高三二輪復(fù)習(xí)生物素材：光呼吸現(xiàn)象歸納總結(jié)

1、 高考專題復(fù)習(xí)：光呼吸現(xiàn)象一、光呼吸發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史 1920年，德國(guó)的奧托瓦布（Otto Warburg）發(fā)現(xiàn)光合速率會(huì)因?yàn)檠醴謮旱纳叨档?，后?lái)這現(xiàn)象就被命名為瓦布效應(yīng)。約翰德柯?tīng)枺↗ohn Decker）在1955年偶然通過(guò)實(shí)驗(yàn)，觀察到煙草葉在光照突然停止之后釋放出大量的二氧化碳。他當(dāng)時(shí)稱之為“二氧化碳的猝發(fā)”，并認(rèn)為這是在光照條件下發(fā)生的“呼吸”。光呼吸有此得名。 60年代初，科學(xué)家應(yīng)用紅外CO2分析儀和同位素示蹤技術(shù)更深入地了解了光呼吸。 1972年，由愛(ài)德華托爾伯特（Nathan Edward Tolbert）正式闡明光呼吸機(jī)制。二、光呼吸簡(jiǎn)介 光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧

2、低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過(guò)程。它是光合作用一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)。過(guò)程中氧氣被消耗，并且會(huì)生成二氧化碳 在光呼吸過(guò)程中，參與光合作用的一對(duì)組合：反應(yīng)物1,5-二磷酸核酮糖（簡(jiǎn)稱為RuBP）和催化劑1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（簡(jiǎn)稱為Rubisco）發(fā)生了與其在光合作用中不同的反應(yīng)。RuBP在Rubisco的作用下增加兩個(gè)氧原子，再經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，最終生成3-磷酸甘油酸。后者再經(jīng)過(guò)部分光合作用過(guò)程，可再次重新生成為RuBP。 換言之，Rubisco對(duì)RuBP有兩種作用，既可將之導(dǎo)入生成能量獲得碳素的光合作用，也能使之進(jìn)入消耗能量釋放碳素的光呼吸。 光呼吸不是一個(gè)純粹消耗能量的過(guò)程，其功

3、能是：在光呼吸時(shí)細(xì)胞線粒體中進(jìn)行甘氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榻z氨酸反應(yīng)時(shí)能形成3-磷酸腺甙(ATP)； 光呼吸可以將光合作用的副產(chǎn)品磷酸乙醇酸和乙醇酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔铮?在水分虧缺及高光照條件下，葉片氣孔關(guān)閉，光呼吸釋放的CO2能被再固定， 可保護(hù)光合作用的反應(yīng)中心， 以免被強(qiáng)光所破壞。光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞為適應(yīng)O2/CO2氣體環(huán)境變化，提高抗逆性而形成的一條代謝途徑。該過(guò)程是葉肉細(xì)胞在Rubisco酶的催化下，消耗O2生成CO2，并消耗能量的反應(yīng)，過(guò)程如下圖所示（NADPH即為H）。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ） A.環(huán)境中O2/CO2的比值升高，有利于有機(jī)物的積累B.光呼吸和有氧呼吸相似，都能消耗O2并產(chǎn)生

4、CO2C.從能量利用角度看，光呼吸與暗反應(yīng)都消耗ATPD.光呼吸是植物在不利條件下，對(duì)細(xì)胞的一種保護(hù)措施2.（11分）研究發(fā)現(xiàn)，植物的Rubisco酶具有“兩面性”，CO2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；O2濃度較高時(shí)，該酶催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中會(huì)產(chǎn)生CO2 ， 這種植物在光下吸收O2產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象稱為光呼吸請(qǐng)回答：（1）Rubisco酶的存在場(chǎng)所為_(kāi) ，Rubisco酶既可催化C5與CO2反應(yīng)，也可催化C5與O2反應(yīng)，這與酶的專一性相矛盾，其“兩面性”可能因?yàn)樵诓煌h(huán)境中酶_發(fā)生變化導(dǎo)致其功能變化。（2）在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco酶

