Question

如图为某高等植物叶肉细胞在光照条件下发生的物质和能量变化过程示意图。回答下列问题：

（1）物质a是________，突然停止光照，短时间内叶肉细胞中C₅相对含量的变化趋势是________；黑暗条件下，物质b生成CO₂的场所是________________。

（2）在光照适宜条件下，给该植物提供适量的H₂¹⁸O，一段时间后在生成的糖类中检测到放射性，则¹⁸O的转移途径是________________________________________（用文字和箭头表示）。

（3）已知d、c分别表示不同气体进出细胞的过程，若外界的光照强度恰好是该植物的光补偿点（植株的光合速率等于呼吸速率时的光照强度），此时植株的叶肉细胞只存在________（填c、d或c和d），原因是________________________________________。

Answer

[H]（或NADPH或还原氢） 减少 细胞质基质和线粒体基质 H218OC18O2C6H1218O6[(CH218O)] c和d 植株的光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，此时叶肉细胞有c（O2）的释放和d（CO2）的吸收

【解析】

识图分析可知，图中为某高等植物叶肉细胞在光照条件下发生的光合作用和细胞呼吸的过程，光合作用过程中光反应包括水的光解和ATP的合成，水光解的产物为[H]和氧气，则图中a为[H]，光反应产生的[H]和ATP用于暗反应中C3的还原反应生成有机物。光合作用的产生的有机物糖类可以作为细胞呼吸的底物参与有氧呼吸过程，葡萄糖在细胞质基质中反应生成丙酮酸和[H]，同时释放少量能量，图中b为丙酮酸；丙酮酸在无氧条件下与[H]继续在细胞质基质中反应，生成酒精和二氧化碳，丙酮酸在有氧条件下进入线粒体参与有氧呼吸第二阶段，与水反应生成二氧化碳和[H]，同时释放少量能量；有氧呼吸前两个阶段产生的[H]参与有氧呼吸的第三阶段，与氧结合生成水。同时释放大量能量，细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，少部分转移到ATP中直接用于各项生命活动的进行。

（1）光合作用过程中，光反应产生的[H]和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原，物质a是[H]。突然停止光照，短时间内[H]和ATP不再生成，三碳化合物还原过程减慢，但二氧化碳固定正常进行，所以C5相对含量减少。根据以上分析可知，物质b为丙酮酸，黑暗条件下，物质b丙酮酸可在细胞质基质中通过无氧呼吸第二阶段生成酒精和二氧化碳，也可在线粒体基质中通过有氧呼吸第二阶段生成二氧化碳。

（2）在光照适宜条件下，H218O首先通过有氧呼吸第二阶段生成C18O2，C18O2通过暗反应中二氧化碳的固定和C3的还原反应，生成含有18O的糖类，即过程为：H218O C18O2 C6H1218O6[(CH218O)]。

（3）若外界的光照强度恰好是该植物的光补偿点，此时植株的光合速率等于呼吸速率，由于植株中部分细胞不能进行光合作用，叶肉细胞的光合速率应大于其呼吸速率，此时叶肉细胞有氧气的释放和二氧化碳的吸收，存在图中的c氧气的释放和d二氧化碳的吸收过程。