Question

Rubisco是一个具有双重功能的酶，具有催化羧化反应和加氧反应两种功能，其催化方向取决于CO₂和O₂的浓度。当CO₂浓度高而O₂浓度低时C₅与进入叶绿体的CO₂结合，经此酶催化生成2分子的C₃，进行光合作用；反之，C₅与O₂在此酶催化下生成1分子C₃和1分子PG（C₂），C₂在相关酶的作用下生成CO₂和其他代谢产物。科学家把这种在光照下叶肉细胞吸收O₂，释放CO₂的过程，称为光呼吸。

（1）叶肉细胞中C₅固定的CO₂可以来自光呼吸、__________和__________。C₅固定CO₂生成C₃的过程__________（填“需要”或“不需要”）消耗光反应产生的ATP和还原氢。

（2）在强光下，叶片蒸腾作用过于旺盛时，气孔关闭，植物出现“光合午休”现象，此时叶肉细胞光呼吸强度将__________。

（3）科研人员发现将烟草的叶片照光后移至黑暗环境，短时间内（约1分钟）出现CO₂释放量急剧增高的现象，随后释放量减少至与黑暗环境一致，如下图所示。图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内烟草叶片光合作用__________。其中图形C的面积表示__________（填“细胞呼吸”或“光呼吸”或“细胞呼吸和光呼吸”）释放的CO₂量。移至黑暗环境后，前1分钟内释放的CO₂来自__________（填“细胞呼吸”或“光呼吸”或“细胞呼吸和光呼吸”）。

Answer

细胞呼吸 外界环境（大气） 不需要 增强 固定CO2总量 光呼吸 细胞呼吸和光呼吸

【解析】

光合作用的过程

光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。

光呼吸：C5与O2生成1分子C3和1分子PG（C2），C2在相关酶的作用下生成CO2和其他代谢产物。

（1）C5固定的CO2可以来自光呼吸，细胞呼吸和外界环境（从大气中吸收CO2）；C5固定CO2生成C3的过程称为CO2的固定，不需要消耗光反应产生的ATP和还原氢。

（2）光照过强，植物光反应强烈产生O2较多，但由于气孔关闭，植物出现“光合午休”现象，暗反应降低，所以更多的O2和C5结合，导致光呼吸强度增强。

（3）A表示植物吸收的CO2的总量（净光合作用），B+C表示植物释放CO2的总量（呼吸作用），所以图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内烟草叶片光合作用固定的CO2的总量（总光合作用）；遮光之后，植物主要进行呼吸作用产生CO2，根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量，而C段则表示植物可能通过光呼吸产生CO2；在黑暗环境1分钟内，植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以释放的CO2来自于细胞呼吸和光呼吸。