5、所催化反應(yīng)的產(chǎn)物是_，該產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)還需要_ （物質(zhì)）。（3）夏季中午，水稻會(huì)出現(xiàn)“光合午休”，此時(shí)光合作用速率明顯減弱，而CO2釋放速率明顯增強(qiáng)，其原因是_. （4）研究表明，光呼吸會(huì)消耗光合作用新形成有機(jī)物的1/4 ， 因此提高農(nóng)作物產(chǎn)量需降低光呼吸小李同學(xué)提出了如下減弱光呼吸，提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施：適當(dāng)降低溫度；適當(dāng)提高CO2濃度；不能達(dá)到目的措施是_（填序號(hào)），理由是_。（5）與光呼吸相區(qū)別，研究人員常把細(xì)胞呼吸稱為“暗呼吸”，從反應(yīng)條件和場(chǎng)所兩方面，列舉光呼吸與暗呼吸的不同_。參考答案：（1）葉綠體基質(zhì)（1分） 空間結(jié)構(gòu)（1分） （2）C3、 H和ATP（3）氣孔關(guān)閉，CO2濃度降

6、低，O2濃度較高，光呼吸增強(qiáng)（2分）；（4）（1分）、溫度降低，酶活性減弱，光呼吸減弱的同時(shí)，光合作用也減弱，達(dá)不到提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目的（2分）。（5）光呼吸需要光，暗呼吸有光無(wú)光均可以；光呼吸的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)和線粒體，暗呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。（2分）3.光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和O2/CO2值異常情況下發(fā)生的一個(gè)生理過(guò)程，該過(guò)程借助葉綠體、線粒體等多種細(xì)胞器共同完成(如下圖所示),是光合作用伴隨的一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)。光呼吸過(guò)程中O2被消耗，并且會(huì)生成CO2。光呼吸損耗能量大約抵消了30%的光合作用儲(chǔ)備能量，因此降低光呼吸速率曾一度被認(rèn)為是提高光合作用效率的途徑之一。但是

7、后來(lái)研究者發(fā)現(xiàn)，光呼吸其實(shí)對(duì)細(xì)胞有著很重要的保護(hù)作用。 （1)據(jù)圖可知，光呼吸與光合作用都利用了_為原料，但光合作用在_反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解并產(chǎn)生_。(2)“Rubisco”是一種酶的名稱,這種酶既能催化物質(zhì)“C-C-C-C-C”和O2反應(yīng)，也能催化物質(zhì)“C-C-C-C-C”和CO2反應(yīng)，你推測(cè)O2/ CO2值_(高、低)時(shí)利于光呼吸而不利于光合作用。(3)有觀點(diǎn)指出，光呼吸的生理作用在于干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，因?yàn)闇囟群芨?，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉, _供應(yīng)減少。此時(shí)的光呼吸可以消耗光反應(yīng)階段生成的多余的_，而光呼吸產(chǎn)生的_又可以作為暗反應(yīng)階段的原料，

8、因此光呼吸對(duì)植物有重要的正面意義。(4)光呼吸被冠以“呼吸”二字，你認(rèn)為理由_。(提示:從與有氧呼吸進(jìn)行比較的角度回答)答案：(1)五碳化合物(C-C-C-C-C或C5) 暗 CO2 (2)高 (3) CO2 H和ATPCO2 (4)光呼吸過(guò)程中消耗O2并生成CO2，與有氧呼吸過(guò)程相似4.光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和 O2/CO2值異常情況下發(fā)生的一個(gè)生理過(guò)程，該過(guò)程借助葉綠體、線粒體等多種細(xì)胞器共同完成（如圖1所示），是光合作用伴隨的一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)。表 1 是研究人員對(duì)某植物在不同環(huán)境條件下氧氣的吸收量和釋放量進(jìn)行測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（1）據(jù)圖1可知，光呼吸與光合作用都利用了_為原料，但光合作用在暗反應(yīng)階段實(shí)現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解并產(chǎn)生_。（2）有觀點(diǎn)指出，光呼吸的生理作用在于干旱天氣和過(guò)強(qiáng)光照下，因?yàn)闇囟群芨?，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉，_供應(yīng)減少。此時(shí)的光呼吸可以消耗光反應(yīng)階段生成的多余的_，而光呼吸產(chǎn)生的_又可以作為暗反應(yīng)階段的原料，因此光呼吸對(duì)植物有重要的正面意義。（3）“Rubisco”是一種酶的名稱，這種酶既能催化物質(zhì)“CCCCC”和 O2反應(yīng)，也能催化物質(zhì)“CCCCC”和CO2反應(yīng)， 推測(cè)O2/CO2值_（高、低）時(shí)利于光呼