番茄是生物学中常用的实验材料。阅读下面材料，回答问题：
材料一：某班学生进行新鲜番茄植株叶片色素的提取和分离实验，研磨时未加入CaCO3，实验结果如图甲所示。图乙是番茄植株进行光合作用的示意图，其中PSⅡ和PSⅠ是吸收、传递、转化光能的光系统。请回答下列问题：
（1）分析图甲所示实验结果可知，距离点样处距离最远的色素为 胡萝卜素胡萝卜素。可见光通过三棱镜后，照射到材料一中的色素提取液，发现其对 红红光的吸收明显减少。
（2）PSⅡ中的色素吸收光能后，将H2O分解为H+和 氧气氧气。前者通过 ATP合成酶ATP合成酶的协助进行转运，促使ADP完成磷酸化。图乙中为过程③供能的物质是 ATP和NADPHATP和NADPH。
材料二：某研究者测得番茄植株在CK条件（适宜温度和适宜光照）和HH条件（亚高温高光）下，培养5天后的相关指标数据如表。
| 组别 | 温度 /℃ |
光照强度/ （μmol•m-2•s-1） |
净光合速率/ （μmol•m-2•s-1） |
气孔导度/ （mmol•m-2•s-1） |
胞间CO2 浓度/ppm |
Rubisco活性/（U•mL-1） |
| CK | 25 | 500 | 12.1 | 114.2 | 308 | 189 |
| HH | 35 | 1000 | 1.8 | 31.2 | 448 | 61 |
（3）由表中数据可以推知，HH条件下番茄净光合速率的下降并不是由于
气孔导度下降
气孔导度下降
导致光合作用缺乏原料CO2造成的，而是由于 Rubisco酶活性
Rubisco酶活性
下降影响了②过程的速率，进而引起光能的转化效率降低。此条件下的光反应产物NADPH和ATP在叶绿体中的含量增加，番茄所吸收的光能已经是过剩光能了。（4）D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用，且过剩的光能可使D1蛋白失活。某研究者利用番茄植株进行了三组实验，①组的处理同（2）中的CK，②组的处理为
亚高温高光
亚高温高光
，③组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光（HH）下培养，定期测定各组植株的净光合速率（Pn），实验结果如图丙。根据实验结果分析，番茄缓解亚高温高光对光合作用抑制的机制是 通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制
通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制
。【答案】胡萝卜素；红；氧气；ATP合成酶；ATP和NADPH；气孔导度下降；Rubisco酶活性；亚高温高光；通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制
【解答】
【点评】
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发布：2024/4/20 14:35:0组卷：21引用：3难度：0.5
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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
