研究发现,植物的Rubisco酶具有“两面性”,CO2浓度较高时,该酶催化C5与CO2反应;O2浓度较高时,该酶催化C5与O2反应,产物到线粒体中会产生CO2,这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。图1是某种猕猴桃叶肉细胞光合作用和有氧呼吸的过程示意图,①~④表示生理过程;图2是科研人员在某山区研究夏季6:00—19:00时,遮阳对猕猴桃净光合速率影响结果的曲线。
(1)图1过程①~④中,发生在生物膜上的有____________(填序号),过程③产生的[H]中的氢元素来源于____________。在较高CO2浓度环境中,Rubisco酶所催化反应的产物是_________,与光呼吸相区别,研究人员常把有氧呼吸称为“暗呼吸”,从反应场所上看,光呼吸发生在叶绿体和线粒体中,暗呼吸发生在_________中。
(2)图2中Q点的净光合速率比P点低,主要是由于_________ (环境因素)造成的。N点的净光合速率比M点低,主要是由于_________导致图1中过程②明显减慢所致。
(3)夏季中午,部分植物会出现“光合午休”现象,此时光合作用速率明显减弱,而CO2产生速率明显增强,其中CO2产生速率明显增强原因是_________。由曲线可知,35%遮阳能增加净光合速率,推测原因为:适当遮光可能导致叶绿素含量增加。请设计实验验证推测是否正确,写出实验思路:_________。
(4)科研人员用电镜观察野生型和突变体猕猴桃的叶绿体,结果如图所示。试分析与野生型相比,突变体猕猴桃的产量的高低及其原因_________。
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研究发现,植物的Rubisco酶具有“两面性”,CO2浓度较高时,该酶催化C5与CO2反应,完成光合作用;O2浓度较高时,该酶催化C5与O2反应,产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2,这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。请据图回答下列问题:
(1)在较高CO2浓度环境中,Rubisco酶所催化反应的产物是____________,该产物被还原生成糖类的过程还需要_____________(物质)。Rubisco酶的“两面性”与酶的________(特性)相矛盾。
(2)与光呼吸相区别,研究人员常把有氧呼吸称为“暗呼吸”。从反应条件上看,光呼吸需要光,暗呼吸__________;从反应场所上看,光呼吸发生在叶绿体和线粒体中,暗呼吸发生在__________中。
(3)夏季中午,部分植物会出现“光合午休”现象,此时光合作用速率明显减弱,而CO2产生速率明显增强,其中CO2产生速率明显增强原因是__________________________________________________________。
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研究发现,植物的Rubicon酶具有“两面性”,C02浓度较高时,该酶催化c5与C02反应,完成光合作用;02浓度较高对,该酶催化c5与02反应,产物经一系列变化后到线粒体中会产生CO2,这种植物在光下吸收02产生C02的现象称为光呼吸。请回答:
(1)Rubicon酶的存在场所为 ,其“两面性”与酶的 (特性)相矛盾。
(2)在较高CO2浓度环境中,Rubicon酶所催化反应的产物是 ,该产物进一步反应还需要 。
(3)与光呼吸相区别,研究人员常把细胞呼吸称为“暗呼吸”,从反应条件和场所两方面,列举光呼吸与暗呼吸的不同:
a:反应条件 。
b:场所 。
(4)若通过实验测定水稻光呼吸速率,方法是:分别在低氧和大气条件下测定水稻 (2分),再根据两种状态之间的差异推算光呼吸的速率。
(5)有人认为光呼吸是有害的过程,理由是_____ ___(2分)。
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进行光合作用的细胞中普遍存在Rubisco酶,该酶的催化特性受细胞中O2和CO2浓度的影响,当细胞中CO2浓度较高时,可催化CO2与C5结合,进行CO2固定,参与光合作用暗反应;当细胞中CO2浓度低、O2浓度高时,可催化O2与C5结合生成C3和C2,C2再利用细胞中的NADPH和ATP,经一系列过程转化成C3和CO2后,参与光合作用。分析回答:
(1)在强光、高温、干旱的夏季中午,小麦等作物光合作用降低是因为细胞中CO2浓度低造成的。此时细胞中与光合作用有关的化合物含量增多的除NADPH、C5外,还有_________,这时,Rubisco酶会催化_________,这样既能利用光合作用光反应阶段过剩产物,又能维持光合作用暗反应阶段进行,是细胞对逆境的适应。
(2)研究发现,玉米有较强的固定CO2的结构特点,能保证其在低浓度的CO2外界环境中,光合作用细胞中仍有较高的CO2浓度,所以正常状况下,玉米细胞中Rubisco酶主要催化________。若将小麦和玉米置于相同的强光、高温和干旱环境中,一段时间后,________(小麦或玉米)生长更好,其原因是_______________。
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科学研究发现:小麦、水稻等作物在强光、干旱时会发生比较强的光呼吸作用,在光呼吸过程中叶绿体基质中的Rubisco酶起到重要作用,该酶在O2浓度较高时,可催化五碳化合物与O2结合生成一个三碳化合物和一个二碳化合物,此二碳化合物不参与光合作用,而是在消耗一定ATP和NADPH的基础上,重新形成五碳化合物,并释放出CO2此外,光合作用过程中,Rubisco酶也可催化五碳化合物与CO2结合,进行CO2固定。
