Question

【题目】科研人员对于植物光合作用与呼吸作用的研究一直没有停止过，最近科研人员又有了新发现。发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外，还包括另一条借助交替氧化酶（AOX）的途径。

（1）交替氧化酶（AOX）分布在植物细胞线粒体内膜上，它可以催化O2与[H]生成水，并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为_________，导致生成ATP所占的比例下降，在寒冷早春，某些植物的花细胞中AOX基因的表达会_________，有利于花序温度升高，吸引昆虫传粉。

（2）AOX途径可能与光合作用有关，科研人员对此进行了深入研究。

①光合作用过程中，叶绿体中的色素主要吸收可见光中的_________，并将其转化为_________，再经过暗反应，最终储存在有机物中。根据这个原理，请解释“大树底下无丰草”这一现象出现的原因：_______________________________________。

②科研人员将正常光照下发育的叶片分成4组，用AOX途径抑制剂处理A组和C组叶片的左侧，然后将4组叶片离体，叶柄插入盛满水的试管中，左侧置于正常光照下，右侧置于正常光照或高光下（图1），40分钟后测量叶片左侧光合色素的光能捕获效率（图2）。

通过A、B、C、D四组对比说明：AOX途径的作用是_________，利于光合作用进行，在周围受到_________（选填“正常光照”或“高光”）照射的叶片组织中作用更明显。

Answer 1

【答案】热能 加强 蓝紫光和红光 活跃的化学能 上部叶片吸收蓝紫光和红光较多，使树冠下生长的植物（草）能利用的蓝紫光和红光较少，光合速率低，生长较慢 提高光合色素的光能捕获效率 高光

【解析】

1、有氧呼吸全过程：

第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。

第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，与水反应生成为二氧化碳、大量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。

第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。

2、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体中色素吸收光照，吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]和氧气，另一部分光能用于合成ATP。暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的[H]和ATP被还原。

（1）在细胞呼吸过程中，有机物氧化分解释放的能量，一部分储存在ATP中，一部分以热能的形式散式。分布在植物细胞线粒体内膜上的交替氧化酶（AOX）催化O2与[H]生成水，导致生成ATP所占的比例下降，说明该酶使细胞呼吸释放的能量更多地转化为热能。在寒冷早春，某些植物的花细胞中AOX基因的表达有利于花序温度升高，说明产生的热能增多，进而推知这些植物的花细胞中AOX基因的表达会加强。

（2）①在光合作用的光反应阶段，叶绿体中的色素吸收红光和蓝紫光，并将其转化为ATP中活跃的化学能；在暗反应阶段，ATP中活跃的化学能转化为最终储存在有机物中的稳定的化学能。“大树底下无丰草”的原因是上部叶片吸收蓝紫光和红光较多，使树冠下生长的植物（草）能利用的蓝紫光和红光较少，光合速率低，生长较慢。

②图2显示：在光照强度相同的条件下，用AOX途径抑制剂处理的A组和C组叶片的左侧，其光合色素的光能捕获效率分别低于B组和D组，但A组和B组的光合色素的光能捕获效率的差值明显低于C组和D组的光合色素的光能捕获效率的差值。由此说明，AOX途径的作用是提高光合色素的光能捕获效率，在周围受到高光照射的叶片组织中作用更明显。