Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，C2经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，这是一个在光驱动下完成的高耗能反应过程，被称为“光呼吸”，会导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco酶的同一活性位点，在相同浓度下，Rubisco酶对CO2亲和力更高，如果在高温条件下对O2亲和力则会更高。
（1）叶肉细胞内Rubisco酶的存在场所为 叶绿体基质叶绿体基质，Rubisco酶既可催化C5与CO2反应，也可催化C5与O2反应，这与酶的专一性相矛盾，其“两面性”可能因为在不同环境中Rubisco酶 空间结构空间结构发生变化导致其功能变化。光合作用过程中光反应能为暗反应提供 ATP与NADPHATP与NADPH。
（2）与光呼吸相区别，研究人员常把有氧呼吸称为“暗呼吸”。请从反应发生场所方面，列举叶肉细胞中光呼吸与暗呼吸的不同：光呼吸的场所是叶绿体（基质）和线粒体，暗呼吸的场所是细胞质基质和线粒体光呼吸的场所是叶绿体（基质）和线粒体，暗呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
（3）蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。
注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散
据图分析，CO2依次以 自由扩散自由扩散和 主动运输主动运输方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的 CO2浓度CO2浓度，从而通过促进 CO2的固定CO2的固定和抑制 O2与C5结合O2与C5结合提高光合效率。
（4）有观点指出，光呼吸的生理作用主要发生于高温天气和过强光照下，原因是植物在此条件下 植物蒸腾作用过强，失水过多，为减少水分散失，气孔大量关闭，导致CO2供应减少，进而导致光呼吸的发生植物蒸腾作用过强，失水过多，为减少水分散失，气孔大量关闭，导致CO2供应减少，进而导致光呼吸的发生。
【答案】叶绿体基质；空间结构；ATP与NADPH；光呼吸的场所是叶绿体（基质）和线粒体，暗呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；自由扩散；主动运输；CO2浓度；CO2的固定；O2与C5结合；植物蒸腾作用过强，失水过多，为减少水分散失，气孔大量关闭，导致CO2供应减少，进而导致光呼吸的发生
【解答】
【点评】
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发布：2025/1/16 8:0:1组卷：12引用：1难度：0.7
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1．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 -
2．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 -
3．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
