淀粉是粮食最主要的组分，也是重要的工业原料。中国科学院实现了人工合成淀粉，其途径如图1所示，该成果不依赖植物光合作用，在实验室人为提供能量的基础上，实现了从CO2和H2到淀粉分子的人工全合成。图2表示光合作用合成葡萄糖的过程。图1图2

1. 淀粉是粮食最主要的组分，也是重要的工业原料。中国科学院实现了人工合成淀粉，其途径如图1所示，该成果不依赖植物光合作用，在实验室人为提供能量的基础上，实现了从CO₂和H₂到淀粉分子的人工全合成。图2表示光合作用合成葡萄糖的过程。

图1

图2

(1) 光合作用中NADPH和ATP参与的过程相当于图1中的(用“C₁模块”“C₃模块”“C₆模块”或“C_n模块”及箭头表示)。图1中C_n是由C₆组成的淀粉，以C₆为单位组成的生物大分子还有。

(2) 据图2所示过程¹⁸O的转移路径和实验结果，推测用¹⁸O标记二氧化碳的实验目的是。

光合作用过程既能分解水也能产生水，结合图2分析光合作用的(填“光反应”或“暗反应”)过程产生水，判断的依据是。

(3) 从能量的角度看，光合作用的本质是将太阳能转化为。

人工合成淀粉的成功能否表明对光合作用的完全替代，请从能量的角度阐述你的理由：。

【考点】

光合作用的过程和意义;

【答案】

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综合题普通

1. 小球藻是单细胞真核生物，是研究光合作用的模式生物。水体中的无机碳主要以和CO₂两种形式存在，小球藻具有图所示的无机碳浓缩过程。

回答下列问题：

(1) 小球藻浓缩的过程属于（填“自由扩散”“协助扩散”或“主动运输”），理由是。

(2) 过程①称为，能为此过程提供能量的物质有。

(3) 鲁宾和卡门用小球藻探究光合作用所释放氧气的来源，实验分组及结果如表。

①小球藻光合作用产生的氧气，一部分释放到外界环境中，另一部分的去向是。

②由本实验可知，光合作用释放的氧气（填“全部来自水”“全部来自CO₂”或“部分来自水部分来自CO₂”），理由是。

组别		O标记物所占的比例/%
		反应物		产物
		H₂¹⁸O	KHC¹⁵O₃+K₂C¹⁸O₃	¹⁸O₂
1	初始	0.85	0.20	—
1	结束	0.85	0.61	0.86
2	初始	0.20	0.50	—
2	结束	0.20	0.40	0.20
3	初始	0.20	0.68	—
3	结束	0.20	0.57	0.20

综合题普通

2. 下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO₂的K_m为450μmol·L^-1（K越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化RuBP与CO₂反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O₂反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O₂并释放CO₂的反应）。该酶的酶促反应方向受CO₂和O₂相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO₂的K_m为7μmol·L^-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO₂反应生成C₄ ，固定产物C₄转运到维管束鞘细胞后释放CO₂ ，再进行卡尔文循环。回答下列问题：

(1) 玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是（填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过长距离运输到其他组织器官。

(2) 在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是（答出三点即可）。

(3) 某研究将蓝细菌的CO₂浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO₂浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是（答出三点即可）。

综合题困难

3. 科研人员对某种绿色植物光暗转换的适应机制开展研究，测定该植物在24h内光合作用吸收CO₂的量和蒸腾作用变化情况，结果如图所示。据图分析：

(1) 该植物光反应发生的时间段是时之间。从能量输入叶肉细胞到能被生命活动所直接利用，其能量转换的具体途径是：光能→。

(2) 据图推测，该植物最有可能生活在干旱地区，依据是。

(3) 在照光条件下气孔关闭，CO₂吸收过几乎为0，叶肉细胞仍能大量合成糖类等有机物，请推测照光条件下光合作用所需CO₂来源的途径有。

综合题困难