Question

细胞代谢中ATP合成酶的三维结构（原子分辨率）在2018年被测定，其工作机2019年有了突破性进展。下图1是光合作用部分过程示意图，请据图分析并回答

（1）图1中①侧所示的场所是______________；物质甲从产生部位扩散至细胞外需要经过______________层磷脂分子。

（2）ATP合成酶也是运输H⁺的载体，其在跨膜H⁺浓度梯度推动下合成ATP，由此可推测H⁺跨膜运输方式为______________；若膜两侧的H⁺浓度梯度突然消失，其他条件不变，短时间内暗反应中五碳化合物含量会______________。

（3）植物细胞中含有ATP合成酶的生物膜还有______________。

（4）为进一步了解植物代谢机制研究人员在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培试验。连续48h测定温室内CO₂浓度及植物CO₂吸收/释放速率，得到图2所示曲线（整个过程中呼吸作用强度恒定）。请据图分析并回答：

①实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所有______________；如改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将______________。

②图2中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有______________个；实验中该植物前24小时有机物积累量______________（选填“<”、“=”、“>”）后24小时有机物积累量。

Answer

叶绿体基质 8 协助扩散 减少 线粒体内膜 细胞质基质、线粒体 上移 4 ＜

【解析】

分析曲线图：前3小时内植物只进行呼吸作用；3～6时，呼吸速率大于光合速率；6～18时，呼吸速率小于光合速率；18～21时，呼吸速率大于光合速率；21～27时，植物只进行呼吸作用；27～30时，呼吸速率大于光合速率；30～42时，呼吸速率小于光合速率；42～45时，呼吸速率大于光合速率；45～48时，植物只进行呼吸作用。在6、18、36、42时，呼吸速率与光合速率相等。

（1）图1中①侧为类囊体的外侧，所示的场所是叶绿体基质。物质甲为氧气，产生于叶绿体的类囊体腔内，从叶绿体的类囊体腔（1层膜）扩散至细胞（1层膜）外需要经过叶绿体膜（2层），因此一共穿过4层膜，8层磷脂分子。

（2）ATP合成酶也是运输H+的载体，其在跨膜H+浓度梯度推动下可以合成ATP，由此可推测H+跨膜一定是顺浓度梯度，运输方式为协助扩散。若膜两侧的H+浓度梯度突然消失，其他条件不变，光反应减弱，暗反应中的二氧化碳固定是照常进行的，C5去路正常，但是来源减少，因此短时间内暗反应中的C5会减少。

（3）植物细胞中含有ATP合成酶的生物膜还有线粒体内膜（有氧呼吸第三阶段能产生大量ATP）。

（3）①实验的前3小时叶肉细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体。使用相同强度绿光进行实验时，光合作用减弱，呼吸作用不变，吸收CO2将减少，所以c点上移。

②图2中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有4个，在6、18、36、42时。呼吸速率与光合速率相等。从图中CO2含量的差值比较可知，实验中该植物前24小时差值比后24小时的小，有机物积累量小于后24小时有机物积累量。