Question

光呼吸是叶绿体中与光合作用可同时发生的一个过程，它吸收O₂的环节与卡尔文循环中CO₂的固定过程一样，都需要在 Rubisco（是一种酶）的催化下进行。光呼吸和卡尔文循环的部分过程如图所示，如图表示CO₂浓度变化对不同条件下光合速率的影响曲线。

请回答：

（1）据如图分析， Rubisco起作用的具体场所是____________ ，在该酶的催化下，1分子RuBP和O₂结合生成1分子三碳酸和1分子①，则①为____________碳化合物，它进入线粒体后，可参与需氧呼吸的_______________循环，被氧化为CO₂，而三碳酸则被还原成三碳糖，其中 NADPH为该还原过程提供_______________________。

（2）据如图分析，在卡尔文循环稳定进行时，若突然大幅度提高O₂浓度，则短时间内叶绿体基质中RuBP的含量将___________________ 。

（3）据如图分析，两种气体分子与 Rubisco的结合存在_____________关系，若在某适宜O₂浓度条件下植物光合速率随CO₂浓度的变化如图中线甲所示，则处于高O₂浓度条件下的光合速率变化应以如图中的曲线_________________表示。

Answer

叶绿体基质 二 柠檬酸 氢与能量 下降 竞争 乙

【解析】

据图分析，图1中②表示NADP+，光呼吸反应中，C5即RuBp与O2结合，形成一个三碳酸和一个①，故①表示二碳化合物，二碳化合物进入线粒体，参与有氧呼吸的第二个阶段，即柠檬酸循环，而三碳酸分子继续还原为三碳糖；图2中，在高浓度CO2条件下，丙曲线表示的光合速率显然比甲和乙低，据此分析。

（1）据图1分析， Rubisco催化CO2和RuBp形成三碳酸的过程，故起作用的具体场所是叶绿体基质，在该酶的催化下，1分子RuBP和O2结合生成1分子三碳酸和1分子①，则①为二碳化合物，它进入线粒体后，可参与需氧呼吸的柠檬酸循环，被氧化为CO2，而三碳酸则被还原成三碳糖，其中NADPH为该还原过程提供氢与能量。

（2）据图分析，在卡尔文循环稳定进行时，若突然大幅度提高O2浓度，会促进光呼吸，导致CO2和RuBp形成三碳酸减少，而CO2和RuBp能形成2分子三碳酸，1分子RuBP和O2结合生成1分子三碳酸，则短时间内叶绿体基质中RuBP的含量将下降。

（3）据如图分析，RuBp与CO2反应形成三碳酸分子，而光呼吸反应中，C5即RuBp与O2结合，形成一个三碳酸和一个二碳化合物，因此两种气体分子与 Rubisco的结合存在竞争关系；若在某适宜O2浓度条件下植物光合速率随CO2浓度的变化如图中线甲所示，当处于高O2浓度条件下时，由于两种气体分子与 Rubisco的结合存在竞争关系，因此在CO2较低时植物光合速率比曲线甲要低，而在高浓度CO2条件下，两者的光合速率无差别，即应以如图中的曲线乙表示。