Question

如图是某植物在不同光照强度条件下的光合速率测量结果。光合速率以植株干重增加速率[mg/（单位叶面积·h）]表示，请回答下列问题。

（1）正常光照下，叶肉细胞内为还原提供能量的物质是_________。研究发现：该植物体内有种 Rubisco 酶是光合作用过程中的关键酶，它催化被固定的反应，可知该酶存在于叶绿体________中。

（2）条件下，1klx光照强度时，叶肉细胞中产生ATP的场所是________，5klx光照强度时的实际光合速率_______（>、=、<）P点代表的实际光合速率。

（3）据图分析，P点以后限制光合速率增加的主要环境因素是__________。

（4）光强为光补偿点时，叶肉细胞的光合速率大于该细胞的呼吸速率，理由是__________。条件下，光强高于光饱和点后，农作物的光合作用不再增强的原因是____________________。

Answer

ATP、NADPH（[H]） 基质 细胞质基质、叶绿体线粒体 = 温度 该植物还有其他细胞只进行呼吸作用消耗有机物 环境中的浓度较低，导致暗反应限制了光反应

【解析】

光合作用可以分为光反应阶段和暗反应阶段，其中光反应阶段在类囊体薄膜中进行，包括水的光解和ATP的合成，其产生的还原氢和ATP可以为暗反应提供反应条件，而暗反应在叶绿体基质进行。同时净光合速率=真光合速率-呼吸速率。

（1）参与C3的还原需要的能量物质为ATP和还原氢；被固定的反应属于暗反应阶段，场所位于叶绿体基质；

（2）条件下，1klx光照强度时，图中曲线对应的植物可以进行光合作用和呼吸作用，因此光合作用过程中，ATP的产生在光反应进行，场所包含叶绿体，进行有氧呼吸的过程中产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体；由于实际的光合速率等于净光合速率+呼吸速率，因此5klx光照强度时的实际光合速率为6+4=10 mg/（单位叶面积·h），而P点时，实际的光合速率为8+2=10 mg/（单位叶面积·h），所以相等；

（3）根据两条曲线对比可以发现，P点以后曲线不再变化，但温度为条件时，明显曲线的光合作用速率可以升高，因此限制P点的环境因素主要为温度；

（4）植物达到光补偿点时，整株植物的光合作用速率=呼吸作用速率，此时叶肉细胞中进行的光合作用需要平衡整株植物的所有细胞的呼吸作用，因此在叶肉细胞内部光合速率大于呼吸速率；达到光饱和点时，光合作用的限制因素不再是光照，是由于此时暗反应限制了光反应的进行，可能原因为环境中的浓度较低，导致暗反应限制了光反应。