题目内容
【题目】研究发现，植物的Rubisco酶具有“两面性”。当CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，完成光合作用；当O2浓度较高时，该酶却催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会生成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。请分析回答下列问题：
（1）Rubisco酶的存在场所为 ，其“两面性”与酶的 (特性)相矛盾。
（2）在较高CO2浓度环境中，Rubisco酶所催化反应的产物是 。
（3）夏季中午，水稻会出现“光合午休”，此时光合作用速率明显减弱，而CO2产生速率明显增强，其原因是 。
（4）与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件上看，光呼吸需要光，暗呼吸 ；从反应场所上看，光呼吸发生在叶绿体和线粒体中，暗呼吸发生在 中。
（5）下图表示测定某植物每1cm2叶片的重量（mg）变化情况（均考虑为有机物的重量变化）的操作流程及结果。该植物的呼吸速率可表示为 （mg／cm2·h），净光合速率可表示为 （mg／cm2·h）。（用图中字母表示）
【答案】
（1）叶绿体基质 专一性
（2）C3（或三碳化合物）
（3）气孔关闭，CO2浓度较低，O2浓度较高，光呼吸增强
（4）有光无光均可以（不需要光） 细胞质基质和线粒体
（5）X X+Y
【解析】（1）光合作用的暗反应场所是叶绿体基质，根据题意，植物的Rubisco酶具有“两面性”，既能催化C5与CO2反应，又能催化C5与O2反应，与酶的专一性相矛盾。
（2）在较高CO2浓度环境中，Rubisco酶催化C5与CO2反应生成C3 ，C3在ATP和[H]作用下生成（CH2O）和C5。
（3）水稻“光合午休”时，气孔关闭，此时CO2浓度较低，O2浓度较高，根据题意可知，光呼吸增强，光合作用速率明显减弱，而CO2释放速率明显增强。
（4）根据题意可知，光呼吸与暗呼吸的不同表现在：光呼吸需要光，暗呼吸有光无光均可；光呼吸的场所为叶绿体和线粒体，暗呼吸的场所为细胞质基质和线粒体。
（5）无光处理1h，叶片不能进行光合作用，但能进行呼吸作用，叶片重量的减少量为呼吸作用消耗所致，即该植物的呼吸速率＝M－(M－X)＝X（mg／cm2·h）。有光处理1h，叶片光合作用和呼吸作用都能进行，分析图示可知：(M－X)＋实际光合速率－呼吸速率＝（M＋Y），而呼吸速率＝X（mg／cm2·h），解得实际光合速率＝（Y＋2X）（mg／cm2·h），净光合速率＝（Y＋X）（mg／cm2·h）。
项目 | 表示方法 |
净光合速率(又称表观光合速率) | O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量 |
真正光合速率(又称实际光合速率) | O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量 |
呼吸速率(黑暗中测量) | CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量 |
