Question

12．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）在较高CO₂浓度环境中，Rubisco酶所催化反应的产物是C₃，该产物被还原生成糖类的过程还需要[H]和ATP（物质）．Rubisco酶的“两面性”与酶的专一性（特性）相矛盾．
（2）与光呼吸相区别，研究人员常把有氧呼吸称为“暗呼吸”．从反应条件上看，光呼吸需要光，暗呼吸有光无光均可；从反应场所上看，光呼吸发生在叶绿体和线粒体中，暗呼吸发生在细胞质基质和线粒体中．
（3）如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X（mg/cm²•h），实际光合速率可表示为Y+2X（mg/cm²•h）．（用图中字母表示）

Answer 1

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．

解答 解：（1）当CO₂浓度较高时，Rubisco酶催化C₅与CO₂反应，产物是C₃．C₃的还原需要[H]和ATP．酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，因此Rubisco酶的“两面性”与酶的专一性相矛盾．
（2）“暗呼吸”即有氧呼吸在有光和无光的条件下均能进行，其场所是细胞质基质和线粒体．
（3）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）．
故答案为：
（1）C₃ [H]和ATP    专一性
（2）有光无光均可      细胞质基质和线粒体
（3）X      Y+2X

点评 本题考查光合作用、呼吸作用的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力．