Question

【題目】陽(yáng)光穿過(guò)上層植物空隙形成的光斑會(huì)隨太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)。植物的葉綠體內(nèi)有一種 Rubisco酶，該酶在CO2濃度較高時(shí)催化C3與CO2反應(yīng)完成光合作用。下圖為密閉大棚中紅薯葉在人工光斑照射前后吸收CO2和釋放O2的情況。請(qǐng)分析回答下列有關(guān)問(wèn)題：

(1)如圖所示，a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，大棚內(nèi)O2濃度最高的是___________點(diǎn)。

(2)據(jù)題分析可推測(cè) Rubisco酶的存在場(chǎng)所應(yīng)為葉綠體的______________________。據(jù)圖可知，光斑移開(kāi)后，O2的釋放速率立刻下降，說(shuō)明O2是在___________階段產(chǎn)生的；而CO2吸收速率延續(xù)了一段時(shí)間后才下降，原因是“光斑”照射期間積累的___________還可供暗反應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間。

(3)一般來(lái)說(shuō)，在相同時(shí)間和強(qiáng)度的光照條件下，一定頻率的光照和黑暗交替比持續(xù)光照的光合效率(一定光照強(qiáng)度下所能引起的光合作用反應(yīng)的多少，如O2釋放量或CO2吸收量)高，原因是_______________________________________________________。

(4)研究還表明，在O2濃度較高時(shí)， Rubisco酶會(huì)催化C3與O2反應(yīng)，光合作用產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后轉(zhuǎn)移到線粒體中氧化分解產(chǎn)生CO2，這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸。有人認(rèn)為光呼吸是有害的不利于作物增產(chǎn)，理由是______________________________。

Answer 1

【答案】d 基質(zhì) 光反應(yīng) ATP和[H] 光照與黑暗交替時(shí)，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]能及時(shí)利用和再生，從而提高了光合作用中CO2的吸收量 光呼吸會(huì)降低有機(jī)物的積累量

【解析】

根據(jù)題意分析，植物的Rubisco酶具有兩方面的作用：當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，生成C3，C3在ATP和[H]的作用下完成光合作用；當(dāng)O2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中會(huì)產(chǎn)生CO2，這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸。

（1）由于a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，氧氣釋放速率均大于0，所以環(huán)境中氧氣濃度在此時(shí)間段內(nèi)是不斷升高的，故四個(gè)點(diǎn)中，d點(diǎn)時(shí)大棚內(nèi)O2濃度最高。

（2）根據(jù)“Rubisco酶在CO2濃度較高時(shí)催化C3與CO2反應(yīng)完成光合作用”可知，Rubisco酶的存在場(chǎng)所應(yīng)為葉綠體的基質(zhì)。據(jù)圖可知，光斑移開(kāi)后，即光照強(qiáng)度減弱，O2的釋放速率立刻下降，說(shuō)明O2是在光反應(yīng)階段產(chǎn)生的；而CO2吸收速率延續(xù)了一段時(shí)間后才下降，原因是“光斑”照射期間積累的ATP和[H]還可供暗反應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間。

（3）持續(xù)光照的條件下光反應(yīng)產(chǎn)生的大量的[H]和ATP不能及時(shí)被暗反應(yīng)消耗，暗反應(yīng)限制了光合作用的速率，降低了對(duì)光能的利用率。而一定頻率的光照和黑暗交替條件下，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]能及時(shí)利用和再生，從而提高了光合作用中CO2的吸收量。故一般情況下，在相同時(shí)間和強(qiáng)度的光照條件下，一定頻率的光照和黑暗交替比持續(xù)光照的光合效率高。

（4）光呼吸是指在O2濃度較高時(shí)，Rubisco酶會(huì)催化C3與O2反應(yīng)，光合作用產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后轉(zhuǎn)移到線粒體中被氧化分解產(chǎn)生CO2，即光呼吸的存在會(huì)降低有機(jī)物的積累量，所以可認(rèn)為光呼吸不利于作物增產(chǎn)。