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）。干旱缺水初期，首先影响的过程是______（填数字）。

（2）给叶肉细胞提供¹⁴CO₂，则暗反应过程中放射性依次出现的物质是______（用“→”表示）。当图1中②的速率等于③的速率时，单位时间光合作用产生ATP的量______（填大于、等于或小于） 呼吸作用产生ATP的量。

（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）。推测BC段出现的原因是暗反应提供的______限制了光反应。

Answer

叶绿体基质 ①③ ②③ ② CO2→C3→（CH2O） 大于 光反应产生的ATP和[H] 大于 大于 较高 ADP和Pi（NADP+）

【解析】

据图分析，图1中，①表示光反应过程中ATP的形成过程；②表示暗反应过程；③表示有氧呼吸三个阶段产生ATP的过程，④表示需要消耗能量的各项生命活动。

光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。

（1）根据以上分析已知，②表示暗反应过程，发生在叶绿体基质中；图中①光反应和③有氧呼吸的第一、二阶段都可以产生[H]；②暗反应和③有氧呼吸第三阶段都需要消耗[H]；在干旱缺水初期，植物关闭气孔，降低了对CO2的吸收，所以要影响光合作用暗反应阶段②。

（2）给叶肉细胞提供14CO2，CO2参与光合作用首先进行CO2的固定生成C3，再参与C3的还原生成（CH2O），所以放射性依次出现的物质是CO2→C3→（CH2O）；

由于光合作用合成的有机物进行呼吸作用时，大部分的能量以热能的形式释放，所以当②光合作用暗反应的速率等于③呼吸的速率时，单位时间光合作用产生ATP的量大于呼吸作用产生ATP的量。

（3）由于光反应产生的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。

（4）B点刚刚开始光照，O2的释放速率大于CO2的吸收速率，所以光反应速率大于暗反应速率；D点植物在释放O2，吸收CO2，所以光合作用速率大于呼吸作用速率；

由图可知，净光合速率一瞬间为8单位，随即变成3单位，呼吸作用速率为3单位，而如果连续光照和连续黑暗，就不会出现光合速率突然增大的情况，所以“间隙光”处理的光合产量大于连续处理的光合产量，光合产物较多；

BC段光反应降低，说明暗反应为光反应提供的ADP和Pi（NADP+）的数量有限。