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课件网) 命题区1 细胞代谢 (2020·山东卷)人工光合作用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。 题型一 光合作用与细胞呼吸的物质和能量转化 (1)该系统中执行相当于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_____ (填“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量相等的情况下，该系统糖类的积累量_____(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_____。 (4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 解析：(1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成ATP和NADPH中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物(或C5)。(2)据以上分析可知，乙为C3，若气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP＋不足，无法正常供给光反 应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)糖类的积累量＝产生量－消耗量，在植物中光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。(4)在干旱条件下，植物为了保持水分会将叶片气孔开放程度降低，导致CO2的吸收量减少，因此光合作用速率降低。 答案：(1)模块1和模块2 五碳化合物(或C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类) (4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少 ·任务一———模块1和模块2”装置分析 (1)为何要设计大面积的太阳能板？ 提示：固定大量的太阳能，用于转化为电能。 (2)为什么要将水电解？ 提示：水电解产生e－和H＋，用于NADPH的合成。 (3)能量转换装置中发生了何种变化？ 提示：电能转化为活跃的化学能。 ·任务二———模块3”装置分析 (1)模块3为何设置酶系统？ 提示：模块3进行固定CO2和还原C3的过程，该过程需要酶的催化。 (2)整个模块3为何是一个储碳装置？ 提示：通过模块3可以将大气中的CO2最终转化为糖类，实现了CO2的储存。 (3)模块2和模块3之间相互提供的物质是什么？ 提示：模块2为模块3提供NADPH和ATP,模块3为模块2提供NADP＋、ADP和Pi。 ·任务三 人工光合系统的应用 (1)人工光合作用相比植物光合作用有何优点？ 提示：人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。在没有土壤条件的环境中，如在沙漠地区、火星等，可以用该人工光合作用系统生产人类所需的营养物质。 (2)能否用人工光合作用系统完全代替绿色植物？并说明理由。 提示：不能。因为人工光合作用系统无法模拟植物的蒸腾作用，不能参与水循环等，因此不能用该系统完全替代植物。 模型一 细胞呼吸与光合作用中物质和能量的转化模型 模型二 物质含量变化模型(以降低光照强度时C3含量变化为例) 为提高粮食产量，科研工作者以作物甲为材料， ... ...
