Question

【題目】細(xì)胞代謝中ATP合成酶的三維結(jié)構(gòu)（原子分辨率）在2018年被測(cè)定，其工作機(jī)制2019年有了突破性進(jìn)展。下圖1是光合作用部分過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析并回答

（1）圖1中①側(cè)所示的場(chǎng)所是______________ 。

（2）若膜兩側(cè)的H+濃度梯度突然消失，其他條件不變，短時(shí)間內(nèi)暗反應(yīng)中五碳化合物含量會(huì)______________（填“增加”、“減少”或“不變”）。

（3）植物細(xì)胞中含有ATP合成酶的生物膜還有______________。

（4）為進(jìn)一步了解植物代謝機(jī)制研究人員在密閉恒溫玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行植物栽培試驗(yàn)。連續(xù)48h測(cè)定溫室內(nèi)CO2濃度及植物CO2吸收/釋放速率，得到圖2所示曲線（整個(gè)過(guò)程中呼吸作用強(qiáng)度恒定）。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答：

①實(shí)驗(yàn)的前3小時(shí)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有______________；如改用相同強(qiáng)度綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，c點(diǎn)的位置將______________（填“上移”、“下移”或“不變”）。

②圖2中植物呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有______________個(gè)；實(shí)驗(yàn)中該植物前24小時(shí)有機(jī)物積累量______________（選填“<”、“=”、“>”）后24小時(shí)有機(jī)物積累量。

Answer 1

【答案】葉綠體基質(zhì) 減少 線粒體內(nèi)膜 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 上移 4 ＜

【解析】

題圖圖1中有水的光解和ATP合成的過(guò)程，圖1的②側(cè)是葉綠體類囊體腔，甲為氧氣，圖1中的①側(cè)為葉綠體基質(zhì)，進(jìn)行暗反應(yīng)的場(chǎng)所。圖2中的CO2吸收速率為可表示該植物的凈光合速率，室內(nèi)CO2濃度變化可表示該植物有機(jī)物的積累量。從曲線可知實(shí)驗(yàn)的前3小時(shí)內(nèi)植物只進(jìn)行呼吸作用，6h時(shí)葉肉細(xì)胞呼吸速率與光合速率相等，此時(shí)細(xì)胞既不從外界吸收也不向外界釋放CO2，其呼吸產(chǎn)生的CO2正好供應(yīng)給光合作用，所以呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有4個(gè)，即6、18、30、42小時(shí)。圖中的CO2吸收速率為凈光合速率，當(dāng)CO2吸收速率大于0時(shí)就有有機(jī)物的積累，因此圖中6～18h、30～42h均有有機(jī)物的積累。

（1）由圖1可知，①側(cè)所示的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)，是光合作用暗反應(yīng)的場(chǎng)所。
（2）若膜兩側(cè)的H+濃度梯度突然消失，其他條件不變，則ATP合成減少，導(dǎo)致三碳化合物還原受阻，形成的五碳化合物減少，而短時(shí)間內(nèi)五碳化合物的消耗不變，所以五碳化合物含量會(huì)減少。
（3）植物細(xì)胞中含有ATP合成酶的生物膜還有線粒體內(nèi)膜。
（4）①實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段的0-3小時(shí)，植物不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，所以葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。如改用相同強(qiáng)度綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則光合速率下降，利用的二氧化碳減少，因此室內(nèi)二氧化碳升高，即c點(diǎn)的位置將上移。
②當(dāng)呼吸速率與光合速率相等時(shí)，從外界吸收CO2速率為零，據(jù)曲線可知，呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有4個(gè)，即6、18、30、42小時(shí)。由溫室內(nèi)CO2濃度變化曲線可看出，前24小時(shí)CO2濃度不變（a→b），而后24小時(shí)CO2濃度減少（b→c），說(shuō)明前24小時(shí)比后24小時(shí)的CO2的吸收量少，凈光合作用小，即前24小時(shí)有機(jī)物積累量＜后24小時(shí)有機(jī)物積累量。