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简答题为什么说光呼吸与光合作用是伴随发生的?光呼吸有何生理意义?
  • 光呼吸是植物的绿色细胞在光照下吸收氧气释放CO2的反应,这种反应需叶绿体参与,仅在光下与光合作用同时发生,光呼吸底物乙醇酸主要由光合作用的碳代谢提供。
    光呼吸与光合作用伴随发生的根本原因主要是由Rubisco的性质决定的,Rubisco是双功能酶,它既可催化羧化反应,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。因此在O2和CO2共存的大气中,光呼吸与光合作用同时进行,伴随发生,既相互抑制又相互促进,如光合放氧可促进加氧反应,而光呼吸释放的CO2又可作为光合作用的底物。
    光呼吸在生理上的意义推测如下:
    (1)回收碳素通过C2碳氧化环可回收乙醇酸中3/4的碳(2个乙醇酸转化1个PGA,释放1个CO2)。
    (2)维持C3光合碳还原循环的运转在叶片气孔关闭或外界CO2浓度低时,光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用,以维持光合碳还原环的运转。
    (3)防止强光对光合机构的破坏作用在强光下,光反应中形成的同化力会超过CO2同化的需要,从而使叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高。同时由光激发的高能电子会传递给O2,形成的超氧阴离子自由基会对光合膜、光合器有伤害作用,而光呼吸可消耗同化力与高能电子,降低超氧阴离子自由基的形成,从而保护叶绿体,免除或减少强光对光合机构的破坏。
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