(1)光呼吸是某些植物发生在________条件下,在__________中进行的生理反应。
(2)结合题干信息和暗反应过程,预测氧气浓度升高时,葡萄糖生成量应该如何变化?(填“上升”“下降”或“不变”)其原因是_____________________________________。
(3)研究发现塑料大棚内的CO2浓度由0.03%升高到0.24%时,水稻会增产约89%,CO2的浓度升高可促进________________________________;同时可促进Rubisco酶催化更多的五碳化合物与CO2结合,而减少与O2的结合,从而降低____________。
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拟南芥叶肉细胞中与光合作用有关的Rubisco酶是一个双功能酶。在光下,它既催化C5与CO2的羧化反应进行光合作用,同时又催化C5与O2的加氧反应进行光呼吸,如下图所示,其中①~④代表生理过程。请回答下列问题:
(1)图中①过程是_________,进行的场所是_________。
(2)卡尔文循环过程中需要光反应产生的________,该过程中除了糖之外,还有_________的再生。
(3)光呼吸过程中C2从产生部位运输到线粒体至少要穿过________层磷脂分子层。当植物发生光呼吸时,会明显减弱光合作用,请从C5角度分析原因________。
(4)光呼吸是植物在长期进化过程中提高抗逆性而形成的一条代谢途径。在高温、干旱和强光照条件下,植物的蒸腾作用很强,叶片气孔大量关闭,CO2供应量减少,植物可通过光呼吸为光合作用提供________。从反应条件来讲光呼吸与有氧呼吸的不同是_________。
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光呼吸是叶绿体中与光合作用可同时发生的一个过程,它吸收O2的环节与卡尔文循环中CO2的固定过程一样,都需要在 Rubisco(是一种酶)的催化下进行。光呼吸和卡尔文循环的部分过程如图所示,如图表示CO2浓度变化对不同条件下光合速率的影响曲线。
请回答:
(1)据如图分析, Rubisco起作用的具体场所是____________ ,在该酶的催化下,1分子RuBP和O2结合生成1分子三碳酸和1分子①,则①为____________碳化合物,它进入线粒体后,可参与需氧呼吸的_______________循环,被氧化为CO2,而三碳酸则被还原成三碳糖,其中 NADPH为该还原过程提供_______________________。
(2)据如图分析,在卡尔文循环稳定进行时,若突然大幅度提高O2浓度,则短时间内叶绿体基质中RuBP的含量将___________________ 。
(3)据如图分析,两种气体分子与 Rubisco的结合存在_____________关系,若在某适宜O2浓度条件下植物光合速率随CO2浓度的变化如图中线甲所示,则处于高O2浓度条件下的光合速率变化应以如图中的曲线_________________表示。
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科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因,提高了光合作用过程出Rubisco酶对CO2的亲和力,从而显著提高了植物的光合作用速率。下列叙述错误的是( )
A. PCR定点突变技术使Rubisco酶基因发生定向突变
B. PCR技术扩增目基因的过程中必须添加两种引物
C. PCR扩增过程需加入解旋酶和热稳定DNA聚合酶
D. PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴
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植物叶片中有一种酶,其功能是催化反应C5+CO2→2C3。对这种酶的叙述合理的是
A. 提高二氧化碳浓度,不能增强该酶活性
B. 在低温环境中会失活,导致光合速率降低
C. 主要分布在细胞质基质中
D. 由叶绿体中的基因控制合成,与细胞核基因无关
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下图是抑制剂降低酶活性的两个作用机理模型,研究发现精氨酸能降低NAGase酶的催化效率。关于精氨酸降低NAGase酶活性机理的实验方案和结论中,合理的是
A.不断提高精氨酸浓度,如果反应速率不能提高,则属于模型甲
B.不断提高精氨酸浓度,如果反应速率不能提高,则属于模型乙
C.不断提高底物浓度,如果反应速率能提高,则属于模型甲
D.不断提高底物浓度,如果反应速率能提高,则属于模型乙
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如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响。下列有关叙述中错误的是( )
A. 曲线中a点转向b点时,光反应增强,暗反应增强
B. 曲线中b点转向d点时,叶绿体中C5浓度降低
C. 在一定范围内增加光照和CO2浓度,有利于提高光合效率
D. 曲线中c点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
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