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1. 科研人员开发由硅纳米线和细菌组成的人工光合系统，硅纳米线像太阳能电池板一样捕获光能，产生电子，并将其传递给附着的细菌。最后细菌吸收二氧化碳，进行化学反应，产出氧气和乙酸盐。回答下列有关物质和能量转化有关的问题。
(1) 该人工光合系统的相当于绿色植物的光合色素，其作用是。
(2) 有些光合细菌光反应的底物是H2O，而有的却是H2S，该人工光合系统中的细菌光反应的底物是，作出此判断的理由是。
(3) 该人工光合系统实现了3.6%的光能转化效率远高于绿色植物，其原因是。
(4) 低氧时莱茵衣藻叶绿体中的产氢酶活性提高，使H+转变为氢气。莱茵衣藻在产生氢气时，会表现出生长不良的现象，请从光合作用物质转化的角度分析其原因。在自然条件下，莱茵衣藻几乎不产生氢气的原因可能是。
【考点】
叶绿体结构及色素的分布和作用; 光合作用原理的应用;
【答案】

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综合题 普通
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1. 为了研究光合作用合成ATP的机制，Andre Jagendorf和同事进行了一个巧妙的实验，将叶绿体的类囊体悬浮在pH为4的缓冲液中，待缓冲液充分扩散过膜后，类囊体的内外部在这种酸性pH条件下得到平衡，然后将类囊体快速转移到pH为8的缓冲液中，使得类囊体膜内外产生4个pH单位的差异，膜内相对于膜外酸性更强。他们发现，在没有光照的情况下，由ADP和Pi合成了大量ATP(实验过程如图1)。图2为叶绿体中某种膜上进行的生理过程。(注：pH为溶液中所含H+浓度的常用对数的负值，即pH越大，H+浓度越低。)

(1) 根据图1可知，在光合作用光反应中，ATP合成所需的能量可能直接来自光反应中积累起来的。
(2) 图2为叶绿体中的(填结构)，图中M侧为，N侧为。

A 类囊体腔     B.叶绿体基质     C.叶绿体内外膜间隙     D.细胞质基质
(3) 图2产生的NADPH可以作为，同时也能供暗反应阶段利用。
(4) 若CO2浓度适当升高，图中的ATP合成速率将(填“升高”或“降低”)。
综合题 普通
2. 水分和CO2浓度都是影响光合速率的重要因素。黄腐酸（FA）是易溶于水的小分子物质，可参与调控植物的耐旱性。科研人员采用聚乙二醇（PEG）模拟干旱条件，探究FA（700mg/L）对黄瓜叶片光合作用的影响。如表为干旱处理5d后测定的相关生理指标。PEG及FA等处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。

处理

净光合速率/（μmol·m-2·s-1）

叶绿素含量/（mg·g-1）

气孔导度/（mmol·m-2·s-1）

胞间CO2浓度/（μL·L-1）

Rubisco活性/（nmol·min-1·g-1）

对照

22.9

24.2

605

351

172

PEG

-0.69

14.7

34

505

78

PEG+FA

11.7

20.3

108

267.8

119

注：Rubisco参与CO2固定。

请回答下列问题：

(1) 黄瓜进行光合作用暗反应的场所在。
(2) 黄瓜叶肉细胞中光合色素分布于上，其中叶绿素主要吸收光，为了测定叶片中叶绿素的含量，需要先对光合色素进行提取，提取时需要加入以溶解色素。
(3) 据表分析，干旱条件下喷施一定浓度的FA可以提高暗反应速率的原因是。
(4) 在叶绿体中叶绿素水解酶与叶绿素是单独分布的。干旱会导致叶绿体大量变形、基粒片层完全解体，使光合作用速率降低，据此分析，FA可通过提高光反应速率，进而提高黄瓜的净光合速率。
(5) 研究人员探究了CO2浓度对黄瓜幼苗光合速率的影响，将黄瓜幼苗分别进行不同实验处理：甲组提供大气CO2浓度（375μmol·mol-1）；乙组先在CO2浓度倍增环境（750μmol·mol-1）中培养60d，然后在测定前一周恢复为大气CO2浓度，其他条件相同且适宜。在晴天上午测定各组的光合速率，结果乙组光合速率比甲组低，推测原因可能是。
综合题 普通
3. 叶绿体色素吸收特定波长光的能量后，从基态跃迁至激发态，但激发态不稳定，通过发射荧光回到基态，这些荧光组成的光谱称为发射光谱。类胡萝卜素分子吸收的光能可传递给叶绿素分子，导致类胡萝卜素的发射光遭强度减弱，能量传递效率与色素分子间的距离有关。图中A-D是叶绿素，类胡萝卜素及分子同能量传递的光谱学分析的实验结果。回答下列问题：

(1) 研究表明，少数的处于特殊状态的叶绿素a接受了叶绿体中其它色素传来的光能而受激到发，丢失电子并最终从水中获取电子导致水的光解。这里所说的其它色素是指全部的叶黄素，全部的胡萝卜素以及。
(2) 比较图A与图B，图A中曲线b是（填“叶绿素”或“类胡萝卜素”）的（填“发射”或“吸收”）光谱。
(3) 图C是以454nm的激发光分别诱导1×10-4mol/L类胡萝卜素的苯溶液、5×10-7mol/L叶绿素的苯溶液、1×10-4mol/L类胡萝卜素+5×10-7mol/L叶绿素的苯溶液产生的发射光谱。图中曲线g对应（填“类胡萝卜素”“叶绿素”或“类胡萝卜素+叶绿素”）的发射光谱。
(4) 图C实验的叶绿素+类胡萝卜素的混合液中，保持类胡萝卜素的浓度为1×10-4mol/L，依次增加叶绿素浓度，以454nm的光对混合液进行激发，分别检测叶绿素和类胡萝卜素的发射光谱，得到图D中的曲线j（叶绿素）和曲线k（类胡萝卜素），据此可知色素间能量传递效率与分子间距离的关系是。
综合题 普通