光照條件下，葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5，O2與C5結合后經一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸，其過程如圖所示。科學家采用基因工程獲得了酶A缺陷型的水稻突變株，在不同條件下檢測突變株與野生型水稻植株的生長情況與物質含量，實驗結果如表所示。請回答：
| 條件 | 0.5%CO2 | 0.03%CO2 | 0.03%CO2 | 0.03%CO2 |
| 指標 | 平均株高/cm | 平均株高/cm | 乙醇酸含量/（μg?g-1葉重） | 乙醛酸含量/（μg?g-1葉重） |
| 突變株 | 42 | 24 | 1137 | 1 |
| 野生型 | 43 | 42 | 1 | 1 |
黃
黃
色。用紙層析法分離光合色素時，因四種色素隨層析液在濾紙上的移動速率不同而出現色素帶分層的現象。若用不同波長的光照射葉綠素a的提取液，測量并計算葉綠素a對不同波長光的吸收率，可繪制出該色素的吸收光譜，其中在 紅光和藍紫光
紅光和藍紫光
區明顯偏暗。（2）產生乙醇酸的場所是
葉綠體基質
葉綠體基質
。根據實驗結果推測酶A的功能是 催化乙醇酸生成乙醛酸
催化乙醇酸生成乙醛酸
。（3）用電子顯微鏡可觀察到葉綠體內有一些被稱為“脂質倉庫”的顆粒，其體積隨葉綠體的生長而逐漸變小，可能的原因是其中的脂質參與構成葉綠體中的膜結構。正常情況下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位，留在植物葉片內的光合產物的去向有
用于葉片自身的細胞呼吸，為新陳代謝提供能量；用于葉片自身的生長發育
用于葉片自身的細胞呼吸，為新陳代謝提供能量；用于葉片自身的生長發育
。（4）大氣中CO2含量約為0.03%，根據題干信息，分析自然狀態下突變株長勢不如野生型的原因是
因酶A缺陷，乙醇酸無法轉變為C3，C5生成受阻；而自然狀態下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機物較少，長勢不如野生型
因酶A缺陷，乙醇酸無法轉變為C3，C5生成受阻；而自然狀態下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機物較少，長勢不如野生型
，而自然狀態下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機物較少，長勢不如野生型。（5）水稻光呼吸過程需要額外消耗能量，降低凈光合效率，但在進化過程中得以長期保留，其對植物的意義消耗過剩的ATP和NADPH，減少對細胞的損害，同時還可以補充
CO2
CO2
。【答案】黃；紅光和藍紫光；葉綠體基質；催化乙醇酸生成乙醛酸；用于葉片自身的細胞呼吸，為新陳代謝提供能量；用于葉片自身的生長發育；因酶A缺陷，乙醇酸無法轉變為C3，C5生成受阻；而自然狀態下CO2含量較低，固定效率較低，積累有機物較少，長勢不如野生型；CO2
【解答】
【點評】
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發布：2024/9/24 4:0:9組卷：9引用：2難度：0.6
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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