近年来，具有强氧化性的臭氧（O3）已成为主要空气污染物之一，而褪黑素（MT）作为抗氧化物质，在植物遭受非生物胁迫时具有保护作用。某实验小组以一年生盆栽葡萄苗为材料，在O3胁迫下，研究了MT对葡萄叶片光合作用、光呼吸的影响（相关指标的检测结果如下表）。光呼吸被认为是一种光保护机制，光照过强或氧气与二氧化碳的比值过高，光呼吸会加强。光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisco催化CO2固定的同时还能催化C5与O2结合，释放CO2。
| 处理 | 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 |
| 对照组 | 5.5 | 16.03 | 160 | 360 | 120 |
| 实验组1 | 1.2 | 4.37 | 130 | 150 | 30 |
| 实验组2 | 2.2 | 9.00 | 150 | 210 | 50 |
（1）光呼吸与光合作用都利用
五碳化合物（C5）
五碳化合物（C5）
为原料，但光合作用通过 C3的还原
C3的还原
（生理过程）反应实现了该物质的再生，而光呼吸将该物质氧化分解并最终产生CO2。（2）上述实验证明MT处理能缓解O3胁迫对葡萄叶片光合速率的影响，据此判断实验组1、实验组2的处理分别是
用O3熏蒸处理
用O3熏蒸处理
、用O3熏蒸处理后采用MT浇灌处理
用O3熏蒸处理后采用MT浇灌处理
。（3）Rubisco是植物光合作用中的一种关键酶，固定CO2的同时制约着碳元素向卡尔文循环和光呼吸循环分流。实验结果表明，MT处理后Je（PCR）和Je（PCO）显著升高，说明MT的作用机理可能是
MT能提高Rubisco活性
MT能提高Rubisco活性
。（4）推测MT处理能诱导光呼吸增强的意义是
可以消耗光合作用产生的过剩[H]和ATP以防止它们的积累影响植物代谢；在外界CO2浓度低或叶片气孔关闭时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持暗反应进行
可以消耗光合作用产生的过剩[H]和ATP以防止它们的积累影响植物代谢；在外界CO2浓度低或叶片气孔关闭时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持暗反应进行
。【答案】五碳化合物（C5）；C3的还原；用O3熏蒸处理；用O3熏蒸处理后采用MT浇灌处理；MT能提高Rubisco活性；可以消耗光合作用产生的过剩[H]和ATP以防止它们的积累影响植物代谢；在外界CO2浓度低或叶片气孔关闭时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持暗反应进行
【解答】
【点评】
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发布：2024/9/4 8:0:8组卷：76引用：5难度：0.3
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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
