圖所示:

(4)題干信息顯示:光呼吸對植物體的重要意義表現(xiàn)在:光呼吸對植物有保護(hù)作用(如減少自由基產(chǎn)生、減少乙醇酸對細(xì)胞有毒害作用等):光呼吸過程產(chǎn)生的甘氨酸和絲氨酸也可為蛋白質(zhì)合成提供部分原料;光呼吸過程產(chǎn)生的CO2保持CO2缺少時卡爾文循環(huán)的運轉(zhuǎn)等。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】影響酶作用的因素很多,pH、溫度和各種化合物等都能影響酶的作用。酶通常在一定pH范圍內(nèi)才起作用,而且在某一pH值下作用最強。下圖中分液漏斗里添加5ml3%H2O2溶液,平底燒瓶中添加1.5克新鮮的雞肝勻漿和2ml緩沖液(pH分別為5.06.0、7.08.0),廣口瓶中加一定量的清水。實驗結(jié)果如下表所示。回答下列問題:

探究pH對酶活性影響的示意圖

1)該實驗的目的是。

不同pH下雞肝勻漿中的過氧化氫酶催化H2O2分解生成的O2

時間(min

O2生成量(mL

PH5.0

PH6.0

PH7.0

PH8.015.0

0.5

15.0

18.7

22.2

19.5

1

23.3

28.5

33.7

29.2

1)該實驗的目的是_____________________________

2)該實驗的原理是:過氧化氫酶在動物的__________和血細(xì)胞中濃度很高,不同pH值對酶活性的影響可以通過該酶對底物的催化速率來反映。圖中所示實驗反應(yīng)開始后單位時間內(nèi)量筒中收集到的液體的量可表示_____________,通過比較不同pH值條件下收集的該值的大小,可確定pH值對過氧化氫酶活性的影響。

3)由表格數(shù)據(jù)可知,在所做的四個pH緩沖液實驗中,最適值是7.0,若把溫度升高到最適宜,則在0.5分鐘里收集到的氣體最多的實驗最可能是pH_______的試管。

4)若實驗裝置只有一套,則所有的實驗都要嚴(yán)格保證不混淆,不應(yīng)該有上一次反應(yīng)后的剩余溶液,特別是平底燒瓶中每次實驗完后,應(yīng)充分沖洗,然后用__________再沖洗一遍。

5)對該裝置進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn),是否可以探究溫度對H2O2酶活性的影響?__________(填“可以”或“不可以”)。

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】如圖兔種群遷入一個澳大利亞后,該種群在一個時期內(nèi),種群隨時間的變化曲線,根據(jù)曲線,回答下列問題:

1)兔在剛引入澳大利亞最初一段時間,種群數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)增長,會形成急劇上升的_____曲線,出現(xiàn)這種情況的原因是_____;然而,這種情況在自然界是不可能長期存在的.當(dāng)種群數(shù)量越來越多,增長就會慢下來,并穩(wěn)定在一個環(huán)境能承受的水平上.這樣的種群數(shù)量曲線就呈現(xiàn)出_____型,即對數(shù)增長曲線.穩(wěn)定的種群會以一種有規(guī)律的方式在_____K值、值)上下波動.

2)引入新物種可能會對當(dāng)?shù)仄渌锏沫h(huán)境容納量產(chǎn)生的影響:引入新物種后,該生物種群的迅速增長可能會導(dǎo)致許多資源衰竭,使其他生物的K_____.但是,如果在沙漠某地區(qū)成功引種某些植物,會_____(提高、降低、不影響)當(dāng)?shù)貏游锓N群的環(huán)境容納量.

