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，其工作机制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______________ 。

（2）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______________（填“增加”、“减少”或“不变”）。

（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______________（填“上移”、“下移”或“不变”）。

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 减少 线粒体内膜 细胞质基质、线粒体 上移 4 ＜

【解析】

题图图1中有水的光解和ATP合成的过程，图1的②侧是叶绿体类囊体腔，甲为氧气，图1中的①侧为叶绿体基质，进行暗反应的场所。图2中的CO2吸收速率为可表示该植物的净光合速率，室内CO2浓度变化可表示该植物有机物的积累量。从曲线可知实验的前3小时内植物只进行呼吸作用，6h时叶肉细胞呼吸速率与光合速率相等，此时细胞既不从外界吸收也不向外界释放CO2，其呼吸产生的CO2正好供应给光合作用，所以呼吸速率与光合速率相等的时间点有4个，即6、18、30、42小时。图中的CO2吸收速率为净光合速率，当CO2吸收速率大于0时就有有机物的积累，因此图中6～18h、30～42h均有有机物的积累。

（1）由图1可知，①侧所示的场所是叶绿体基质，是光合作用暗反应的场所。
（2）若膜两侧的H+浓度梯度突然消失，其他条件不变，则ATP合成减少，导致三碳化合物还原受阻，形成的五碳化合物减少，而短时间内五碳化合物的消耗不变，所以五碳化合物含量会减少。
（3）植物细胞中含有ATP合成酶的生物膜还有线粒体内膜。
（4）①实验开始阶段的0-3小时，植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，所以叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。如改用相同强度绿光进行实验，则光合速率下降，利用的二氧化碳减少，因此室内二氧化碳升高，即c点的位置将上移。
②当呼吸速率与光合速率相等时，从外界吸收CO2速率为零，据曲线可知，呼吸速率与光合速率相等的时间点有4个，即6、18、30、42小时。由温室内CO2浓度变化曲线可看出，前24小时CO2浓度不变（a→b），而后24小时CO2浓度减少（b→c），说明前24小时比后24小时的CO2的吸收量少，净光合作用小，即前24小时有机物积累量＜后24小时有机物积累量。