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)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______________；物質(zhì)甲從產(chǎn)生部位擴(kuò)散至細(xì)胞外需要經(jīng)過(guò)______________層磷脂分子。

（2）ATP合成酶也是運(yùn)輸H+的載體，其在跨膜H+濃度梯度推動(dòng)下合成ATP，由此可推測(cè)H+跨膜運(yùn)輸方式為______________；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)______________。

（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______________。

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) 8 協(xié)助擴(kuò)散 減少 線粒體內(nèi)膜 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 上移 4 ＜

【解析】

分析曲線圖：前3小時(shí)內(nèi)植物只進(jìn)行呼吸作用；3～6時(shí)，呼吸速率大于光合速率；6～18時(shí)，呼吸速率小于光合速率；18～21時(shí)，呼吸速率大于光合速率；21～27時(shí)，植物只進(jìn)行呼吸作用；27～30時(shí)，呼吸速率大于光合速率；30～42時(shí)，呼吸速率小于光合速率；42～45時(shí)，呼吸速率大于光合速率；45～48時(shí)，植物只進(jìn)行呼吸作用。在6、18、36、42時(shí)，呼吸速率與光合速率相等。

（1）圖1中①側(cè)為類囊體的外側(cè)，所示的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。物質(zhì)甲為氧氣，產(chǎn)生于葉綠體的類囊體腔內(nèi)，從葉綠體的類囊體腔（1層膜）擴(kuò)散至細(xì)胞（1層膜）外需要經(jīng)過(guò)葉綠體膜（2層），因此一共穿過(guò)4層膜，8層磷脂分子。

（2）ATP合成酶也是運(yùn)輸H+的載體，其在跨膜H+濃度梯度推動(dòng)下可以合成ATP，由此可推測(cè)H+跨膜一定是順濃度梯度，運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散。若膜兩側(cè)的H+濃度梯度突然消失，其他條件不變，光反應(yīng)減弱，暗反應(yīng)中的二氧化碳固定是照常進(jìn)行的，C5去路正常，但是來(lái)源減少，因此短時(shí)間內(nèi)暗反應(yīng)中的C5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（有氧呼吸第三階段能產(chǎn)生大量ATP）。

（3）①實(shí)驗(yàn)的前3小時(shí)葉肉細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體。使用相同強(qiáng)度綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，光合作用減弱，呼吸作用不變，吸收CO2將減少，所以c點(diǎn)上移。

②圖2中植物呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有4個(gè)，在6、18、36、42時(shí)。呼吸速率與光合速率相等。從圖中CO2含量的差值比較可知，實(shí)驗(yàn)中該植物前24小時(shí)差值比后24小時(shí)的小，有機(jī)物積累量小于后24小時(shí)有機(jī)物積累量。