Question

4．光呼吸是指綠色植物在光照情況下吸收O₂，將葉綠體中的五碳化合物分解產(chǎn)生CO₂的過程．光呼吸是一個“耗能浪費”的生理過程，因此，抑制植物的光呼吸可實現(xiàn)農(nóng)作物的增產(chǎn)．如圖為光呼吸和光合作用的關(guān)系圖，請回答下列問題：

（1）光合作用過程中，羧化反應(yīng)發(fā)生的場所是葉綠體基質(zhì)（填具體部位）．分析題圖可知，與光呼吸有直接關(guān)系的細胞器為葉綠體、線粒體．光呼吸發(fā)生的條件是光照、高O₂含量和低CO₂含量等．
（2）結(jié)合光合作用過程分析，圖中五碳化合物主要來自三碳化合物的還原（或C₃的還原）（填過程）．研究表明，當葉綠體內(nèi)CO₂含量降低、O₂含量升高時，光呼吸增強，葉綠體中高含量的O₂主要來自葉綠體（或基粒）的類囊體薄膜（填具體部位）．    
（3）科研人員利用玉米和大豆探究光呼吸抑制劑亞硫酸氫鈉對兩者的增產(chǎn)效果．
①若在玉米田中套種大豆，套種后的玉米田群落中的植物存在分層現(xiàn)象，這種分層現(xiàn)象屬于群落空間結(jié)構(gòu)中的垂直結(jié)構(gòu)，有利于提高光能的利用率．
②亞硫酸氫鈉可通過改變二碳化合物（乙醇酸）氧化酶的空間結(jié)構(gòu)來抑制該II的活性，從而抑制光呼吸的進行．已知噴灑的亞硫酸氫鈉溶液的濃度遠大于植物葉肉細胞中亞硫酸氫鈉的濃度，這時亞硫酸氫鈉進入葉肉細胞不需要（填“需要”或“不需要”）消耗ATP．
③研究表明，亞硫酸氫鈉也能促進色素對光能的捕捉，噴施1mmol/L的亞硫酸氫鈉溶液后，大豆釋放氧氣的量增多（填“增多”“減少”或“不變”），原因是光能利用增加，水的光解加快，產(chǎn)生的O₂增多．

Answer 1

分析 1、光呼吸（英語：Photorespiration）是所有行光合作用的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程．它是光合作用一個損耗能量的副反應(yīng)．過程中氧氣被消耗，并且會生成二氧化碳．光呼吸約抵消30%的光合作用．因此降低光呼吸被認為是提高光合作用效能的途徑之一．但是人們后來發(fā)現(xiàn)，光呼吸有著很重要的細胞保護作用．
2、群落結(jié)構(gòu)是由群落中的各個種群在進化過程中通過相互作用形成的，包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)．（1）垂直結(jié)構(gòu)：指群落在垂直方向上的分層現(xiàn)象．植物分層因群落中的生態(tài)因子-光的分布不均，由高到低分為喬木層、灌木層、草本層；動物分層主要是因群落的不同層次的食物和微環(huán)境不同．（2）水平結(jié)構(gòu)：指群落中的各個種群在水平狀態(tài)下的格局或片狀分布．影響因素：地形、光照、濕度、人與動物影響等．意義：提高了生物利用環(huán)境資源的能力．

解答 解：（1）光合作用過程中，羧化酶催化二氧化碳和五碳化合物生成三碳化合物，反應(yīng)發(fā)生的場所是葉綠體基質(zhì)．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(fā)生的一個生化過程．它是光合作用一個損耗能量的副反應(yīng)．過程中氧氣被消耗，并且會生成二氧化碳．光呼吸約抵消30%的光合作用．與光呼吸有直接關(guān)系的細胞器為  葉綠體、線粒體．
（2）結(jié)合光合作用過程分析，三碳化合物的還原（或C₃的還原）一部分生成糖類等有機物，一部分還原生成五碳化合物．研究表明，當葉綠體內(nèi)CO₂含量降低、O₂含量升高時，光呼吸增強，葉綠體中高含量的O₂主要來自葉綠體（或基粒）的類囊體薄膜水的光解．
（3）①群落的空間結(jié)構(gòu)包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)．垂直結(jié)構(gòu)中種群具有明顯的分層現(xiàn)象，有利于提高了光能的利用率．
②亞硫酸氫鈉能夠抑制乙醇酸（光呼吸的中間產(chǎn)物）氧化酶的活性，即改變了該酶的空間結(jié)構(gòu)，從而抑制了光呼吸的進行．物質(zhì)由高濃度向低濃度一側(cè)運輸時屬于被動運輸，該過程中不需要消耗能量．
③NaHSO₃作用于葉綠體的類囊體或基粒，促進色素對光能的捕捉．色素吸收光能，并將光能傳遞給水光解和用于ATP合成．噴施1mmol/L NaHSO₃溶液后，大豆釋放氧氣的量將增多．
故答案為：
（1）葉綠體基質(zhì)    葉綠體、線粒體         光照、高O₂含量
（2）三碳化合物的還原（或C₃的還原）       葉綠體（或基粒）的類囊體薄膜
（3）①垂直   光能的利用率（答案合理即可給分）  
 ②空間結(jié)構(gòu)  不需要  
③增多   光能利用增加，水的光解加快，產(chǎn)生的O₂增多

點評 本題考查光合作用和光呼吸的相關(guān)知識，意在考查考生的識圖能力和理解所學知識要點，把握知識間內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力；能運用所學知識，準確判斷問題的能力，屬于考綱理解層次的考查．