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人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类生物题

时间:2022-09-30 03:02:01 作者:星火作文 字数:3642字

人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如下图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。

(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________,模块3中的甲可与CO2结合,甲为________________。

(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将________________ (填:增加或减少)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是________________。

(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量________________ (填:高于、低于或等于)植物,原因是________________。

(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。

答案

 (1). 模块1和模块2    (2). 五碳化合物(或:C5)    (3). 减少    (4). 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足    (5). 高于    (6). 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类)    (7). 叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少

解析

1、光合作用中光反应和暗反应的比较:

2、分析题图,模块1将光能转化为电能,模块2将电能转化为活跃的化学能,模块3将活跃的化学能转化为糖类(稳定的化学能),结合光合作用的过程可知,模块1和模块2相当于光反应阶段,模块3相当于暗反应阶段。在模块3中,CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定,因此甲为C5,乙为C3。

【详解】(1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能,再转化成ATP中活跃的化学能,题图中模块1将光能转化为电能,模块2将电能转化为活跃的化学能,两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中,CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定,因此甲为五碳化合物(或C5)。

(2)据分析可知乙为C3,气泵突然停转,大气中CO2无法进入模块3,相当于暗反应中CO2浓度降低,短时间内CO2浓度降低,C3的合成减少,而C3仍在正常还原,因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长,模块3中CO2的量严重不足,导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP+不足,无法正常供给光反应的需要,因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。

(3)糖类的积累量=产生量-消耗量,在植物中光合作用产生糖类,呼吸作用消耗糖类,而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗,因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量要高于植物。

(4)在干旱条件下,植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低,导致二氧化碳的吸收量减少,因此光合作用速率降低。

【点睛】本题主要考查了光合作用过程中光反应和暗反应之间的区别与联系,以及影响光合作用速率的因素,需要考生识记相关内容,联系图中三个模块中能量和物质的变化,结合题干进行分析。

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