Question

4．約翰•德柯爾在1955年觀察到煙草葉在光照突然停止之后釋放出大量的二氧化碳．后來發(fā)現(xiàn)煙草葉肉細胞在光照下除進行光合作用外，還可以消耗O₂、ATP、[H]，將部分C₅分解并釋放CO₂，“光呼吸”由此得名．研究表明，催化C₅與CO₂結(jié)合與催化C₅與O₂結(jié)合的是同一種酶（Rubisco），并且該酶的活性中心不能分辨CO₂與O₂．

（1）據(jù)圖可知，光呼吸和光合作用都能利用的物質(zhì)是C₅（五碳化合物），光合作用利用該物質(zhì)的場所是葉綠體基質(zhì)，光呼吸中生成CO₂的場所是線粒體（線粒體基質(zhì)）．
（2）如果適當提高CO₂濃度，對光呼吸的效應(yīng)是抑制（填“促進”或“抑制”）．
（3）光呼吸的生理作用在于干旱天氣和過強光照下，因為溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關(guān)閉，此時光呼吸可以消耗光反應(yīng)階段生成的多余的ATP和[H]，又為暗反應(yīng)提供原料．
（4）與光呼吸相區(qū)別，研究人員常把細胞呼吸稱為“暗呼吸”，從反應(yīng)條件來講光呼吸與細胞呼吸的不同是光呼吸需要光，細胞呼吸有光、無光均可．
（5）用¹⁴CO₂供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測放射性，最終探明CO₂中的碳在暗反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化途徑，分析該實驗的自變量是時間．
（6）用H₂¹⁸O培養(yǎng)小球藻，發(fā)現(xiàn)葉肉細胞中出現(xiàn)了（CH₂¹⁸O），分析其最可能的轉(zhuǎn)化途徑是H₂¹⁸O$\stackrel{有氧呼吸}{→}$C¹⁸O₂$\stackrel{暗反應(yīng)}{→}$（CH₂¹⁸O）．

Answer 1

分析 1．光呼吸的生理作用在于干旱天氣和過強光照下，當氣孔大量關(guān)閉時，CO₂供應(yīng)減少，暗反應(yīng)階段減弱；光反應(yīng)階段的產(chǎn)物有[H]和ATP可以被暗反應(yīng)階段利用，因此光呼吸可以消耗[H]和ATP，而光呼吸可以產(chǎn)生CO₂用作暗反應(yīng)階段的原料，因此光呼吸具有重要意義．
2．光呼吸是所有行光合作用的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程．它是光合作用一個損耗能量的副反應(yīng)．植物的綠色組織以光合作用的中間產(chǎn)物為底物而發(fā)生的吸收氧、釋放二氧化碳的過程，此過程只在光照下發(fā)生．
3．水是有氧呼吸的原料，也是產(chǎn)物．同時也是光合作用的原料．因此用H₂¹⁸O培養(yǎng)小球藻，發(fā)現(xiàn)葉肉細胞中出現(xiàn)了（CH₂¹⁸O），具體途徑是：H^l8O₂先參與有氧呼吸（第二階段）生成二氧化碳（C^l8O₂），二氧化碳（C^l8O₂）再參與暗反應(yīng)（光合作用）生成有機物（CH₂¹⁸O）．

解答 解：（1）據(jù)圖分析，光呼吸和光合作用都能利用的物質(zhì)是C₅，光合作用的暗反應(yīng)階段二氧化碳與該物質(zhì)結(jié)合而固定，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中．光呼吸中生成CO₂的場所為線粒體基質(zhì)．
（2）研究表明，催化C₅與CO₂結(jié)合與催化C₅與O₂結(jié)合的是同一種酶（Rubisco），并且該酶的活性中心不能分辨CO₂與O₂，據(jù)此推測適當提高CO₂濃度，二氧化碳就會與氧氣爭搶酶的活性中心，抑制光呼吸．
（3）當氣孔大量關(guān)閉時，CO₂供應(yīng)減少，暗反應(yīng)階段減弱；光反應(yīng)階段的產(chǎn)物中[H]和ATP可以被暗反應(yīng)階段利用，因此光呼吸可以消耗[H]和ATP．
（4）光呼吸需要ATP、[H]，而ATP、[H]光反應(yīng)的產(chǎn)物，所以光呼吸需要光照．細胞呼吸稱為“暗呼吸”．因此從反應(yīng)條件來講光呼吸與細胞呼吸的不同是光呼吸需要光，細胞呼吸有光、無光均可．
（5）科學家用¹⁴CO₂供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測放射性，最終探明CO₂中的碳在暗反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化途徑，該實驗的自變量是時間，因變量為放射性的存在部位．
（6）在實驗過程中，給小球藻澆灌H^l8O₂，發(fā)現(xiàn)葉肉細胞中出現(xiàn)了（CH₂¹⁸O）．分析其最可能的轉(zhuǎn)化途徑是H^l8O₂先參與有氧呼吸（第二階段）生成二氧化碳（C^l8O₂），二氧化碳（C^l8O₂）再參與暗反應(yīng)（光合作用）生成有機物（CH₂¹⁸O）．
故答案為：
（1）C₅（五碳化合物）     葉綠體基質(zhì)     線粒體（線粒體基質(zhì)）    
（2）抑制
（3）ATP和[H]
（4）光呼吸需要光，細胞呼吸有光、無光均可
（5）時間      
（6）H₂¹⁸O$\stackrel{有氧呼吸}{→}$C¹⁸O₂$\stackrel{暗反應(yīng)}{→}$（CH₂¹⁸O）

點評 本題考查光合作用和光呼吸的相關(guān)知識，首先要求考生能夠熟練掌握光合作用過程中的物質(zhì)變化，然后結(jié)合題干和題圖信息對光呼吸和光合作用以及暗呼吸進行比較，進行解答時對于“光呼吸”這個新名詞需要理解清楚，這是解題的關(guān)鍵所在．