Question

15．光呼吸是指植物的绿色组织以光合作用的中间产物发生吸收氧气释放二氧化碳的过程，光呼吸只在光照条件下进行．回答下列问题：
（1）生活在干旱地区的植物，为了防止水分蒸发而关闭气孔，使得光合速率下降，其原因是二氧化碳供应不足，从光呼吸对光合作用影响的角度分析这些植物能正常生长的原因光呼吸产生的二氧化碳可以被光合作用的暗反应过程利用．
（2）因为绿色植物光呼吸和光合作用同时进行，用一般的气体交换方法很难测定光呼吸．某研究小组通过以下的两种方法测定光呼吸：
①使叶片在低氧（＜1%）的条件下进行测定，请分析其原理此时光呼吸不进行，所以光合速率较高，其与常氧浓度（21%）下光合速率之差，可代表光呼吸速率；
②向叶片供应二氧化碳使之进行光合作用后，再用无二氧化碳的空气通过叶片表面．通过上述方法，用文字描述如何计算出光呼吸光下与暗中释放的CO₂之差．

Answer 1

分析 1、光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应是水光解产生氧气和还原氢，同时合成ATP，暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原，二氧化碳固定是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物还原是三碳化合物被还原形成有机物和五碳化合物过程，三碳化合物还原需要消耗光反应产生的还原氢、ATP．
2、光呼吸：光呼吸是所有行光合作用的细胞光呼吸（该处“细胞”包括原核生物和真核生物，但并非所有这些细胞都能运行完整的光呼吸）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，过程中氧气被消耗，并且会生成二氧化碳，因此降低光呼吸被认为是提高光合作用效能的途径之一．测定方法：因为光呼吸中吸O₂、放 CO₂与光合作用（吸CO₂、放O₂）同时进行，所以用一般的气体交换方法难于测定．可用的光呼吸测定方法有以下几种：①在光照一段时间后，突然停止照光，出现CO₂猝发，它的速率可代表光呼吸的速率；②使叶片在低O₂（＜1%）条件下进行光合作用，因此时光呼吸不进行，所以光合速率较高，其与常氧浓度（21%）下光合速率之差，可代表光呼吸速率；③将CO₂浓度与光合速率的关系曲线外推到CO₂为零时，光合速率为负值，它代表光呼吸速率；④向叶片供应CO₂使之进行光合作用后，以无CO₂的空气通过叶片表面，通过后含有呼吸时释出的CO₂，从光下与暗中释放的CO₂之差可以计算光呼吸．

解答 解：（1），光合作用过程原料之一是二氧化碳，二氧化碳通过气孔进入叶肉细胞间隙，进而进入叶肉细胞，生活在干旱地区的植物，为了防止水分蒸发而关闭气孔，细胞间隙的二氧化碳浓度降低，使暗反应的二氧化碳原料不足，叶肉细胞中三碳化合物生成速率降低，因此使光合速率下降；光呼吸消耗氧气，产生二氧化碳，二氧化碳为暗反应提供原料．
（2）①叶片在低O₂（＜1%）条件下进行光合作用，因此时光呼吸不进行，所以光合速率较高，其与常氧浓度（21%）下光合速率之差，可代表光呼吸速率，因此可以使叶片在低氧（＜1%）的条件下进行测定光呼吸．
②向叶片供应CO₂使之进行光合作用后，以无CO₂的空气通过叶片表面，通过后含有呼吸时释出的CO₂，光照条件下二氧化碳的释放量是光呼吸产生二氧化碳与有氧呼吸产生二氧化碳的总和，黑暗条件下产生的二氧化碳是有氧呼吸产生的二氧化碳，因此光下与暗中释放的CO₂之差可以代表光呼吸．
故答案为：
（1）二氧化碳供应不足   光呼吸产生的二氧化碳可以被光合作用的暗反应过程利用
（2）①此时光呼吸不进行，所以光合速率较高，其与常氧浓度（21%）下光合速率之差，可代表光呼吸速率  
②光下与暗中释放的CO₂之差

点评 本题旨在考查学生理解光合作用和呼吸作用之间的关系，光合作用过程的物质变化及影响光合作用的因素．光呼吸的过程和测定方法等知识要点，把握知识的内在联系，形成知识网络，并应用相关知识进行推理、解答问题．