植物的叶肉细胞在光下可进行一个吸收O2、释放CO2的呼吸过程，该过程与光合作用同时发生，称为光呼吸。光呼吸过程中，C5与O2结合，经过一系列过程生成C3，释放CO2，消耗ATP，曾被认为是光合作用的消极因素。如图1为类囊体结构模式图，膜上含有光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）；图2为研究者探索不同浓度NaHSO4对构树的光呼吸、光合作用等生理过程的影响结果。
（1）研究发现，ATP合酶可将ATP的合成与H+跨膜转运偶联起来，当H+顺浓度梯度返回基质时，在ATP合酶的作用下，ADP和Pi脱水形成ATP，该过程体现了膜上蛋白质具有 催化和运输催化和运输功能。据图1分析，类囊体膜内外两侧H+浓度梯度的维持依赖于 细胞色素bf复合物、PSⅠ、PSⅡ细胞色素bf复合物、PSⅠ、PSⅡ（填结构名称）。
（2）光照过强时，植物吸收的过多光能无法被利用，一方面导致光反应相关结构被破坏，另一方面过高的NADPH/NADP+比值会导致更多自由基生成，破坏叶绿体结构，最终导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。
①某科研小组的同学认为，光呼吸对光合作用不完全是消极的影响。请分析光呼吸在光照过强时对植物起保护作用的机理 光呼吸消耗ATP等光反应产物，使植物可进一步利用光能，减少过剩光能引起的光反应结构损伤光呼吸消耗ATP等光反应产物，使植物可进一步利用光能，减少过剩光能引起的光反应结构损伤、光呼吸释放CO2，可加快暗反应消耗NADPH，降低NADPH/NADP+比值，减少自由基生成光呼吸释放CO2，可加快暗反应消耗NADPH，降低NADPH/NADP+比值，减少自由基生成。
②图2的实验结果是否支持“光呼吸对光合作用不完全是消极的影响”这一观点，并阐释你的理由 支持，因为图中显示1～2mmol•L-1NaHSO4处理时，光呼吸增强的同时，净光合速率与总光合速率均提高支持，因为图中显示1～2mmol•L-1NaHSO4处理时，光呼吸增强的同时，净光合速率与总光合速率均提高。
【答案】催化和运输；细胞色素bf复合物、PSⅠ、PSⅡ；光呼吸消耗ATP等光反应产物，使植物可进一步利用光能，减少过剩光能引起的光反应结构损伤；光呼吸释放CO2，可加快暗反应消耗NADPH，降低NADPH/NADP+比值，减少自由基生成；支持，因为图中显示1～2mmol•L-1NaHSO4处理时，光呼吸增强的同时，净光合速率与总光合速率均提高
【解答】
【点评】
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发布：2024/12/17 8:0:2组卷：13引用：2难度：0.6
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1．如图是某植物叶肉细胞的部分生理过程示意图。已知该植物叶肉细胞在适宜光照、较高的氧气浓度条件下由于Rubisco酶既能催化过程①，也能催化过程②，可同时进行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2浓度高，CO2浓度低时，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1个C3、1个C2，2个C2在线粒体等结构中再经一系列转化形成1个C3、1个CO2，C3再进入卡尔文循环。回答下列问题：
（1）图中，过程②发生的场所是。
（2）该植物叶肉细胞光合作用产生的糖类物质，在氧气充足的条件下，可被氧化为（填物质名称）后进入线粒体，继而在（填场所）彻底氧化分解成CO2。
（3）据图推测，当CO2浓度与O2浓度的比值（填“高”或“低”）时，有利于水稻进行光呼吸而不利于光合作用中有机物的积累，从C5的角度分析，其原因是。
（4）科学研究发现，在一些蓝藻中存在CO2浓缩机制：蓝藻中产生一种特殊的蛋白质微室，能将CO2浓缩在Rubisco酶周围。该机制的意义是。发布：2025/1/16 8:0:1组卷：21引用：1难度：0.7 -
2．研究发现，Rubisco酶是绿色植物细胞中含量最丰富的蛋白质，由核基因控制合成的小亚基和叶绿体基因控制合成的大亚基组成，功能上属于双功能酶。当CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，完成光合作用；当O2浓度较高时，该酶却错误的催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。回答下列问题：
（1）Rubisco酶在细胞的中的核糖体上合成。在较高CO2浓度环境中，Rubisco酶所催化的反应产物是，其发挥作用的场所是。
（2）当胞间CO2与O2浓度的比值减小时，有利于植物进行光呼吸而不利于光合作用有机物的积累。请从C5的角度分析，原因是。
（3）为纠正Rubisco酶的错误反应，光合植物创造了多种高代价的补救机制，如有的细胞中产生一种特殊蛋白质微室，将CO2浓缩在Rubisco酶周围。该机制形成的意义是。发布：2025/1/16 8:0:1组卷：50引用：5难度：0.6 -
3．光呼吸可使水稻和小麦等作物的光合效率降低20%至50%，造成减产。
光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一个双功能的酶，具有催化羧化反应和加氧反应两种功能，其催化方向取决于CO2和O2的浓度。当CO2浓度高而O2浓度低时，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）与进入叶绿体的CO2结合，经Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），进行光合作用；当CO2浓度低而O2浓度高时，RuBP与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），后者在相关酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通过光呼吸代谢循环合成PGA，重新加入卡尔文循环，而1/4的PG则以CO2的形式释放，具体过程如图1所示。请回答下列问题：
（1）在红光照射条件下，参与光反应的主要色素是；据图1可推知，Rubisco酶主要分布在叶绿体基质中，催化CO2与C5结合，生成2分子C3，影响该反应的内部因素有（写出2点即可）。在光照条件下，Rubisco酶可以催化RuBP与CO2生成PGA，再利用光反应产生的NADPH将其还原，也可以催化RuBP与O2反应；推测O2与CO2比值时，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）从图1看出，正常光合作用的叶片，突然停止光照后叶片会出现快速释放CO2的现象（CO2猝发），试解释这一现象产生的原因：。从能量代谢分析，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是。
（3）水稻、小麦属于C3植物，而高粱、玉米属于C4植物，其特有的C4途径如图2所示。根据图2中信息推测，PEP羧化酶比Rubisco酶对CO2的亲和力。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构，根据此结构特点，进一步推测C4植物光呼吸比C3植物的。发布：2025/1/16 8:0:1组卷：21引用：3难度：0.5
