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 CO 2 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 CO 2 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
模块 1 和模块 2 五碳化合物（或： C 5 ） 减少 模块 3 为模块 2 提供的 ADP 、 Pi 和 NADP + 不足 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 ) 叶片气孔开放程度降低， CO 2 的吸收量减少
【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、 CO 2 、 ATP 、 |
| 反应产物 | | 有机物、 ADP 、 Pi 、 NADP + 、水 |
| 物质变化 | 水的光解： 2H 2 O ATP 的生成： ADP+Pi+ 光能 | CO 2 的固定： CO 2 +C 5 C 3 的还原： 2C 3 |
| 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 O 2 和 | 同化 CO 2 形成（ CH 2 O ） |
| 联系 | ①光反应为暗反应提供 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， CO 2 和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中 CO 2 的固定，因此甲为 C 5 ，乙为 C 3 。
【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， CO 2 和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中 CO 2 的固定，因此甲为五碳化合物（或 C 5 ）。
（ 2 ）据分析可知乙为 C 3 ，气泵突然停转，大气中 CO 2 无法进入模块 3 ，相当于暗反应中 CO 2 浓度降低，短时间内 CO 2 浓度降低， C 3 的合成减少，而 C 3 仍在正常还原，因此 C 3 的量会减少。若气泵停转时间较长，模块 3 中 CO 2 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 CO 2 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。
