1. 光照条件下,叶肉细胞中的O2与CO2在 Rubisco酶的催化下,竞争性结合核酮糖-1,5二磷酸(C3),O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。下图1表示叶肉细胞中有关代谢,其中①~④代表光呼吸过程。

(1) 在红光照射条件下,参与途径①的主要色素是,光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的中。
(2) 光呼吸可使大豆、水稻和小麦等作物的光合效率降低20%至50%,造成产量损失。生产实际中,常通过适当升高CO2浓度达到增产的目的,请分析并解释其原理:(答2点即可)。
(3) 根据对光呼吸机理的研究,科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径 AP(依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力)。同时利用RNA干扰技术,降低叶绿体膜上 PLGGI(乙醇酸转运蛋白)的表达量。检测三种不同类型植株的光合速率,实验结果如图2所示。据此回答:当胞间CO2浓度较高时,三种类型植株中,AP+RNA干扰型光合速率最高的原因可能是,进而促进光合作用过程。

(4) 研究表明,强光下ATP和NADPH的积累会产生O2-(超氧阴离子自由基),而O2-会对叶绿体光合作用的反应中心造成伤害。结合题干信息,分析干旱天气和过强光照下,植物进行光呼吸的积极意义:
【考点】
影响光合作用的环境因素; 有氧呼吸的过程和意义; 光合作用原理的应用;
【答案】

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3. 如图是光合作用过程示意图(字母代表物质),PSBS是一种类囊体膜蛋白,能感应类囊体腔内H+的浓度而被激活,激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递,最终将过量的光能转换成热能释放,防止强光对植物细胞造成损伤。

回答下列问题。

(1) 若将水中的氧元素用18O标记,则光照一段时间后叶肉细胞中上图中除水外能检测到18O的物质有(填图中字母)。
(2) H+通过Z蛋白外流的同时促进了C的合成,说明Z蛋白的功能有
(3) 据图分析,光照过强会导致类囊体腔内pH(填“升高”或“下降”),从而激活PsbS。此时,光合作用产生的有机物会减少,原因是
(4) 在自然条件下,某种植物在幼苗时期全部为条形叶,随着树龄增长会逐渐出现条形叶、卵形叶和锯齿叶。在最适温度及大气CO2浓度下测得数据如下表所示(单位:μmol·m-2·s-1):

叶型

净光合速率

光补偿点

光饱和点

呼吸作用

光呼吸

叶绿素a/b

卵形叶

17.47

1881

2891

2.31

8.90

4.337

锯齿叶

16.54

2066

4260

3.08

9.12

4.397

条形叶

12.56

1428

2542

1.38

6.65

3.996

注:光呼吸有保护光合结构免受强光伤害的功能;叶绿素b对荫蔽条件下占优势的漫射光的吸收能力大于叶绿素a。

①据表中数据推测,条形叶分布在植株的(填“上”、“中”或“下”)部,依据为。(答出2点)

②据表可知,当光照为1881μmol·m-2·s-1时,锯齿叶的光合作用主要受外界因素的限制(答2点)。

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