景天科植物的叶片具有特殊的CO2固定方式，在白天的时候有机酸含量下降，而糖类含量增多，夜晚则相反。相应代谢途径为景天酸代谢(CAM)途径，是对极端高温干旱环境的特殊适应方式。图1为气孔开闭，CO2吸收量、液泡有机酸含量在24h的变化；图2、图3分别是气孔张开、闭合时，细胞内所发生的相应景天酸代谢过程。请结合示意图及已学知识，回答下列问题：

1. 景天科植物的叶片具有特殊的CO₂固定方式，在白天的时候有机酸含量下降，而糖类含量增多，夜晚则相反。相应代谢途径为景天酸代谢(CAM)途径，是对极端高温干旱环境的特殊适应方式。图1为气孔开闭，CO₂吸收量、液泡有机酸含量在24h的变化；图2、图3分别是气孔张开、闭合时，细胞内所发生的相应景天酸代谢过程。请结合示意图及已学知识，回答下列问题：

(1) 卡尔文循环发生的具体场所是，据图分析参与固定CO₂的物质有。

(2) 据图可知(填“图2”或“图3”)为景天科植物在白天时的景天酸代谢过程，原因是。

(3) 图1中两条曲线，a、b曲线分别表示在24h的变化；在午夜12点时，b曲线上升的原因是。

【考点】

光合作用的过程和意义;

【答案】

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综合题普通

1. 光呼吸是所有进行光合作用的细胞，在有光、高O₂和低CO₂情况下发生的吸收O₂、释放CO₂的现象。Rubisco普遍分布于玉米、大豆等植物的叶绿体中，它是光呼吸中和卡尔文循环中不可缺少的酶。该酶在CO₂/O₂值高时，能使C₅结合CO₂生成C₃；该酶在CO₂/O₂值低时，能使C₅结合O₂生成C₂和C₃ ，如图所示。分析回答相关问题：

(1) 光合作用过程中，光反应阶段的产物被暗反应阶段利用的有。

(2) Rubisco酶发挥作用的场所是，在夏季天气晴朗的中午，大豆气孔部分关闭，叶肉细胞中光呼吸的强度较通常条件下会明显（填“升高”或“降低”）。

(3) 请结合图中的信息，从能量角度分析，光呼吸和有氧呼吸的最大区别是。

(4) 在CO₂/O₂值较低时，适当的光呼吸有一定的积极意义，请从暗反应的角度分析，可能的原因是。

综合题普通

2. 在几十亿年的进化过程中，部分植物和微生物进化出了可以固定太阳能、生成有机物和释放氧气的机制，即光合作用。许多科学家致力于人工重建和控制光合作用过程，希望借此人工生产清洁能源，这一计划被称为“我们这个时代的阿波罗计划”。

(1) 光合作用可以分为①和②两部分。完成上述计划需要依次模拟这两部分的化学反应。为了模拟第①部分，科学家分离了菠菜的薄膜，检测到它在光照条件下可以合成。将该薄膜构建进入人工合成的微滴中，如图1中TEM模块。

(2) 给予微滴光照，定期检测体系中有机物的含量，结果如图2所示。由图可知，该半人工体系确实在一定程度上模拟了光合作用制造有机物的过程，判断依据是。

综合题普通

3. 中国航空航天事业蓬勃发展。2021年5月15日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星成功者陆，以探索之心刻下火星“脚印”。微博热评有：火星上能种菜吗？目前已知火星大气中的CO₂占95.3%，N₂占2.7%，O₂占0.1%，大气密度约是地球1%（地球大气中CO₂占0.03%，N₂占78%，O₂占21%）。

(1) 据此分析，自然条件下火星上（可以或不可以）种菜，原因是。

(2) 我国极为重视人工光合作用，期待这方面的突破能给移民火星带来契机。为此，研究人员设计了人工光合作用系统，该系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。

①该系统中相当于执行叶绿体中光反应功能的模块是，模块3中的甲可与CO₂结合，甲为。

②若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将（增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是。

③在与植物光合作用固定的CO₂量相等的情况万，该系统放出的O₂量（高于、低于或等于）植物。假设模块3中积累的产物有90%合成了蔗糖，则每合成9mol蔗糖，相当于在模块3同时产生mol的物质乙。

综合题困难