Question

【题目】在暗反应中与CO2发生反应的物质是RuBP，二者发生羧化反应生成3-磷酸甘油酸，该反应需要酶Rubisco的参与。研究证明，Rubisco是一种兼性酶，既能催化上述羧化反应，也能催化加氧反应（即RuBP与O2反应，生成磷酸乙醇酸，进而转变为乙醇酸，然后经过一系列转变形成CO2和H2O，这一系列过程称为光呼吸。光呼吸在叶绿体、过氧化物体、线粒体中进行），其催化方向取决于CO2/O2浓度比。请回答下列问题。

（1）参与暗反应中CO2固定的反应物C5实质上是_______________。暗反应的进行不需要光照，但受到光照的影响，这是因为____________。

（2）请写出有氧呼吸和光呼吸之间的差异：____________（答出两个即可）。

（3）由于光呼吸的存在，会____________（填“降低”或“增大”）植物体内有机物的积累速率。Rubisco的催化方向取决于CO2/O2浓度比，请推测具体的情况：________________________。

（4）农业生产上“正其行，通其风”有利于提高作物的净光合速率，从而提高作物的产量，其原因是____________（从影响光合作用的环境因素和植物的生理活动方面说明）。

Answer 1

【答案】RuBP 光照影响光反应产生ATP和NADPH的数量，而ATP和NADPH参与暗反应中C3的还原（ 光呼吸需要光照，有氧呼吸不需要光照；利用的呼吸酶种类不同；反应场所不同等 降低 当CO2/02浓度比高时，Rubisco催化羧化反应加强；当CO2/O2浓度比低时，Rubisco催化加氧反应加强 “正其行，通其风”可以提供给作物充足的光照，也能提供给作物更多的CO2，并且能够降低作物的光呼吸强度

【解析】

光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段。

（1）光反应阶段在叶绿体囊状结构薄膜上进行，此过程必须有光、色素、化合作用的酶。具体反应步骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和还原氢。②ATP生成，ADP与Pi接受光能变成ATP。此过程将光能变为ATP活跃的化学能。

（2）暗反应在叶绿体基质中进行，有光或无光均可进行，反应步骤：①二氧化碳的固定，二氧化碳与五碳化合物结合生成两个三碳化合物。②三碳化合物的还原，三碳化合物接受还原氢、酶、ATP生成有机物。此过程中ATP活跃的化学能转变成化合物中稳定的化学能。光反应为暗反应提供了[H]和ATP，[H]和ATP能够将三碳化合物还原形成有机物。

（1）根据“在暗反应中与CO2发生反应的物质是RuBP，可知C5实质上是RuBP。光照影响光反应产生ATP和NADPH的数量，而ATP和NADPH参与暗反应中C3的还原，因此，光照会间接影响暗反应。

（2）根据题干中信息可知，有氧呼吸和光呼吸之间的差异有：光呼吸需要光照，有氧呼吸不需要光照；利用的呼吸酶种类不同；反应场所不同等。

（3）由于光呼吸的存在，会减少C5的数量，从而减少暗反应产生糖类等有机物的数量。当CO2浓度高时有利于羧化反应（即CO2与RuBP的反应），反之，则不利于这种反应，由此，可推测当CO2/O2浓度比高时，Rubisco催化羧化反应加强，当CO2/O2浓度比低时，Rubisco催化加氧反应加强。

（4）“正其行”可以让作物的不同植株充分接受光照，“通其风”可以给植物提供更多的CO2，从而有利于光合作用；另外，提供充足的CO2，即提高了CO2/O2浓度比，从而可以抑制加氧反应的进行，也有利于光合作用。