Question

沙棘耐干旱、耐盐碱，抗风沙能力强，被广泛用于水土保持。如图表示在光照下沙棘叶肉细胞内发生的一系列反应。科研人员利用“间隙光”（光照20秒、黑暗20秒交替进行）处理沙棘叶肉细胞12小时，并用灵敏传感器记录环境中O₂和CO₂的变化，部分结果如图．请回答下列问题：

（1）图1中进行②过程的场所为______，产生[H]的过程有______（填数字），消耗[H]的过程有______（填数字）。

（2）给叶肉细胞提供¹⁸O₂，则在CO₂、H₂O、（CH₂O）三种化合物中，最先含有¹⁸O的是______。

（3）据图2可知，黑暗开始后CO₂吸收速率保持短时间稳定再迅速下降，CO₂吸收速率保持稳定的主要原因是______。

（4）B点光反应速率______（填“大于”“等于”或“小于”）暗反应速率；D点光合作用速率______（填“大于”“等于”或“小于”）细胞呼吸速率。与连续光照6小时，再连续暗处理6小时相比，“间隙光”处理12小时的光合产物______（填“较多”“相等”或“较少”）。

Answer

叶绿体基质 ①③ ②③ H2O 光反应产生的ATP和[H]，在黑暗开始后还能维持一段时间的暗反应 大于 大于 较高

【解析】

分析图1可知，图中①为光反应，②为暗反应；光反应产生[H]、氧气和ATP，暗反应过程中进行二氧化碳的固定生成C3，然后消耗[H]和ATP用于C3的还原，生成（CH2O）和C5。③为细胞呼吸过程产生ATP，有氧呼吸过程中第一和第二阶段均有ATP和[H]的产生，同时生成ATP，第三阶段[H]和O2结合生成水和大量的ATP；④为ATP作为直接的能源物质用于各项生命活动的过程。

分析图2可知，根据光照和黑暗交替变化的曲线情况，可以看出在开始给与光照，光反应加快，氧气释放速率迅速增大，但是而后受到产物积累的影响氧气释放速率又随即减小，暗反应进行导致CO2吸收速率开始增加，由于受到[H]和ATP的限制，CO2吸收速率到一定水平后保持稳定，黑暗开始后CO2吸收速率保持短时间稳定，由于[H]和ATP消耗殆尽，CO2吸收速率再迅速下降。

（1）图1中①②表示光合作用过程，③表示细胞呼吸过程。②为暗反应阶段，进行的场所是叶绿体基质，光反应过程产生[H]（NADPH）、细胞呼吸过程③产生[H](NADH)，所以产生[H]的过程有①③，消耗[H]的过程有②③。

（2）给叶肉细胞提供18O2，细胞呼吸的第三阶段[H]和18O2结合生成H218O，最先含有18O的是H2O。

（3）光反应产生的ATP和[H]，在黑暗开始后还能维持一段时间的暗反应，所以黑暗开始后CO2吸收速率保持短时间稳定再迅速下降，CO2吸收速率保持稳定。

（4）B点释放O2的速率较大，B点光反应速率大于暗反应速率；由于利用“间隙光”(光照20秒、黑暗20秒交替进行)处理沙棘叶肉细胞，图中O2释放速率等于CO2吸收速率，但叶肉细胞呼吸的时间是光合作用的两倍，所以D点光合作用速率大于细胞呼吸速率；照光与黑暗交替的频率越快，植物的光合作用效率越高，所以与连续光照6小时，再连续暗处理6小时相比，“间隙光”处理12小时的光合产物较高。