人工光合作用系統可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如下圖所示，其中*、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體...

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問題詳情：

人工光合作用系統可利用太陽能合成糖類，相關裝置及過程如下圖所示，其中*、乙表示物質，模塊3中的反應過程與葉綠體基質內糖類的合成過程相同。

（1）該系統中執行相當於葉綠體中光反應功能的模塊是________________，模塊3中的*可與CO2結合，*為________________。

（2）若正常運轉過程中氣泵突然停轉，則短時間內乙的含量將________________ （填：增加或減少）。若氣泵停轉時間較長，模塊2中的能量轉換效率也會發生改變，原因是________________。

（3）在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統糖類的積累量________________ （填：高於、低於或等於）植物，原因是________________。

（4）乾旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是________________。人工光合作用系統由於對環境中水的依賴程度較低，在沙漠等缺水地區有廣闊的應用前景。

【回答】

(1). 模塊1和模塊2 (2). 五碳化合物（或：C5） (3). 減少 (4). 模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP+不足 (5). 高於 (6). 人工光合作用系統沒有呼吸作用消耗糖類(或：植物呼吸作用消耗糖類) (7). 葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少

【解析】

【分析】

光合作用中光反應和暗反應的比較：

比較項目	光反應	暗反應
場所	類囊體薄膜	葉綠體基質
條件	*素、光、酶、水、ADP、Pi	多種酶、CO2、ATP、(H)
反應產物	(H)、O2、ATP	有機物、ADP、Pi、NADP+、水
物質變化	水的光解：2H2O4(H)+O2 ATP的生成：ADP+Pi+光能ATP	CO2的固定：CO2+C52C3 C3的還原：2C3（CH2O）+C5
能量變化	光能→電能→ATP中活躍的化學能	ATP中活躍的化學能→糖類等有機物中穩定的化學能
實質	光能轉變為化學能，水光解產生O2和(H)	同化CO2形成（CH2O）
聯繫	①光反應為暗反應提供(H)和ATP； ②暗反應為光反應提供ADP、Pi和NADP+； ③ 光反應與暗反應相互偶聯，離開了彼此均會受阻，即無光反應，暗反應無法進行。若無暗反應，有機物無法合成，同樣光反應也會停止。

分析題圖，模塊1將光能轉化為電能，模塊2將電能轉化為活躍的化學能，模塊3將活躍的化學能轉化為糖類（穩定的化學能），結合光合作用的過程可知，模塊1和模塊2相當於光反應階段，模塊3相當於暗反應階段。在模塊3中，CO2和*反應生成乙的過程相當於暗反應中CO2的固定，因此*為C5，乙為C3。

【詳解】（1）葉綠體中光反應階段是將光能轉化成電能，再轉化成ATP中活躍的化學能，題圖中模塊1將光能轉化為電能，模塊2將電能轉化為活躍的化學能，兩個模塊加起來相當於葉綠體中光反應的功能。在模塊3中，CO2和*反應生成乙的過程相當於暗反應中CO2的固定，因此*為五碳化合物（或C5）。

（2）據分析可知乙為C3，氣泵突然停轉，大氣中CO2無法進入模塊3，相當於暗反應中CO2濃度降低，短時間內CO2濃度降低，C3的合成減少，而C3仍在正常還原，因此C3的量會減少。若氣泵停轉時間較長，模塊3中CO2的量嚴重不足，導致暗反應的產物ADP、Pi和NADP+不足，無法正常供給光反應的需要，因此模塊2中的能量轉換效率也會發生改變。

（3）糖類的積累量=產生量-消耗量，在植物中光合作用產生糖類，呼吸作用消耗糖類，而在人工光合作用系統中沒有呼吸作用進行消耗，因此在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下，該系統糖類的積累量要高於植物。

（4）在乾旱條件下，植物為了保住水分會將葉片氣孔開放程度降低，導致二氧化碳的吸收量減少，因此光合作用速率降低。

【點睛】本題主要考查了光合作用過程中光反應和暗反應之間的區別與聯繫，以及影響光合作用速率的因素，需要考生識記相關內容，聯繫圖中三個模塊中能量和物質的變化，結合題幹進行分析。

知識點：光合作用

題型：綜合題