Question

光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O₂，将叶绿体中的五碳化合物分解产生CO₂的过程。光呼吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。下图为光呼吸和光合作用的关系图，请回答下列问题：

（1）光合作用过程中，羧化反应发生的场所是______________(填具体部位）。分析题图可知，与光呼吸有直接关系的细胞器为____________。光呼吸发生的条件是_________________和低C0₂含量等。

（2）结合光合作用过程分析，图中五碳化合物主要来自_______________（填过程）。研究表明，当叶绿体内CO₂含量降低、O₂含量升高时，光呼吸增强，叶绿体中高含量的O₂主要来自_______________（填具体部位）。   

（3）科研人员利用玉米和大豆探究光呼吸抑制剂亚硫酸氢钠对两者的增产效果。

①若在玉米田中套种大豆，套种后的玉米田群落中的植物存在分层现象，这种分层现象属于群落空间结构中的 ________________结构，有利于提高_____________。

②亚硫酸氢钠可通过改变二碳化合物（乙醇酸）氧化酶的____________来抑制该酶的活性，从而抑制光呼吸的进行。已知喷洒的亚硫酸氢钠溶液的浓度远大于植物叶肉细胞中亚硫酸氢钠的浓度，这时亚硫酸氢钠进入叶肉细胞______________(填“需要”或“不需要”）消耗ATP。

③研究表明，亚硫酸氢钠也能促进色素对光能的捕捉，喷施1mmol/L的亚硫酸氢钠溶液后，大豆释放氧气的量__________________(填“增多”“减少”或“不变”），原因是_____________________________。

Answer

叶绿体基质 叶绿体、线粒体 光照、高O2含量 三碳化合物的还原（或C3的还原） 叶绿体（或基粒）的类囊体薄膜 垂直 光能的利用率 空间结构 不需要 增多 光能利用增加，水的光解加快，产生的O2增多

【解析】试题分析：本题通过光呼吸过程综合考查了光合作用、呼吸作用、跨膜运输和群落结构等方面的内容，试题难度加大。解题时应依据教材内容和对知识的理解，把握题中的提示语逐项分析，例如“光呼吸抑制剂、亚硫酸氢钠也能促进色素对光能的捕捉”等，都会对问题的解决提供帮助。

（1）光合作用过程中，羧化反应是暗反应阶段，发生的场所是叶绿体基质。分析题图可知，与光呼吸有直接关系的细胞器为线粒体和叶绿体，而光呼吸发生的条件是光照、高O2含量和低C02含量等。

（2）在光合作用中，五碳化合物通过三碳化合物的还原产生。研究表明，当叶绿体内CO2含量降低、O2含量升高时，光呼吸增强，叶绿体中高含量的O2主要来自光合作用的光反应阶段，场所在类囊体薄膜。

（3）①若在玉米田中套种大豆，套种后的玉米田群落中的植物存在分层现象，这种分层现象属于群落空间结构中的垂直结构，有利于提高光能利用率。

②亚硫酸氢钠可通过改变二碳化合物（乙醇酸）氧化酶的空间结构来抑制该酶的活性，从而抑制光呼吸的进行。已知喷洒的亚硫酸氢钠溶液的浓度远大于植物叶肉细胞中亚硫酸氢钠的浓度，这时亚硫酸氢钠顺浓度梯度进入叶肉细胞属于被动运输，不需要消耗ATP。

③研究表明，亚硫酸氢钠也能促进色素对光能的捕捉，喷施1mmol/L的亚硫酸氢钠溶液后，光反应增强，水的光解速率加快，大豆释放氧气的量增多。

【点睛】涉及光照和CO2对光合作用的影响问题时，学生常因缺少综合思维能力而出现错误。其中C3、C5的含量变化是个易错点，分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)，才能避开试题陷阱。