光合作用
研究人員從菠菜葉肉細胞中分離出類囊體膜，用磷脂分子包裹置于油中形成圖1所示的“油包水液滴”，并在其中加入足量NADP+、ADP等物質，采取明暗交替處理。一段時間內檢測此結構內產生NADPH的量如圖2所示。在此基礎上，將有關酶等物質加入液滴內構建了一種非天然的CO2轉化循環（CETCH循環），成為人造葉綠體（圖3）。
（1）類囊體膜上含有的物質有 BCBC（多選）。
A．氧氣
B．光合色素
C．ATP合成酶
D．ATP水解酶
（2）圖3中 丙丙（甲/乙/丙）為NADPH；引入CETCH循環前，圖2顯示其含量變化規律為明期上升，暗期不變，原因是 在明期類囊體上發生光反應產生并積累NADPH，在暗期NADPH沒有生成也沒有消耗，其含量保持穩定在明期類囊體上發生光反應產生并積累NADPH，在暗期NADPH沒有生成也沒有消耗，其含量保持穩定。
（3）若對人造葉綠體重復明暗交替實驗，推測NADPH含量變化結果最可能是 DD。
A．明期不變，暗期上升
B．明期上升，暗期不變
C．明期下降，暗期不變
D．明期上升，暗期下降
（4）CETCH循環實現了無機物轉變為有機物，與菠菜葉綠體 基質基質（場所）中進行的 暗反應暗反應（反應）相似。
（5）研究發現在相同環境條件下，人造葉綠體固定CO2的效率明顯高于菠菜，原因是 人造葉綠體可增大酶濃度人造葉綠體可增大酶濃度。請從不同角度設想人造葉綠體的應用前景 可擺脫土地種植的限制，人工光反應系統利用光能固定二氧化碳，合成有機物，將光能轉化為有機物中的化學能，解決能源短缺問題；充分利用二氧化碳以降低溫室效應，保證大氣碳氧平衡可擺脫土地種植的限制，人工光反應系統利用光能固定二氧化碳，合成有機物，將光能轉化為有機物中的化學能，解決能源短缺問題；充分利用二氧化碳以降低溫室效應，保證大氣碳氧平衡。
【答案】BC；丙；在明期類囊體上發生光反應產生并積累NADPH，在暗期NADPH沒有生成也沒有消耗，其含量保持穩定；D；基質；暗反應；人造葉綠體可增大酶濃度；可擺脫土地種植的限制，人工光反應系統利用光能固定二氧化碳，合成有機物，將光能轉化為有機物中的化學能，解決能源短缺問題；充分利用二氧化碳以降低溫室效應，保證大氣碳氧平衡
【解答】
【點評】
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發布：2024/4/20 14:35:0組卷：8引用：2難度：0.7
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1．研究發現，Rubisco酶是綠色植物細胞中含量最豐富的蛋白質，由核基因控制合成的小亞基和葉綠體基因控制合成的大亞基組成，功能上屬于雙功能酶。當CO2濃度較高時，該酶催化C5與CO2反應，完成光合作用；當O2濃度較高時，該酶卻錯誤的催化C5與O2反應，產物經一系列變化后到線粒體中生成CO2，這種植物在光下吸收O2產生CO2的現象稱為光呼吸。回答下列問題：
（1）Rubisco酶在細胞的中的核糖體上合成。在較高CO2濃度環境中，Rubisco酶所催化的反應產物是，其發揮作用的場所是。
（2）當胞間CO2與O2濃度的比值減小時，有利于植物進行光呼吸而不利于光合作用有機物的積累。請從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯誤反應，光合植物創造了多種高代價的補救機制，如有的細胞中產生一種特殊蛋白質微室，將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機制形成的意義是。發布：2025/1/16 8:0:1組卷：50引用：5難度：0.6 -
2．光呼吸可使水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%，造成減產。
光呼吸現象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個雙功能的酶，具有催化羧化反應和加氧反應兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當CO2濃度高而O2濃度低時，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）與進入葉綠體的CO2結合，經Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），進行光合作用；當CO2濃度低而O2濃度高時，RuBP與O2在Rubisco酶催化下生成1分子PGA和1分子PG（2-磷酸乙醇酸，C2），后者在相關酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通過光呼吸代謝循環合成PGA，重新加入卡爾文循環，而1/4的PG則以CO2的形式釋放，具體過程如圖1所示。請回答下列問題：
（1）在紅光照射條件下，參與光反應的主要色素是；據圖1可推知，Rubisco酶主要分布在葉綠體基質中，催化CO2與C5結合，生成2分子C3，影響該反應的內部因素有（寫出2點即可）。在光照條件下，Rubisco酶可以催化RuBP與CO2生成PGA，再利用光反應產生的NADPH將其還原，也可以催化RuBP與O2反應；推測O2與CO2比值時，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）從圖1看出，正常光合作用的葉片，突然停止光照后葉片會出現快速釋放CO2的現象（CO2猝發），試解釋這一現象產生的原因：。從能量代謝分析，光呼吸與有氧呼吸最大的區別是。
（3）水稻、小麥屬于C3植物，而高粱、玉米屬于C4植物，其特有的C4途徑如圖2所示。根據圖2中信息推測，PEP羧化酶比Rubisco酶對CO2的親和力。葉肉細胞包圍在維管束鞘細胞四周，形成花環狀結構，根據此結構特點，進一步推測C4植物光呼吸比C3植物的。發布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：3難度：0.5 -
3．如圖是某植物葉肉細胞的部分生理過程示意圖。已知該植物葉肉細胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過程①，也能催化過程②，可同時進行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高，CO2濃度低時，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個C3、1個C2，2個C2在線粒體等結構中再經一系列轉化形成1個C3、1個CO2，C3再進入卡爾文循環。回答下列問題：
（1）圖中，過程②發生的場所是。
（2）該植物葉肉細胞光合作用產生的糖類物質，在氧氣充足的條件下，可被氧化為（填物質名稱）后進入線粒體，繼而在（填場所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據圖推測，當CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時，有利于水稻進行光呼吸而不利于光合作用中有機物的積累，從C5的角度分析，其原因是。
（4）科學研究發現，在一些藍藻中存在CO2濃縮機制：藍藻中產生一種特殊的蛋白質微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機制的意義是。發布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：1難度：0.7