Question

下图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，其中PQ在传递电子的同时能将H⁺运输到类囊体腔中，图中实线为电子的传递过程，虚线为H⁺的运输过程，ATP合成酶由CF₀和CF₁两部分组成，在进行H⁺顺浓度梯度运输的同时催化ATP的合成。请回答下列问题：

（1）分析图中电子传递的整个过程可知，最初提供电子的物质为___________，最终接受电子的物质为___________。

（2）光反应产生的氧气去向是___________。图中用于暗反应的物质是___________。

（3）合成ATP依赖于类囊体薄膜两侧的H⁺浓度差，图中使膜两侧H⁺浓度差增加的过程有__________。

（4）研究发现，叶绿素中含有镁元素，PSⅠ中含铁元素，PC中含铜元素，PSⅡ中含锰元素，由此推测，通过___________可防止光合作用的效率降低。

Answer

水 NADP+ 用于有氧呼吸（到线粒体中）、释放到大气中 ATP和NADPH 水的分解产生H+、PQ主动运输H+、合成NADPH消耗H+ 为植物提供充足的各种矿质元素（无机盐）

【解析】

分析图示可知，水光解发生在类囊体腔内，该过程产生的电子经过电子传递链的作用与NADP+、H+结合形成NADPH。ATP合成酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H+顺浓度梯度运输的同时催化ATP的合成，运输到叶绿体基质中的H+可与NADP+结合形成NADPH，H+还能通过PQ运输回到类囊体腔内。

（1）根据图中所示，水光解后产生氧气、H+和电子，故最初提供电子的物质为水；水光解后电子将NADP+还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP+。

（2）光反应产生的氧气被有氧呼吸利用或被植物释放到大气中；光反应产生的NADPH和ATP可用于暗反应C3的还原，故图中用于暗反应的物质是ATP和NADPH。

（3）图中水光解产生氢离子，使类囊体腔内氢离子浓度升高，H+顺浓度梯度运输到叶绿体基质中，而氢离子在叶绿体基质中与NADP+结合形成NADPH使叶绿体基质中氢离子浓度降低，同时还可以通过PQ运回到类囊体腔内，这样就保持了叶绿体膜两侧的H+浓度差。

（4）光合作用的三个重要物质中含有镁元素、铁元素、铜元素，若三种元素含量降低，则会使光合速率降低。故通过为植物提供充足的各种矿质元素（无机盐），以防止光合作用的效率降低。