Question

3．植物細胞中的葉綠體在光照條件下可以消耗一定量的O₂，這屬于植物細胞光呼吸的重要環節．如圖表示光合作用和光呼吸的部分過程，請回答：
（1）過程①發生在葉綠體的基質中，并且需要光反應提供．在黑暗條件下C₃不能被還原再生成化合物，使光呼吸因缺乏底物而不能進行．
（2）研究發現，催化過程②和③的是同一種酶，CO₂和O₂會競爭此酶的同一活性位點．因此，當細胞中O₂濃度升高時，過程②會受到抑制．
（3）在強光下，光反應轉換的能量超過暗反應的需要，會對細胞造成傷害，此時光呼吸可以對細胞起到保護作用，原因是光呼吸可消耗過剩的能量（或ATP和[H]）．
（4）從能量代謝的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的區別是光呼吸消耗ATP，有氧呼吸產生ATP．

Answer 1

分析 光呼吸是所有行光合作用的細胞（該處“細胞”包括原核生物和真核生物，但并非所有這些細胞都能運行完整的光呼吸）在光照和高氧低二氧化碳情況下發生的一個生化過程．它是光合作用一個損耗能量的副反應．光呼吸可消除多余的NADPH和ATP，減少細胞受損的可能，有其正面意義．據此分析作答．

解答 解：（1）據圖分析，①表示三碳化合物的還原，需要光反應提供ATP和[H]，該過程發生在葉綠體的基質中．在黑暗條件下光反應停止，因缺少ATP和[H]，C₃不能被還原再生成C₅化合物，使光呼吸因缺乏底物而不能進行．
（2）②表示二氧化碳的固定，③表示光呼吸，由于催化過程②和③的是同一種酶，CO₂和O₂會競爭此酶的同一活性位點，所以高濃度的氧氣，低濃度的二氧化碳環境會促進光呼吸，抑制二氧化碳的固定．
（3）在強光下，光反應轉換的能量超過暗反應的需要，會對細胞造成傷害，此時光呼吸可消耗過剩的能量（或ATP和[H]），減少細胞受損的可能，對細胞起到保護作用．
（4）據圖分析，光呼吸和有氧呼吸最大的區別是光呼吸消耗ATP，有氧呼吸產生ATP．
故答案為：
（1）葉綠體的基質   ATP和[H]C₅
（2）抑制
（3）光呼吸可消耗過剩的能量（或ATP和[H]）
（4）光呼吸消耗ATP，有氧呼吸產生ATP

點評 本題以光合作用為背景主要考查植物的光呼吸的相關知識，意在強化學生對相關知識的理解與分析，題目難度中等．