Question

【题目】阳光穿过上层植物空隙形成的光斑会随太阳的运动而移动。植物的叶绿体内有一种 Rubisco酶，该酶在CO2浓度较高时催化C3与CO2反应完成光合作用。下图为密闭大棚中红薯叶在人工光斑照射前后吸收CO2和释放O2的情况。请分析回答下列有关问题：

(1)如图所示，a、b、c、d四个点中，大棚内O2浓度最高的是___________点。

(2)据题分析可推测 Rubisco酶的存在场所应为叶绿体的______________________。据图可知，光斑移开后，O2的释放速率立刻下降，说明O2是在___________阶段产生的；而CO2吸收速率延续了一段时间后才下降，原因是“光斑”照射期间积累的___________还可供暗反应持续一段时间。

(3)一般来说，在相同时间和强度的光照条件下，一定频率的光照和黑暗交替比持续光照的光合效率(一定光照强度下所能引起的光合作用反应的多少，如O2释放量或CO2吸收量)高，原因是_______________________________________________________。

(4)研究还表明，在O2浓度较高时， Rubisco酶会催化C3与O2反应，光合作用产物经一系列变化后转移到线粒体中氧化分解产生CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。有人认为光呼吸是有害的不利于作物增产，理由是______________________________。

Answer 1

【答案】d 基质 光反应 ATP和[H] 光照与黑暗交替时，光反应产生的ATP和[H]能及时利用和再生，从而提高了光合作用中CO2的吸收量 光呼吸会降低有机物的积累量

【解析】

根据题意分析，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，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。

（1）由于a、b、c、d四个点中，氧气释放速率均大于0，所以环境中氧气浓度在此时间段内是不断升高的，故四个点中，d点时大棚内O2浓度最高。

（2）根据“Rubisco酶在CO2浓度较高时催化C3与CO2反应完成光合作用”可知，Rubisco酶的存在场所应为叶绿体的基质。据图可知，光斑移开后，即光照强度减弱，O2的释放速率立刻下降，说明O2是在光反应阶段产生的；而CO2吸收速率延续了一段时间后才下降，原因是“光斑”照射期间积累的ATP和[H]还可供暗反应持续一段时间。

（3）持续光照的条件下光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了对光能的利用率。而一定频率的光照和黑暗交替条件下，光反应产生的ATP和[H]能及时利用和再生，从而提高了光合作用中CO2的吸收量。故一般情况下，在相同时间和强度的光照条件下，一定频率的光照和黑暗交替比持续光照的光合效率高。

（4）光呼吸是指在O2浓度较高时，Rubisco酶会催化C3与O2反应，光合作用产物经一系列变化后转移到线粒体中被氧化分解产生CO2，即光呼吸的存在会降低有机物的积累量，所以可认为光呼吸不利于作物增产。