Question

【題目】農(nóng)民為了達到高產(chǎn)目的通常在水稻種植時使用氮肥，然而在生產(chǎn)上常常會出現(xiàn)隨施氮量的增加而增產(chǎn)效果不顯著的現(xiàn)象�？蒲腥藛T為了研究不同施氮量對Rubisco酶（參與暗反應的關(guān)鍵酶）及作物光合作用的影響，進行了相關(guān)實驗研究。請回答問題

（1）NO3–和NH4＋是土壤中主要的氮素，可以逆濃度梯度通過___________的方式吸收進入植物根系運送到植物體各個部位，用以合成含氮物質(zhì)，如光合作用過程中所需的酶等。

（2）科研人員研究高施氮量條件下Rubisco酶及碳反應速率變化，實驗結(jié)果如圖1所示，據(jù)圖1分析，在高施氮量條件下，隨著施氮量的增加，推測Rubisco酶催化碳反應的效率___________。

（3）科研人員研究發(fā)現(xiàn)，Rubisco酶是一種雙功能酶，其作用過程如圖2所示。

圖中①代表的細胞結(jié)構(gòu)是_______________。據(jù)圖2分析，Rubisco酶作為雙功能酶，一方面可以催化暗反應中HCO3–和C5結(jié)合形成C3的過程；另一方面可以催化C5與O2結(jié)合成___________的過程，進而完成過氧化氫體內(nèi)的反應，最終在線粒體產(chǎn)生CO2并釋放，此過程在生物學上稱為光呼吸。據(jù)圖可知參與光呼吸的細胞器有___________，光呼吸速率增強會導致光合速率下降，理由是____________。

Answer 1

【答案】主動運輸 降低（酶活性降低） 葉綠體基質(zhì) 磷酸乙醇酸和C3 葉綠體、過氧化氫體、線粒體 光呼吸消耗了暗反應的底物，將其氧化后最終形成CO2釋放出細胞，從而降低了光合速率

【解析】

根據(jù)題干信息分析，Rubisco酶是一種參與光合作用暗（碳）反應的酶，該酶的含量或活性升高，可能會增加暗（碳）反應的速率，進而提高水稻的光合速率；該實驗的目的是研究不同施氮量對Rubisco酶（參與暗反應的關(guān)鍵酶）及作物光合作用的影響，因此該實驗的自變量是不同施氮量，因變量是Rubisco酶的活性、光合速率。

（1）根據(jù)題意分析，NO3-和NH4+進入植物根系是逆濃梯度進行的，說明其跨膜運輸方式為主動運輸。

（2）圖中a為Rubisco酶，b是碳反應速率，圖中曲線顯示，在高施氮量條件下，隨著施氮量的增加，Rubisco酶含量增加，但是碳反應速率增加不明顯，說明Rubisco酶催化碳反應的效率降低。

（3）據(jù)圖分析，圖2中①為葉綠體基質(zhì)，是碳反應的場所；圖中顯示Rubisco酶一方面可以催化碳反應中的CO2的固定（CO2與C5結(jié)合形成C3）過程，另一方面可以催化C5與CO2結(jié)合成磷酸乙醇酸和C3，進而完成過氧化氫體內(nèi)反應，最終在線粒體產(chǎn)生CO2并釋放，該過程在生物學上稱為光呼吸；據(jù)圖可知參與光呼吸的細胞器有葉綠體、過氧化氫體、線粒體。根據(jù)以上分析可知，光呼吸消耗了碳反應的底物，將其氧化后最終形成CO2釋放出細胞，從而降低了光合速率，所以光呼吸速率增強也是導致光合速率下降的原因之一。