Question

光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O₂/CO₂值异常时发生的一种生理过程（如下图所示），该过程是细胞在Rubisco酶的催化下，消耗O₂，生成CO₂，借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的消耗能量的反应。虽然光呼吸大约抵消了30％的光合作用储备能量，但其对细胞有着很重要的保护作用。

（1）据图可知，光呼吸与光合作用都利用了          为原料，但光合作用在      反应阶段实现了该物质的再生，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生           。

（2）Rubisco酶的存在场所为          ，这种酶既能催化物质“C—C—C—C—C”和O₂反应，也能催化物质“C—C—C—C—C”和CO₂反应，其两面性与酶的        （特性）相矛盾，推测O₂/CO₂值         （高、低）时，有利于光呼吸而不利于光合作用。

（3）有观点指出，光呼吸的生理作用在于干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，         供应减少，此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的            ，减少细胞受损的可能，而光呼吸产生的         又可以作为暗反应阶段的原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。

（4）用           （溶液）可分离绿叶中的色素，在滤纸条上扩散速度最快的是          。

Answer

（1）五碳化合物（C—C—C—C—C或C5） 暗 CO2

（2）叶绿体基质 专一性 高

（3）CO2 ［H］和ATP CO2

（4）层析液 胡萝卜素

【解析】（1）据图可知，光呼吸与光合作用都利用了C-C-C-C-C为原料，但光合作用在暗反应阶段重新生成了C5，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生CO2。

（2）植物的Rubisco酶具有两方面的作用：当CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，生成C3，C3在ATP和[H]的作用下完成光合作用；当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，因此Rubisco酶的存在场所为叶绿体基质，其“两面性”与酶的专一性相矛盾。据图可知，O2/CO2值高时，C-C-C-C-C的主要反应去向是光呼吸，因而有利于光呼吸而不利于光合作用。

（3）据图可知，光呼吸能把C5分解成C-C-C提供给暗反应，同时产生的CO2也提供给暗反应；由于光呼吸是一个耗能反应，可以把光反应产生的多余的[H]和ATP消耗掉，很好地减缓了干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，所导致的光合作用减弱现象，对植物有重要的正面意义。

（4）由于各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，胡萝卜素的溶解度最大，扩散速度最快；而叶绿素b的溶解度最小，扩散速度最慢，所以色素层析后，从层析起始端开始，四种色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。

【考点定位】光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化；有氧呼吸的过程和意义

【名师点睛】解答本题需掌握：植物的光合作用原理是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物并放出氧气，同时把光能转变成化学能储存在制造的有机物里，光合作用又分为光反应合暗反应，光反应的物质变化有水的光解和ATP的合成，暗反应的物质变化为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，影响光合作用的环境因素有温度、二氧化碳浓度及光照强度。