Question

4．约翰•德柯尔在1955年观察到烟草叶在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳．后来发现烟草叶肉细胞在光照下除进行光合作用外，还可以消耗O₂、ATP、[H]，将部分C₅分解并释放CO₂，“光呼吸”由此得名．研究表明，催化C₅与CO₂结合与催化C₅与O₂结合的是同一种酶（Rubisco），并且该酶的活性中心不能分辨CO₂与O₂．

（1）据图可知，光呼吸和光合作用都能利用的物质是C₅（五碳化合物），光合作用利用该物质的场所是叶绿体基质，光呼吸中生成CO₂的场所是线粒体（线粒体基质）．
（2）如果适当提高CO₂浓度，对光呼吸的效应是抑制（填“促进”或“抑制”）．
（3）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，此时光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的ATP和[H]，又为暗反应提供原料．
（4）与光呼吸相区别，研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”，从反应条件来讲光呼吸与细胞呼吸的不同是光呼吸需要光，细胞呼吸有光、无光均可．
（5）用¹⁴CO₂供小球藻进行光合作用，然后追踪检测放射性，最终探明CO₂中的碳在暗反应中的转化途径，分析该实验的自变量是时间．
（6）用H₂¹⁸O培养小球藻，发现叶肉细胞中出现了（CH₂¹⁸O），分析其最可能的转化途径是H₂¹⁸O$\stackrel{有氧呼吸}{→}$C¹⁸O₂$\stackrel{暗反应}{→}$（CH₂¹⁸O）．

Answer 1

分析 1．光呼吸的生理作用在于干旱天气和过强光照下，当气孔大量关闭时，CO₂供应减少，暗反应阶段减弱；光反应阶段的产物有[H]和ATP可以被暗反应阶段利用，因此光呼吸可以消耗[H]和ATP，而光呼吸可以产生CO₂用作暗反应阶段的原料，因此光呼吸具有重要意义．
2．光呼吸是所有行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程．它是光合作用一个损耗能量的副反应．植物的绿色组织以光合作用的中间产物为底物而发生的吸收氧、释放二氧化碳的过程，此过程只在光照下发生．
3．水是有氧呼吸的原料，也是产物．同时也是光合作用的原料．因此用H₂¹⁸O培养小球藻，发现叶肉细胞中出现了（CH₂¹⁸O），具体途径是：H^l8O₂先参与有氧呼吸（第二阶段）生成二氧化碳（C^l8O₂），二氧化碳（C^l8O₂）再参与暗反应（光合作用）生成有机物（CH₂¹⁸O）．

解答 解：（1）据图分析，光呼吸和光合作用都能利用的物质是C₅，光合作用的暗反应阶段二氧化碳与该物质结合而固定，发生在叶绿体基质中．光呼吸中生成CO₂的场所为线粒体基质．
（2）研究表明，催化C₅与CO₂结合与催化C₅与O₂结合的是同一种酶（Rubisco），并且该酶的活性中心不能分辨CO₂与O₂，据此推测适当提高CO₂浓度，二氧化碳就会与氧气争抢酶的活性中心，抑制光呼吸．
（3）当气孔大量关闭时，CO₂供应减少，暗反应阶段减弱；光反应阶段的产物中[H]和ATP可以被暗反应阶段利用，因此光呼吸可以消耗[H]和ATP．
（4）光呼吸需要ATP、[H]，而ATP、[H]光反应的产物，所以光呼吸需要光照．细胞呼吸称为“暗呼吸”．因此从反应条件来讲光呼吸与细胞呼吸的不同是光呼吸需要光，细胞呼吸有光、无光均可．
（5）科学家用¹⁴CO₂供小球藻进行光合作用，然后追踪检测放射性，最终探明CO₂中的碳在暗反应中的转化途径，该实验的自变量是时间，因变量为放射性的存在部位．
（6）在实验过程中，给小球藻浇灌H^l8O₂，发现叶肉细胞中出现了（CH₂¹⁸O）．分析其最可能的转化途径是H^l8O₂先参与有氧呼吸（第二阶段）生成二氧化碳（C^l8O₂），二氧化碳（C^l8O₂）再参与暗反应（光合作用）生成有机物（CH₂¹⁸O）．
故答案为：
（1）C₅（五碳化合物）     叶绿体基质     线粒体（线粒体基质）    
（2）抑制
（3）ATP和[H]
（4）光呼吸需要光，细胞呼吸有光、无光均可
（5）时间      
（6）H₂¹⁸O$\stackrel{有氧呼吸}{→}$C¹⁸O₂$\stackrel{暗反应}{→}$（CH₂¹⁸O）

点评 本题考查光合作用和光呼吸的相关知识，首先要求考生能够熟练掌握光合作用过程中的物质变化，然后结合题干和题图信息对光呼吸和光合作用以及暗呼吸进行比较，进行解答时对于“光呼吸”这个新名词需要理解清楚，这是解题的关键所在．