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日志

 
 

停止供给CO2时,二磷酸核酮糖的浓度为何升后再降?  

2008-09-21 16:52:59|  分类: 教研随笔 |  标签: |举报 |字号 订阅

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试题(2004年上海高考生物第40题)下面是有关光合作用的问题。

停止供给CO2时,二磷酸核酮糖的浓度为何升后再降? - 蒸水滔滔 - 蒸水滔滔的网易博客

(1)图1表示的反应过程进行的场所是______。

(2)请据图1回答:

 ①在有光条件下,停止供给CO2时,二磷酸核酮糖的浓度变化如图2的________;磷酸甘油酸的浓度变化如图2的________。

 ②在CO2存在条件下,将植物从暗处移到明处后,磷酸甘油醛的浓度变化如图2的________。

(3)图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。图4表示该植物在不同温度(15和25)下,某一光强度时氧气释放量和时间的关系,请据图回答:

 ①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时,则它们分别是在光强度为________和________千勒克司下的测定值。

 ②若该植物的呼吸商(呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量)为0.8,在25条件下,1小时内呼吸作用放出的CO2量为________毫升。

 ③若该植物的呼吸为0.8,在25、4千勒克司光强度下,该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外,每小量还应从外界吸收CO2_______毫升。

 ④在4千勒克司光强度下,25时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是25时的________倍,这主要是因为________。

 答案 (1)叶绿体基质(2)①D   ②B  (3)①4  2.5  ②16   ③54   ④1.4  温度影响光合作用中酶的活性(略反应约酶活性)

 

疑惑   根据图1,在有光条件下,停止供给CO2时,由于CO2时固定不能进行,二磷酸核酮糖(RuBP,C5)只有生成,没有消耗,其浓度升高这是大家熟知的。可是,图2中的D图显示二磷酸核酮糖的浓度在升高之后又有一定程度的降低,这是什么原因呢?但凡做过这一例题的师生都会产生这样的疑问,但各种高考复习资料在解析此题时都没有触及这一点。

   

博主释疑    博主前几年接触这个问题的时候,总是用中学生物知识为基础去进行思考,一直没有得到合理的解释,博主甚至一度认为图2中D图可能本身有误。最近,又有学生问到这一问题,博主突然灵机一动,找到了问题的答案。事实上,这一疑问在中学生物知识范畴内是无法解答的,需要大学植物生理学的相关知识才能作出解释。原来,催化二磷酸核酮糖(RuBP)与CO2结合生成磷酸甘油酸(PGA)的酶是Rubisco(RuBP羧化酶/加氧酶),该酶既可催化羧化反应,又可以催化加氧反应,即CO2和O2竞争Rubisco同一个活性部位,并互为加氧与羧化反应的抑制剂。Rubisco是进行羧化还是加氧,取决于外界CO2浓度与O2浓度的比值。在有光条件下,停止供给CO2时,羧化反应停止,加氧反应却加快了,因为加氧反应而消耗部分二磷酸核酮糖,这是二磷酸核酮糖浓度在升高后又有所降低的原因。

二磷酸核酮糖的加氧反应与光呼吸有关。光呼吸是一个氧化过程,被氧化的底物是乙醇酸。绿叶要在光照条件下(黑暗不行)才能形成乙醇酸。二磷酸核酮糖(RuBP)Rubisco催化下被氧化而形成磷酸乙醇酸,后者在磷酸酶作用下,脱去磷酸而产生乙醇酸。乙醇酸的形成是在叶绿体内进行的。

          1,5-二磷酸核酮糖+O2+H2O→2-磷酸乙醇酸+3-磷酸甘油酸

               2-磷酸甘油酸+H2O→乙醇酸+磷酸

乙醇酸从叶绿体转入过氧化体,由乙醇酸氧化酶催化氧化成乙醛酸。乙醛酸经转氨作用转变为甘氨酸,甘氨酸在进入线粒体后发生氧化脱羧和羟甲基转移反应转变为丝氨酸,丝氨酸再转回过氧化体,并发生转氨作用,转变为羟基丙酮酸,后者还原为甘油酸,转入叶绿体后,在甘油酸激酶催化下生成的3-磷酸甘油酸又进入C3途径,整个过程构成一个循环。其中耗氧反应部位有两处,一是叶绿体中的Rubisco加氧反应,二是过氧化体中的乙醇酸氧化反应。脱羧反应则在线粒体中进行,2个甘氨酸形成1个丝氨酸时脱下1分子CO2。

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