Question

对于植物而言，当气孔关闭时，导致氧气无法逸出叶片和二氧化碳无法进入叶片，当叶肉细胞内氧气很多且二氧化碳很少时，可以发生光呼吸现象（下图甲所示），即氧气参与卡尔文循环，导致糖类分解形成CO₂和水，回答有关问题。

（1）氧气的形成场所是______________，与形成氧气的同时，还有___________的产生，光呼吸作用可以明显地________光合作用，进而影响作物产量，

（2）光呼吸能够将糖类分解，其中卡尔文循环的形成的第一个糖是__________，该物质形成之后的主要去向是__________________

（3）人们在20世纪60年代发现，有的植物是将CO₂固定的第一个产物是C₄化合物，这类植物称为C₄植物（上图乙所示），和普通的植物相比，C₄植物固定CO₂的物质是_________。在C₄植物的维管束鞘细胞内是否具有叶绿体？______________（有或没有）

（4）由于PEP羧化酶的活性很高，所以转运到叶肉细胞中的CO₂的浓度就高，大约是空气中的十倍。这样，即使在恶劣的环境中，也可保证高CO₂浓度， 能_________光呼吸作用对光合作用的影响。

Answer

类囊体膜（或基粒或光合膜） H+和电子 抑制（减弱） 三碳糖 RuBP的再生 磷酸烯醇式丙酮酸和核酮糖二磷酸 具有 减弱（抵消）

【解析】

图甲在二氧化碳浓度较高的情况下，进行光合作用，而在氧气浓度较高的情况下，进行光呼吸。图乙C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞都含有叶绿体，C4植物中固定二氧化碳的物质有磷酸烯醇式丙酮酸和RuBP。

（1）水在光下裂解为 H+、O2和电子，发生场所在叶绿体类囊体薄膜。光合作用吸收二氧化碳使植物体内的糖不断增多，而光呼吸则消耗糖而释放二氧化碳，二者背道而驰，可见光呼吸作用抑制光合作用。

（2）由图可知，进入卡尔文循环的二氧化碳先与一个五碳化合物结合，形成2个三碳分子，下一步是这个循环中的关键步骤，即每个三碳分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团，形成1分子三碳糖，这是二氧化碳分子进入卡尔文循环后形成的第一个糖。卡尔文循环中三碳糖以后的许多反应，都是为了再生RuBP。

（3）右图可知，C4植物在叶肉细胞中固定CO2的物质是磷酸烯醇式丙酮酸，在维管束鞘细胞中也进行暗反应，此时CO2的受体是卡尔文-本身循环中的二磷酸核酮糖（RuBP）。C4植物叶中有两种不同类型的光合细胞，即叶肉细胞和维管束鞘细胞，C4植物的维管束鞘细胞内也具有叶绿体。

（4）叶肉细胞中形成的四碳酸进入鞘细胞后，发生脱去二氧化碳的作用，将二氧化碳释放出来，这样鞘细胞中的二氧化碳浓度就提高了，可以抑制光呼吸。因此即使在温度和光强度都高的条件，C4途径也能使鞘细胞中的二氧化碳浓度足够高，从而抑制了光呼吸。