在炎熱的夏季中午，植物的光合作用會出現一個低谷，這個低谷被稱為光合作用“午休”現象。科研人員進行了相關研究，請分析回答下列問題：
（1）植物葉肉細胞中能夠消耗水并生成ATP的細胞器是 線粒體和葉綠體線粒體和葉綠體。導致光合作用“午休”現象的原因是光合作用暗反應階段的 二氧化碳固定二氧化碳固定速率降低，導致光合效率降低。
（2）空氣中CO2濃度較低時，植物的光合作用一般達不到最大光合速率。農業生產中，常常把地塊作成幾個畦（指用土埂、溝或走道分隔成的作物種植小區），某地區夏季多為南風，作畦的走向應為南北走向，可以提高作物產量，其依據是 作畦的走向與風向一致，有利于空氣流通，提高植株間的CO2濃度，增加光合速率作畦的走向與風向一致，有利于空氣流通，提高植株間的CO2濃度，增加光合速率。
（3）為研究葉表面氣孔是均勻關閉（所有氣孔關閉程度相同）、還是不均勻關閉（有的氣孔關閉，有的開放），進行了以下實驗：
實驗1：被測葉片置于含放射性的空氣中，光照20s后將葉片速凍至-60℃，通過檢測葉片放射性有機物的分布是否均勻，判斷氣孔是否均勻關閉。
實驗2：被測葉片進行光照2h后，用有機溶劑將葉片脫色后用I-KI溶液染色，通過觀察葉片藍色分布是否均勻，判斷氣孔是否均勻關閉。
①實驗1選用的放射性元素應是 14C14C，該元素在暗反應中的轉移途徑是 14CO2→14C3→（14CH2O）14CO2→14C3→（14CH2O）。實驗2中，被測植株需要預先在黑暗中進行處理，其目的是 消耗葉片中原有的淀粉消耗葉片中原有的淀粉。
②與實驗1相比，實驗2需要進行較長時間的光照，原因是 實驗2中需要合成一定量的淀粉，用I-KI處理后才能顯示出差異實驗2中需要合成一定量的淀粉，用I-KI處理后才能顯示出差異。如果發生氣孔不均勻關閉，葉不同區域的胞間CO2濃度有何差異？氣孔關閉區域胞間CO2濃度低于開放區域氣孔關閉區域胞間CO2濃度低于開放區域。
【答案】線粒體和葉綠體；二氧化碳固定；作畦的走向與風向一致，有利于空氣流通，提高植株間的CO2濃度，增加光合速率；14C；14CO2→14C3→（14CH2O）；消耗葉片中原有的淀粉；實驗2中需要合成一定量的淀粉，用I-KI處理后才能顯示出差異；氣孔關閉區域胞間CO2濃度低于開放區域
【解答】
【點評】
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發布：2024/4/20 14:35:0組卷：5引用：1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