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光呼吸试题
光合作用和细胞呼吸（拓展）
——光呼吸
1. 光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O2/CO2值异常时发生的一种生理过程（如下图所示），该过程是细胞在Rubisco酶的催化下，消耗O2，生成CO2，借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的消耗能量的反应。虽然光呼吸大约抵消了30%的光合作用储备能量，但其对细胞有着很重要的保护作用。
（1）据图可知，光呼吸与光合作用都利用了______________为原料，但光合作用在______阶段实现了该物质的再生，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生______。
（2）Rubisco酶的存在场所为__________，这种酶既能催化物质“C-C-C-C-C”和O2反应，也能催化物质“C-C-C-C-C”和CO2反应，其两面性与酶的_______（特性）相矛盾，推测O2/CO2值______（高、低）时，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（3）有观点指出，光呼吸的生理作用在于干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的________________，减少细胞受损的可能，而光呼吸产生的二氧化碳又可以作为暗反应阶段的原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。

【分析 】植物的光合作用原理是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物并放出氧气，同时把光能转变成化学能储存在制造的有机物里，光合作用又分为光反应和暗反应，光反应的物质变化有水的光解和ATP的合成，暗反应的物质变化为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，影响光合作用的环境因素有温度、二氧化碳浓度及光照强度，据此解答。
【解答】 （1）据图可知，光呼吸与光合作用都利用了C-C-C-C-C为原料，但光合作用在暗反应阶段重新生成了C5，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生CO2。
（2）Rubisco酶的存在场所叶绿体基质，这种相互矛盾性违背了酶的专一性；据图可知，O2/CO2值高时，C-C-C-C-C的主要反应去向是光呼吸，因而有利于光呼吸而不利于光合作用，反之则有利于光合作用．
（3）据图可知，光呼吸能把C5分解成C-C-C提供给暗反应，同时产生的CO2也提供给暗反应；由于光呼吸是一个耗能反应，可以把光反应产生的多余的[H]和ATP消耗掉，很好地减缓了干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，光合作用过程中的二氧化碳供应减少，所导致的光合作用减弱现象，对植物有重要的正面意义。（实际是缓解光反应太强与暗反应太弱之间的矛盾）
【答案】：（1）五碳化合物（C-C-C-C-C或C5）  暗   CO2 （2）叶绿体基质   专一性    高 （3）CO2 [H]和ATP  CO2
点评： 本题考查光合作用和光呼吸的相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构的能力。
2.(2013•大纲版•T31)(9分)某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量),回答下列问题:
（1） 在光照条件下,图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用　　　　　　　,其中图形B的面积表示　　　　　　　。从图形C可推测该植物存在另一个　　　　　的途径。CO2进出叶肉细胞都是通过　　　　　的方式进行的。
(2)在上述实验中,若提高温度、降低光照,则图形　　　　　(填“A”或“B”)的面积变小,图形　　　　　(填“A”或“B”)的面积增大,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)注意图中A、B、C的含义:A表示光合作用时从外界吸收的CO2量,B表示通过呼吸作用产生的CO2量,C表示通过其他途径产生的CO2量。
(2)解答第(2)问时应注意题干第一句中的“适宜条件”,所以“提高温度、降低光照”将会使光合速率下降。
【解析】本题考查光合作用和细胞呼吸的相关知识及对图形的识别能力。
(1)根据坐标图分析,A为叶肉细胞进行光合作用时CO2的净吸收量,即净光合作用速率。而B、C均为遮光后释放的CO2量,即B+C的总和则是植物自身产生CO2的量,光照下A+B+C面积表示光合作用过程中固定的CO2的总量。遮光之后,植物主要进行呼吸作用产生CO2,根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量,而C段则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子,进出细胞都是通过自由扩散的方式进行的。
(2)提高温度,细胞呼吸增强,降低光照,光合作用减弱,因此单位面积叶片在单位时间内的A面积减小,B面积增大。
【答案】(1)固定CO2总量　呼吸作用放出的CO2量 释放CO2(其他答案合理也可)自由扩散 (2)A　B　光合速率降低,呼吸速率增强(其他答案合理也可)
3.(2015·北京高考·T31)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化,每2s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。
(1)在开始检测后的200s内,拟南芥叶肉细胞利用光能分解　　　　　　,同化CO2。而在实验的整个过程中,叶片可通过　　　　　　　　将储藏在有机物中稳定的化学能转化为　　　　　和热能。
(2)图中显示,拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在　　　　　　　　　　　　　
μmol·m-2·s-1范围内,在300s时CO2　　　　　　　　　达到2.2μmol·m-2·s-1。由此得出,叶片的总(真正)光合速率大约是　　　　　　　　μmolCO2·m-2·s-1。(本小题所填数值保留至小数点后一位)
（3）从图中还可看出,在转入黑暗条件下100s以后,叶片的CO2释放　　　　　,并达到一个相对稳定的水平,这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。
(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物,可利用　　　　　技术进行研究。
【解题指南】
(1)关键知识:叶片的总(真正)光合速率=呼吸速率+净(表观)光合速率。
(2)图示信息:CO2吸收量表示净(表观)光合速率,CO2吸收量为0,表示总(真正)光合速率=呼吸速率。
【解析】本题主要考查光合作用和呼吸作用原理及其应用。
(1)叶肉细胞利用光能分解水,产生氧气。细胞呼吸过程是将有机物中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能和热能。
(2)从图中可以看出CO2吸收量范围是0.2～0.6μmol·m-2·s-l。300s时没有光照,CO2应该是释放量。叶片的总光合速率=呼吸速率+净光合速率,因此总光合速率应该为2.4～2.8μmolCO2·m-2·s-1。
(3)在转入黑暗条件下100s以后,叶片的CO2释放量逐渐减少,说明黑暗条件中的呼吸过程可能与有光条件时不同。
(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物,可利用同位素示踪技术进行研究。
【答案】:(1)水　细胞呼吸　ATP中的化学能 (2)0.2～0.6　释放量　2.4～2.8 (3)逐渐减少　(4)14C同位素示踪