Question

研究发现，植物的Rubisco酶具有“两面性”，CO₂浓度较高时，该酶催化C₅与CO₂反应，完成光合作用；O₂浓度较高时，该酶催化C₅与O₂反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO₂，这种植物在光下吸收O₂产生CO₂的现象称为光呼吸。请据图回答下列问题：

(1)在较高CO₂浓度环境中，Rubisco酶所催化反应的产物是____________，该产物被还原生成糖类的过程还需要_____________（物质）。Rubisco酶的“两面性”与酶的________（特性）相矛盾。

（2）与光呼吸相区别，研究人员常把有氧呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件上看，光呼吸需要光，暗呼吸__________；从反应场所上看，光呼吸发生在叶绿体和线粒体中，暗呼吸发生在__________中。

（3）夏季中午，部分植物会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO₂产生速率明显增强，其中CO₂产生速率明显增强原因是__________________________________________________________。

Answer

C3 [H]和ATP 专一性 有光无光都可以进行 细胞质基质和线粒体 光合午休现象与气孔关闭有关，气孔关闭会阻止02溢出叶片，高氧浓度下产生光呼吸现象，导致CO2产生速率明显增强

【解析】试题本题考查光合作用、呼吸作用的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。根据题意分析，植物的Rubisco酶具有两方面的作用：当CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，生成C3，C3在ATP和[H]的作用下完成光合作用；当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。

（1）据题意可知，CO2浓度较高时，该酶催化C5与CO2反应，即光合作用的暗反应阶段的二氧化碳的固定，其产物是C3，C3被还原为糖类需要光反应阶段的产物[H]和ATP。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应，因此Rubisco酶的“两面性”与酶的专一性相矛盾。

（2）“暗呼吸”即有氧呼吸在有光和无光的条件下均能进行，其场所是细胞质基质和线粒体。

（3）夏季中午的环境温度过高，蒸腾作用过于旺盛，水分散失严重，植物气孔关闭，此时光合作用速率明显减弱，而CO2产生速率明显增强，其中CO2产生速率明显增强原因是光合午休现象与气孔关闭有关，气孔关闭会阻止02溢出叶片，高氧浓度下产生光呼吸现象，导致CO2产生速率明显增强。