Question

【题目】图甲表示在不同温度条件下CO2浓度对某植物净光合速率的影响；图乙表示将该种植物叶片置于适宜的光照和温度条件下，叶肉细胞中C5的相对含量随细胞间隙CO2浓度的变化曲线。请回答下列有关问题：

（1）据甲图可知，当CO2浓度为600μmol·L-1时，该植物叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有______，当CO2浓度为200μmol·L-1、温度28℃条件下，该植物净光合速率为零，则该植物叶肉细胞中光合作用强度______呼吸作用强度（填“>”、“=”或“<”），在该CO2浓度时，20℃和15℃条件下该植物净光合速率明显大于28℃，原因可能是______。

（2）CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，据此推测，RuBP羧化酶分布在______中。图乙中，A→B的变化是由于叶肉细胞吸收CO2速率______（填“增加”或“减少”），B→C保持稳定的内因是受到______限制。

（3）研究发现，绿色植物中RuBP羧化酶具有双重活性，催化如下图所示的两个方向的反应，反应的相对速度取决于O2和CO2的相对浓度。

在叶绿体中，在RuBP羧化酶催化下C5与______反应，形成的______进入线粒体放出CO2，称之为光呼吸。据图推测，CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是______。

Answer 1

【答案】叶绿体、线粒体 > 实际光合速率都不高，而28℃时的呼吸速率很强 叶绿体基质 增加 RuBP羧化酶数量（浓度） O2 二碳化合物（C2） 高浓度CO2可减少光呼吸

【解析】

据图分析，图甲中实验的自变量是CO2和温度，因变量是净光合呼吸速率；随着CO2浓度的增加，在三种温度下的净光合速率都在一定范围内逐渐增大；图乙中，随着细胞间隙CO2浓度的逐渐增加，叶肉细胞中C5的相对含量逐渐下降，最后区趋于稳定。

（1）据甲图可知，当CO2浓度为600μmol·L-1时，此时净光合速率大于0，该植物叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体。当CO2浓度为200μmol·L-1、温度28℃条件下，根据图中显示，该植物净光合速率为零，即植物的总光合速率=植物的呼吸速率；但由于只有植物叶肉细胞中进行光合作用，因此植物叶肉细胞光合作用强度大于呼吸作用强度；在该CO2浓度下，15℃、20℃、28℃条件下植物的实际光合速率都不高，但28℃比15℃、20℃时的呼吸速率更高，因此20℃和15℃条件下该植物净光合速率明显大于28℃。

（2）CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，据此推测，RuBP羧化酶分布在叶绿体基质中。图乙中，A→B段显示，随着细胞间隙CO2浓度的增加，叶肉细胞中C5的含量逐渐降低，说明C5与CO2结合生成C3的过程加快，细胞中生成的C3增多，在一定程度上促进了C3的还原过程，进而使叶肉细胞吸收CO2的速率增加；B→C段显示，叶肉细胞中C5的含量不再随着细胞间隙CO2浓度的增加而增加，说明此时叶片的净光合速率等于呼吸速率，RuBP羧化酶量限制了光合速率。

（3）据图可知，RuBP羧化酶的作用是催化C5与CO2结合形成C3，或者催化C5与O2结合形成C3和C2即光呼吸过程，后者中形成的C2进入线粒体反应后释放出CO2，因此高浓度的CO2可减少光呼吸，导致光呼吸消耗的有机物减少，所以CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加。