Question

图甲表示某种植物叶肉细胞的蔗糖与淀粉合成代谢途径（三碳糖磷酸进一步转化形成葡萄糖），其叶绿体内膜上的磷酸转运器所转运的两种物质严格按照1：1的量进行：图乙研究光照强度变化对某植物叶肉细胞的O₂释放速率和CO₂吸收速率的影响（单位：μmo1/m²·s）；下表内数据表示科研人员研究冬季大棚中的番茄和草莓，在保持两种植物生长所需的水分、肥料等相同且适宜的条件下，每天14：00—15：00观察并测定光合速率，据题意信息回答下列问题。

	番茄	草莓
空气质量级别	棚温℃	光合有效辐射 μmo1/m^2·s	光合速率 μmo1/m^2·s	棚温℃	光合有效辐射 μmo1/m^2·s	光合速率 μmo1/m^2·s
二级良	25.6	987	20.4	27.3	994	20.11
二级轻度污染	23.4	746	19.6	26.1	785	18.72
四级中度污染	23.5	477	17.1	26.1	428	17.41
五级重度污染	22.2	325	11.8	24.6	458	10.10

注：光合有效辐射是指绿色植物进行光合作用过程中。能够被光合色素吸收并转化的太能辐射能量。

(1)图甲碳同化循环（卡尔文循环）过程中，二氧化碳与五碳化合物结合的反应属于___________过程；据表格信息，当空气质量由三级升为四级时，导致植物光合速率下降的主要因素是__________，光反应为暗反应提供的___________（填图甲中数字标号）减少。当污染进一步加剧到五级时，导致草莓光合速率下降的主要因素是_________。因此，当存在空气质量污染时，要根据不同情况采取不同措施来维持植物的光合速率以提高产量。

(2)图甲中，叶绿体内膜上的磷酸转运器，每转入一分子磷酸必定同时运出一分子____________。若单位时间内离开卡尔文循环的三碳糖磷酸的数量大于磷酸转运器转运Pi的数量，则__________（填“有利于”或“不利于”）叶绿体内淀粉的合成。

(3)图乙中，强光照开始时，氧气的释放速率__________，此时叶肉细胞中产生ATP的细胞结构有___________。

(4)图乙中，A点光合作用速率___________（填“大于”、“小于”或“等于”）呼吸作用速率，此时ADP在叶绿体中的移动方向是____________________。

Answer

固定（或CO2固定） 光合有效辐射降低（或光合有效辐射或光） ①和② 棚温下降（或棚温或温度） 三碳糖磷酸 不利于 增大 细胞质基质、线粒体和叶绿体（或细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜和叶绿体） 大于 由叶绿体基质到类囊体薄膜

【解析】

1. 影响光合作用的环境因素。（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。

2.图甲表示植物叶肉细胞光合作用的光反应、碳反应以及蔗糖与淀粉合成代谢途径，合成淀粉的场所是叶绿体基质。根据对光照的要求可以将光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生的条件是必须有光，暗反应有光无光都可以进行。光反应可以为暗反应提供[H]和ATP，暗反应可以分为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。图中①为[H]、②ATP、③ADP。图中叶绿体内膜上的磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi（无机磷酸），合成蔗糖的场所是细胞溶胶即细胞质基质。

据表该实验的自变量是空气质量指数及植物的种类，因变量是光合速率，探究的题目是空气质量指数对番茄和草莓光合作用的影响。表中数据表明空气质量可以影响大棚内的温度、光照强度和植物的光合速率。

（1）图甲碳同化循环（卡尔文循环）过程中，二氧化碳与五碳化合物结合的反应属于CO2固定过程，分析表格可知，当空气质量级别由三级轻度污染升为四级中度污染时，棚温不变，但是光合有效辐射下降，这将抑制光反应，为暗反应提供的①[H]、②ATP减少，最终导致有机物合成减少。

（2）根据图示，每运入一分子磷酸必定运出一分子三碳糖磷酸，两者同时进行。若单位时间内离开卡尔文循环的三碳糖磷酸的数量大于磷酸转运器转运Pi的数量，则识图分析可知，导致叶绿体基质内的三碳糖磷酸减少，那么用于导致淀粉的生成减少，因此不利于叶绿体内淀粉的合成。

（3）光反应主要受光照影响，图乙中强光照开始时，光反应速率加快，水的光解增强，氧气释放速率增大。此时光合作用与呼吸作用都可以产生ATP，因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。

（4）据图乙分析可知，A点时两条曲线重合，表示整个植株光合作用释放的氧气量等于呼吸作用释放的二氧化碳量，但植物体内还有不能进行光合作用的细胞还要进行呼吸作用消耗有机物，所以A点时叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。此时ADP在叶绿体中的移动方向是由叶绿体基质到类囊体薄膜。