Question

7．光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和$\frac{{O}_{2}}{C{O}_{2}}$值异常情况下发生的一个生理过程，该过程借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成（如图1所示），是光合作用伴随的一个损耗能量的副反应．表1是研究人员对某植物在不同环境条件下氧气的吸收量和释放量进行测定的实验结果．
表一  某植物在不同环境条件下氧气的吸收量和释放量

温度/O2变化量（mg/h）/光照强度（klx）	0	5	10
10	-0.5	+3.0	+4.0
20	-1	+2.0	+5.0

（1）据图1可知，光呼吸与光合作用都利用了五碳化合物（C-C-C-C-C或C₅）为原料，但光合作用在暗反应阶段实现了该物质的再生，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生CO₂．
（2）有观点指出，光呼吸的生理作用在于干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO₂供应减少．此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的[H]和ATP，而光呼吸产生的CO₂又可以作为暗反应阶段的原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义．
（3）“Rubisco”是一种酶的名称，这种酶既能催化物质“C-C-C-C-C”和 O₂反应，也能催化物质“C-C-C-C-C”和CO₂反应，推测$\frac{{O}_{2}}{C{O}_{2}}$值高（高、低）时利于光呼吸而不利于光合作用．
（4）据表1分析，该实验的自变量是温度和光照强度．若将该植物在10℃、10klx光照4.8小时后，转入20℃黑暗环境19.2小时，氧气的积累量为0mg．
（5）研究人员还对玉米幼苗进行了探究，将玉米幼苗置于密闭玻璃罩内，在黑暗条件下，罩内CO₂含量每小时增加了25mg；在充足光照条件下，罩内CO₂含量每小时减少了50mg．据测定，上述光照条件下，光合作用每小时共合成葡萄糖 60mg．若呼吸作用的底物和光合作用的产物均为葡萄糖，则该植物在光照条件下呼吸作用每小时产生CO₂为38 mg．

Answer 1

分析 植物的光合作用原理是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物并放出氧气，同时把光能转变成化学能储存在制造的有机物里，光合作用又分为光反应合暗反应，光反应的物质变化有水的光解和ATP的合成，暗反应的物质变化为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，影响光合作用的环境因素有温度、二氧化碳浓度及光照强度，据此解答．

解答 解：（1）据图可知，光呼吸与光合作用都利用了C-C-C-C-C为原料，但光合作用在暗反应阶段重新生成了C₅，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生CO₂．
（2）据图可知，光呼吸能把C₅分解成C-C-C提供给暗反应，同时产生的CO₂也提供给暗反应；由于光呼吸是一个耗能反应，可以把光反应产生的多余的[H]和ATP消耗掉，很好地减缓了干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，光合作用过程中的二氧化碳供应减少，所导致的光合作用减弱现象，对植物有重要的正面意义．
（3）图中，$\frac{{O}_{2}}{C{O}_{2}}$值高时，C-C-C-C-C的主要反应去向是光呼吸，因而有利于光呼吸而不利于光合作用．
（4）据表分析，该实验的自变量是温度和光照强度，因变量是氧气的变化量．在10℃、10klx光照4.8小时后，转人20℃黑暗环境19.2小时，氧气变化量为4.8×4.0-19.2×1.0=0，
（5）由题意知，光照条件下，光合作用每小时共合成葡萄糖60mg，因此该植物在该光照条件下通过光合作用每小时共消耗CO₂是6×44×60÷180=88mg；由于该时间内罩内CO₂含量每小时减少了50mg，因此有氧呼吸产生的二氧化碳为88-50=38mg．
故答案为：
（1）五碳化合物（C-C-C-C-C或C₅）   CO₂
（2）CO₂ [H]和ATP    CO₂
（3）高
（4）温度和光照强度    0
（5）38

点评 本题考查光合作用和光呼吸的相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构的能力．题目有一定的难度．