Question

12．研究人员以蓝细菌的光合作用（如图实线途径）为研究模型，通过引入NADPH依赖型的脱氢酶，创建了只消耗NADPH而不消耗ATP的异丙醇生物合成途径（如图虚线所示）并测量对比改造后的蓝细菌（SM 7）和野生蓝细菌（WT）NADPH和ATP的浓度变化，如表．请回答：

细胞内NADPH和ATP的浓度
品系	NADPH（pmol/OD730）	ATP（pmol/OD730）
WT	193.5	39.28
SM7	112.83	62.53

（1）蓝细菌的光反应场所是质膜，当光照较弱时，水裂解产生的O₂主要用于细胞呼吸（或需氧呼吸）．
（2）卡尔文循环是从一个RuBP（或五碳糖）开始的，循环后形成的第一个糖是三碳糖．
（3）光反应产物中，能为卡尔文循环提供氢的能量物质是NADPH和ATP；据表分析，SM7与野生蓝细菌（WT）相比，该能量物质消耗量增加（选填“增加”“减少”“不变”），结合图可知造成这一结果的原因是SM7的NADPH除用于卡尔文循环外，还用于异丙醇的形成．

Answer 1

分析 1、光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成．光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO₂被C₅固定形成C₃，C₃在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物．
2、分析图示，表示光合作用的过程，其中光反应系统发生在类囊体薄膜上；为暗反应提供ATP和NADPH．RuBP与CO₂固定生成的三碳酸，会进一步生成三碳糖．三碳糖运至叶绿体外，转变成蔗糖．

解答 解：（1）蓝细菌是原核生物，光反应和暗反应场所都在细胞质中，只不过光反应是在细胞质的光合片层（质膜）上进行，而暗反应则在细胞质中进行．当光照较弱时，光合作用强度较弱，水裂解产生的O₂主要用于细胞呼吸（或需氧呼吸）．
（2）卡尔文循环就是指光合作用中的暗反应过程，从1分子CO₂与进1分子C₅合成2分子C₃．卡尔文循环后形成的第一个糖是二磷酸核酮糖，即三碳糖．
（3）光反应产物NADPH和ATP，能为卡尔文循环提供能量，但是NADPH还为卡尔文循环提供氢．据表分析，SM7与野生蓝细菌（WT）相比，细胞内NADPH的浓度较少，推测：该能量物质消耗量增加．结合图可知：SM7的NADPH 除用于卡尔文循环外，还用于异丙醇的形成．
故答案为：
（1）质膜      细胞呼吸（或需氧呼吸）
（2）RuBP（或五碳糖）    三碳糖
（3）NADPH和ATP     增加    SM7的NADPH 除用于卡尔文循环外，还用于异丙醇的形成

点评 本题考查了光合作用的过程以及影响光合作用的环境因素等方面的知识，要求考生能够识记光合作用光反应和暗反应过程中的物质变化，进而识别图中标号所示结构和物质；能够根据光合作用过程图解分析光照、二氧化碳浓度对光合作用物质变化的影响．