Question

（9分）研究发现，植物的Rubisco酶具有“两面性”。当CO₂浓度较高时，该酶催化C₅与CO₂反应，完成光合作用；当O₂浓度较高时，该酶却催化C₅与O₂反应，产物经一系列变化后到线粒体中会生成CO₂，这种植物在光下吸收O₂产生CO₂的现象称为光呼吸。请分析回答下列问题：

（1）在较高CO₂浓度环境中，Rubisco酶所催化反应的产物是____________，该产物被还原生成糖类的过程还需要_____________（物质）。Rubisco酶的“两面性”与酶的________（特性）相矛盾。

（2）与光呼吸相区别，研究人员常把有氧呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件上看，光呼吸需要光，暗呼吸__________；从反应场所上看，光呼吸发生在叶绿体和线粒体中，暗呼吸发生在__________中。

（3）如图表示测定某植物每1cm²叶片的重量（mg）变化情况（均考虑为有机物的重量变化）的操作流程及结果。该植物的呼吸速率可表示为____________（mg／cm²·h），实际光合速率可表示为__________（mg／cm²·h）。（用图中字母表示）

Answer

（9分，除注明外，每空1分）

（1）C3 [H]和ATP 专一性

（2）有光无光均可 细胞质基质和线粒体

（3）X（2分） Y＋2X（2分）

【解析】

试题分析：（1）当CO2浓度较高时，Rubisco酶催化C5与CO2反应，产物是C3。C3的还原需要[H]和ATP。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，因此Rubisco酶的“两面性”与酶的专一性相矛盾。

（2）“暗呼吸”即有氧呼吸在有光和无光的条件下均能进行，其场所是细胞质基质和线粒体。

（3）无光处理1h，叶片不能进行光合作用，但能进行呼吸作用，叶片重量的减少量为呼吸作用消耗所致，即该植物的呼吸速率＝M－(M－X)＝X（mg／cm2·h）。有光处理1h，叶片光合作用和呼吸作用都能进行，分析图示可知：(M－X)＋实际光合速率－呼吸速率＝（M＋Y），而呼吸速率＝X（mg／cm2·h），解得实际光合速率＝（Y＋2X）（mg／cm2·h）。

考点：本题考查光合作用、呼吸作用的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。