早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降。現(xiàn)在大氣中的CO2濃度約為390μmol?mol-1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過(guò)程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）Rubisco分布在葉綠體的 基質(zhì)基質(zhì)中，在Rubisco的催化下，CO2與 C5C5結(jié)合被固定形成C3，這一過(guò)程 不需要不需要（填“需要”或“不需要”）ATP直接提供能量。
（2）海水中的無(wú)機(jī)碳主要以CO2和HCO-3兩種形式存在。水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，某些藻類具有圖1所示的無(wú)機(jī)碳濃縮機(jī)制。圖中HCO-3濃度最高的場(chǎng)所是 葉綠體葉綠體（填“細(xì)胞外”、“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”），理由是 HCO-3通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸方式從細(xì)胞外運(yùn)輸?shù)饺~綠體內(nèi)，主動(dòng)運(yùn)輸以逆濃度梯度進(jìn)行，因此葉綠體中的HCO-3濃度最高HCO-3通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸方式從細(xì)胞外運(yùn)輸?shù)饺~綠體內(nèi)，主動(dòng)運(yùn)輸以逆濃度梯度進(jìn)行，因此葉綠體中的HCO-3濃度最高。
（3）某些植物存在另一種CO2濃縮機(jī)制部分過(guò)程如圖2所示。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）可將HCO-3轉(zhuǎn)化為有機(jī)物該有機(jī)物經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。
①由該種CO2濃縮機(jī)制可推測(cè)PEPC與無(wú)機(jī)碳的親和力 高于高于（填“高于”、“低于”或“等于”）Rubisco與無(wú)機(jī)碳的親和力。
②圖2所示的物質(zhì)中，由光合作用的光反應(yīng)提供的是 NADPH、ATPNADPH、ATP。
③炎熱干旱的生境可引起植物葉片氣孔關(guān)閉。相比多數(shù)不能濃縮CO2的果蔬，具有該CO2濃縮機(jī)制的作物在炎熱干旱的生境具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，原因是 炎熱干旱的生境使果蔬葉片氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少，光合速率較低，而能夠濃縮CO2的作物在氣孔關(guān)閉時(shí)能利用HCO-3釋放CO2，光合速率較大，生長(zhǎng)較快炎熱干旱的生境使果蔬葉片氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少，光合速率較低，而能夠濃縮CO2的作物在氣孔關(guān)閉時(shí)能利用HCO-3釋放CO2，光合速率較大，生長(zhǎng)較快。
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【考點(diǎn)】光合作用原理——光反應(yīng)、暗反應(yīng)及其區(qū)別與聯(lián)系．
【答案】基質(zhì)；C5；不需要；葉綠體；通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸方式從細(xì)胞外運(yùn)輸?shù)饺~綠體內(nèi)，主動(dòng)運(yùn)輸以逆濃度梯度進(jìn)行，因此葉綠體中的濃度最高；高于；NADPH、ATP；炎熱干旱的生境使果蔬葉片氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少，光合速率較低，而能夠濃縮CO2的作物在氣孔關(guān)閉時(shí)能利用釋放CO2，光合速率較大，生長(zhǎng)較快
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：27引用：5難度：0.5
相似題
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1．研究發(fā)現(xiàn)，Rubisco酶是綠色植物細(xì)胞中含量最豐富的蛋白質(zhì)，由核基因控制合成的小亞基和葉綠體基因控制合成的大亞基組成，功能上屬于雙功能酶。當(dāng)CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；當(dāng)O2濃度較高時(shí)，該酶卻錯(cuò)誤的催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中生成CO2，這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）Rubisco酶在細(xì)胞的中的核糖體上合成。在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶所催化的反應(yīng)產(chǎn)物是，其發(fā)揮作用的場(chǎng)所是。
