Question

【题目】科学研究发现：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反应生成一个C3和一个C2，C2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。小麦、水稻等作物在强光、干旱时会发生比较强的光呼吸作用，而玉米则不会。

（1）与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”，从反应条件看，光呼吸与暗呼吸的不同是_____________________（写出两点）。

（2）预测氧气浓度升高时，葡萄糖生成量应该如何变化__________（填“上升”“下降”或“不变”）？其原因是什么？_________________。

（3）研究发现塑料大棚内的CO2浓度由0.03%升高到0.24%时，水稻会增产约89%，请从光合作用的原理和Rubisco酶促反应的特点解释其原因。_________________________。

Answer 1

【答案】 光呼吸需要光，而暗呼吸有光或无光均可；催化反应的酶不同 下降 O2与C5结合增多，只产生1个用于还原的C3，减少了暗反应过程中C3含量，使得暗反应速率下降 CO2的浓度升高可促进光合作用的暗反应；同时可促进Rubisco酶催化更多的C5与CO2结合，而减少与O2的结合，从而降低光呼吸

【解析】试题分析：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）根据题干信息分析可知，光呼吸与暗呼吸的不同有：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。

（2）当O2浓度较高时，Rubisco酶催化C5与O2反应生成一个C3和一个C2，只产生1个用于还原的C3，减少了暗反应过程中C3含量，使得暗反应速率下降，产生的有机物（葡萄糖）减少。

（3）当塑料大棚内的CO2浓度由0.03%升高到0.24%时，可促进光合作用的暗反应；同时可促进Rubisco酶催化更多的C5与CO2结合，而减少与O2的结合，从而降低光呼吸，所以水稻积累的有机物增多。