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】蓍草是菊科植物的一種。采集同一山坡不同海拔高度的蓍草種子,種在海拔高度為零的某一花園中,植株高度如下圖。下列敘述中,不正確的是

A.原海拔高度不同的蓍草株高的差異不能體現(xiàn)出物種多樣性

B.不同海拔高度蓍草之間不能雜交或雜交不育

C.研究遺傳差異是否影響蓍草株高,需原海拔處的數(shù)據(jù)

D.圖示結(jié)果說明蓍草株高的變化不受花園生活環(huán)境的影響

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】對燕麥胚芽鞘做如下圖所示處理:放在暗盒里;在胚芽鞘尖端的下部用錫箔遮 住;在尖端橫向插入云母片;在尖端橫向插入瓊脂片;切去胚芽鞘尖端;切去胚 芽鞘尖端,但在切口上放一含有一定濃度生長素的瓊脂小塊;切去尖端,在切口上放一 含有一定濃度的生長素的瓊脂小塊,放在暗盒里;切去胚芽鞘尖端,放在暗盒里。都用 單側(cè)光照射?磮D請回答下列問題:

1)有單側(cè)光照射時,仍直立生長的有_____。

2)把裝置 4 放在勻速轉(zhuǎn)盤上,給予右側(cè)光照,它的生長情況是_____

3)以上實驗說明,胚芽鞘具有_____性,感受光刺激的部位在_____。胚芽鞘尖 端能夠產(chǎn)生生長素,從尖端運輸?shù)较虏,運輸?shù)姆较驗?/span>_____運輸,運輸方式為_____。

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】如圖為反射弧結(jié)構(gòu)示意圖,下列有關(guān)說法錯誤的是 (  )

A.a、b、cd、e組成了一個完整的反射弧

B.當(dāng)①處受到刺激時,該處的細(xì)胞膜內(nèi)外的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù)

C.圖中②的結(jié)構(gòu)決定了神經(jīng)元之間的興奮傳遞只能是單向的

D.若從③處切斷神經(jīng)纖維,刺激①處,效應(yīng)器仍能產(chǎn)生反應(yīng)

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】用新鮮菠菜葉和藍(lán)藻研磨后的乙醇提取液進(jìn)行紙層析,實驗結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是

A.研磨過程中加入CaCO3會破壞葉綠素

B.層析液可采用生理鹽水或磷酸鹽緩沖液

C.不同色素在層析液中的溶解度均相同

D.該種藍(lán)藻細(xì)胞中不含葉黃素和葉綠素b

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】鹽藻是生活在海水中的綠藻。某研究小組以鹽藻為材料利用下圖所示裝置進(jìn)行實驗,探究影響光合作用的因素。提供的試劑有:062mo1/L NaCl溶液(近似海水鹽度)、20mol/L NaCI溶液、30mol/L NaCl溶液、CO2緩沖液。 方法步驟:

第一步取如圖所示裝置3套,分成甲、乙、丙三組,處理如下表所示:

組別

C燒杯

D燒杯

甲組

一定量的鹽藻+062mol/L NaCl溶液100mL

30mL CO2緩沖液

乙組

等量的鹽藻+20mol/L NaCl溶液100mL

丙組

等量的鹽藻+30mol/L NaCl溶液l00mL

第二步置于適宜的光照和溫度條件下培養(yǎng)一段時間;

第三步記錄有色液滴移動的情況,分析結(jié)果,得出結(jié)論。

請回答下列問題:

1)該實驗的目的_________。

2)溶液①是_________。若乙組由于瓶內(nèi)氣壓升高使得有色液滴右移,則瓶內(nèi)氣壓升高的原因是_________。

3)若甲、乙、丙三組有色液滴右移的刻度讀數(shù)為:甲>>丙,則說明__________。

4)鹽藻進(jìn)行光合作用的場所是葉綠體。在其基質(zhì)中進(jìn)行的暗反應(yīng)包括________________兩個階段。若突然停止光照,短時間內(nèi)C3化合物含量將________。請寫出在類囊體薄膜上與能量轉(zhuǎn)化有關(guān)的反應(yīng)式____________。

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】下面是某植物葉肉細(xì)胞中光合作用和呼吸作用的物質(zhì)變化示意簡圖,其中①~⑤為生理過程,ah為物質(zhì)名稱,請回答:

1)能吸收光能的物質(zhì)a分布在葉綠體的_______________,光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是[ c ]___________[ e ]__________。

2)上述①~⑤過程中,能夠產(chǎn)生ATP的過程有_________(用圖中序號表示)。

3)有氧呼吸與無氧呼吸的共同途徑是_________(用圖中序號表示)。

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