§4补充2-光呼吸

§４补充2-光呼吸
§４补充2-光呼吸
基本知识
概念：植物细胞在光照和高O2低CO2情况下发生的吸收O2和释放CO2的过程。

产生的原因：
Rubisco是一种兼性酶，其催化方向取决于CO2和O2的分压。

当CO2分压高而O2分压低时,RuBP（C5）与CO2经此酶催化生成2分子的PGA(C3)，进行光合作用；反之,则RuBP 与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子磷酸乙醇酸(C2化合物),后者在磷酸乙醇酸酯酶的作用下变成乙醇酸，是光呼吸的底物，进入C2途径。

光呼吸与光合作用是密切联系的。

光呼吸在叶绿体与过氧化体中吸收氧气，在线粒体中放出CO2。

光呼吸是一个氧化过程，被氧化的底物是乙醇酸。

场所：叶绿体、细胞质基质、线粒体
意义：
1、消耗掉光反应产生的过多的H]和ATP，防止强光对细胞结构的破坏。

2、光呼吸产生的CO2可以作为暗反应阶段的原料
光呼吸与细胞呼吸（暗呼吸）的区别于联系
联系：都是消耗O2产生CO2的过程
区别条件：光呼吸需要光，与光合作用同时进行；细胞呼吸有光无光都可进行能量：光呼吸消耗能量；细胞呼吸释放能量
场所：光呼吸在叶绿体、细胞质基质和线粒体；细胞呼吸在细胞质基质和线粒体
巩固练习
1、光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O2/CO2值异常时发生的一种生理过程（如下图所示），该过程是细胞在Rubisco酶的催化下，消耗O2，生成CO2，借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的消耗能量的反应。

虽然光呼吸大约抵消了30%的光合作用储备能量，但其对细胞有着很重要的保护作用。

（1）据图可知，光呼吸与光合作用都利用了______________为原料，但光合作用在______阶段实现了该物质的再生，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生______。

（2）Rubisco酶的存在场所为__________，这种酶既能催化物质“C-C-C-C-C”和O2反应，也能催化物质“C-C-C-C-C”和CO2反应，其两面性与酶的_______（特性）相矛盾，推测O2/CO2值______（高、低）时，有利于光呼吸而不利于光合作用。

（3）有观点指出，光呼吸的生理作用在于干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的________________，减少细胞受损的可能，而光呼吸产生的二氧化碳又可以作为暗反应阶段的原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。

2.某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。

吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量),回答下列问题:
1、在光照条件下,图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用,其中图形B的面积表示。

从图形C可推测该植物存在另一个的途径。

CO2进出叶肉细胞都是通过的方式进行的。

(2)在上述实验中,若提高温度、降低光照,则图形(填“A”或“B”)的面积变小,图形(填“A”或“B”)的面积增大,原因是。

3.(2015·北京高考·T31)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化,每2s记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。

(1)在开始检测后的200s内,拟南芥叶肉细胞利用光能分解,同化CO2。

而在实验的整个过程中,叶片可通过将储藏在有机物中稳定的化学能转化为和热能。

(2)图中显示,拟南芥叶片在照光条件下CO2吸收量在
μmol·m-2·s-1范围内,在300s时CO2达到2.2μmol·m-2·s-1。

由此得出,叶片的总(真正)光合速率大约是μmolCO2·m-2·s-1。

(本小题所填数值保留至小数点后一位)
（3）从图中还可看出,在转入黑暗条件下100s以后,叶片的CO2释放,并达到一个相对稳定的水平,这提示在光下叶片可能存在一个与在黑暗中不同的呼吸过程。

(4)为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物,可利用技术进行研究。

4、植物的叶肉细胞在光下有一个与呼吸作用不同的生理过程，即在光照下叶肉细胞吸收O2，释放CO2。

由于这种反应需叶绿体参与，并与光合作用同时发生，故称光呼吸。

Rubisco是一个双功能的酶，具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。

RuBP(1，5—二磷酸核酮糖，C5)既可与CO2结合，经此酶催化生成PGA(3—磷酸甘油酸，C3)，进行光合作用；又可与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(2—磷酸乙醇酸，C2)。

进行光呼吸。

具体过程见下图：
（1）Rubisco在光照条件下，可以催化RuBP与CO2生成PGA，再利用光反应产生的__________将其还原；也可以催化RuBP与O2反应，推测O2与CO2比值__________(填“高”或“低”)时，有利于光呼吸而不利于光合作用。

（2）请写出鉴定Rubisco的化学本质是否是蛋白质的两种生物学方法。

第一种方法是用________检验；第二种方法是用____________________________________检验。

（3）比较细胞呼吸和光呼吸的两点区别___________________。