（2）當(dāng)胞間CO2與O2濃度的比值減小時(shí)，有利于植物進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用有機(jī)物的積累。請(qǐng)從C5的角度分析，原因是。
（3）為糾正Rubisco酶的錯(cuò)誤反應(yīng)，光合植物創(chuàng)造了多種高代價(jià)的補(bǔ)救機(jī)制，如有的細(xì)胞中產(chǎn)生一種特殊蛋白質(zhì)微室，將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制形成的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：50引用：5難度：0.6 -
2．光呼吸可使水稻和小麥等作物的光合效率降低20%至50%，造成減產(chǎn)。
光呼吸現(xiàn)象存在的根本原因在于Rubisco,酶是一個(gè)雙功能的酶，具有催化羧化反應(yīng)和加氧反應(yīng)兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的濃度。當(dāng)CO2濃度高而O2濃度低時(shí)，RuBP（1，5-二磷酸核酮糖，C5）與進(jìn)入葉綠體的CO2結(jié)合，經(jīng)Rubisco酶催化生成2分子的PGA（3-磷酸甘油酸，C3），進(jìn)行光合作用；當(dāng)CO2濃度低而O2濃度高時(shí)，RuBP與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），后者在相關(guān)酶的作用下生成乙醇酸（光呼吸的底物），乙醇酸通過(guò)光呼吸代謝循環(huán)合成PGA，重新加入卡爾文循環(huán)，而1/4的PG則以CO2的形式釋放，具體過(guò)程如圖1所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在紅光照射條件下，參與光反應(yīng)的主要色素是；據(jù)圖1可推知，Rubisco酶主要分布在葉綠體基質(zhì)中，催化CO2與C5結(jié)合，生成2分子C3，影響該反應(yīng)的內(nèi)部因素有（寫(xiě)出2點(diǎn)即可）。在光照條件下，Rubisco酶可以催化RuBP與CO2生成PGA，再利用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH將其還原，也可以催化RuBP與O2反應(yīng)；推測(cè)O2與CO2比值時(shí)，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（2）從圖1看出，正常光合作用的葉片，突然停止光照后葉片會(huì)出現(xiàn)快速釋放CO2的現(xiàn)象（CO2猝發(fā)），試解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：。從能量代謝分析，光呼吸與有氧呼吸最大的區(qū)別是。
（3）水稻、小麥屬于C3植物，而高粱、玉米屬于C4植物，其特有的C4途徑如圖2所示。根據(jù)圖2中信息推測(cè)，PEP羧化酶比Rubisco酶對(duì)CO2的親和力。葉肉細(xì)胞包圍在維管束鞘細(xì)胞四周，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步推測(cè)C4植物光呼吸比C3植物的。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：3難度：0.5 -
3．如圖是某植物葉肉細(xì)胞的部分生理過(guò)程示意圖。已知該植物葉肉細(xì)胞在適宜光照、較高的氧氣濃度條件下由于Rubisco酶既能催化過(guò)程①，也能催化過(guò)程②，可同時(shí)進(jìn)行光合作用和光呼吸。光呼吸是指在O2濃度高，CO2濃度低時(shí)，Rubisco酶可催化C5（RuBp）加O2形成1個(gè)C3、1個(gè)C2，2個(gè)C2在線粒體等結(jié)構(gòu)中再經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化形成1個(gè)C3、1個(gè)CO2，C3再進(jìn)入卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）圖中，過(guò)程②發(fā)生的場(chǎng)所是。
（2）該植物葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的糖類物質(zhì)，在氧氣充足的條件下，可被氧化為（填物質(zhì)名稱）后進(jìn)入線粒體，繼而在（填場(chǎng)所）徹底氧化分解成CO2。
（3）據(jù)圖推測(cè)，當(dāng)CO2濃度與O2濃度的比值（填“高”或“低”）時(shí)，有利于水稻進(jìn)行光呼吸而不利于光合作用中有機(jī)物的積累，從C5的角度分析，其原因是。
（4）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在一些藍(lán)藻中存在CO2濃縮機(jī)制：藍(lán)藻中產(chǎn)生一種特殊的蛋白質(zhì)微室，能將CO2濃縮在Rubisco酶周圍。該機(jī)制的意義是。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：21引用：1難度：0.7
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