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。
（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。
答案
(1). 模块1和模块2 (2). 五碳化合物（或：C5） (3). 减少 (4). 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足 (5). 高于 (6). 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) (7). 叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
【解析】
【分析】
1、光合作用中光反应和暗反应的比较：
| 比较项目 | 光反应 | 暗反应 |
| 场所 | 类囊体薄膜 | 叶绿体基质 |
| 条件 | 色素、光、酶、水、ADP、Pi | 多种酶、CO2、ATP、(H) |
| 反应产物 | (H)、O2、ATP | 有机物、ADP、Pi、NADP+、水 |
| 物质变化 | 水的光解：2H2O ATP的生成：ADP+Pi+光能 | CO2的固定：CO2+C5 C3的还原：2C3 |
| 能量变化 | 光能→电能→ATP中活跃的化学能 | ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 |
| 实质 | 光能转变为化学能，水光解产生O2和(H) | 同化CO2形成（CH2O） |
| 联系 | ①光反应为暗反应提供(H)和ATP； ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+； ③ 光反应与暗反应相互偶联，离开了彼此均会受阻，即无光反应，暗反应无法进行。若无暗反应，有机物无法合成，同样光反应也会停止。 | |
2、分析题图，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，模块3将活跃的化学能转化为糖类（稳定的化学能），结合光合作用的过程可知，模块1和模块2相当于光反应阶段，模块3相当于暗反应阶段。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C5，乙为C3。
【详解】（1）叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP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）据分析可知乙为C3，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，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致二氧化碳的吸收量减少，因此光合作用速率降低。
【点睛】本题主要考查了光合作用过程中光反应和暗反应之间的区别与联系，以及影响光合作用速率的因素，需要考生识记相关内容，联系图中三个模块中能量和物质的变化，结合题干进行分析。
