近年來，具有強氧化性的臭氧（O3）已成為主要空氣污染物之一，而褪黑素（MT）作為抗氧化物質，在植物遭受非生物脅迫時具有保護作用。某實驗小組以一年生盆栽葡萄苗為材料，在O3脅迫下，研究了MT對葡萄葉片光合作用、光呼吸的影響（相關指標的檢測結果如下表）。光呼吸被認為是一種光保護機制，光照過強或氧氣與二氧化碳的比值過高，光呼吸會加強。光呼吸現象存在的根本原因在于Rubisco催化CO2固定的同時還能催化C5與O2結合，釋放CO2。
| 處理 | 光呼吸速率/μmol.m-2.s-1 | 光合速率/μmol.m-2.s-1 | Rubisco活性/U.L-1 | Je（PCR）生成速率/μmol.m-2.s-1 | Je（PCO）生成速率/μmol.m-2.s-1 |
| 對照組 | 5.5 | 16.03 | 160 | 360 | 120 |
| 實驗組1 | 1.2 | 4.37 | 130 | 150 | 30 |
| 實驗組2 | 2.2 | 9.00 | 150 | 210 | 50 |
（1）光呼吸與光合作用都利用
五碳化合物（C5）
五碳化合物（C5）
為原料，但光合作用通過 C3的還原
C3的還原
（生理過程）反應實現了該物質的再生，而光呼吸將該物質氧化分解并最終產生CO2。（2）上述實驗證明MT處理能緩解O3脅迫對葡萄葉片光合速率的影響，據此判斷實驗組1、實驗組2的處理分別是
用O3熏蒸處理
用O3熏蒸處理
、用O3熏蒸處理后采用MT澆灌處理
用O3熏蒸處理后采用MT澆灌處理
。（3）Rubisco是植物光合作用中的一種關鍵酶，固定CO2的同時制約著碳元素向卡爾文循環和光呼吸循環分流。實驗結果表明，MT處理后Je（PCR）和Je（PCO）顯著升高，說明MT的作用機理可能是
MT能提高Rubisco活性
MT能提高Rubisco活性
。（4）推測MT處理能誘導光呼吸增強的意義是
可以消耗光合作用產生的過剩[H]和ATP以防止它們的積累影響植物代謝；在外界CO2濃度低或葉片氣孔關閉時，光呼吸釋放的CO2能被C3途徑再利用，以維持暗反應進行
可以消耗光合作用產生的過剩[H]和ATP以防止它們的積累影響植物代謝；在外界CO2濃度低或葉片氣孔關閉時，光呼吸釋放的CO2能被C3途徑再利用，以維持暗反應進行
。【答案】五碳化合物（C5）；C3的還原；用O3熏蒸處理；用O3熏蒸處理后采用MT澆灌處理；MT能提高Rubisco活性；可以消耗光合作用產生的過剩[H]和ATP以防止它們的積累影響植物代謝；在外界CO2濃度低或葉片氣孔關閉時，光呼吸釋放的CO2能被C3途徑再利用，以維持暗反應進行
【解答】
【點評】
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發布：2024/9/4 8:0:8組卷：76引用：5難度：0.3
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1．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 -
2．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 -
3．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