大豆与根瘤菌是互利共生关系,下图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题:
( 1 )在叶绿体中,光合色素分布在 __________ 上;在酶催化下直接参与 CO 2 固定的化学物质是 H 2 O 和 __________ 。
( 2 )上图所示的代谢途径中,催化固定 CO 2 形成 3- 磷酸甘油酸( PGA )的酶在 __________ 中, PGA 还原成磷酸丙糖( TP )运出叶绿体后合成蔗糖,催化 TP 合成蔗糖的酶存在于 __________ 。
( 3 )根瘤菌固氮产生的 NH 3 可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成 __________ 键。
( 4 ) CO 2 和 N 2 的固定都需要消耗大量 ATP 。叶绿体中合成 ATP 的能量来自 __________ ;根瘤中合成 ATP 的能量主要源于 __________ 的分解。
( 5 )蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是 __________ 。
类囊体(薄)膜 C 5 叶绿体基质 细胞质基质 肽 光能 糖类 非还原糖较稳定
【分析】
本题主要考查光合作用、蛋白质合成及 ATP 的有关知识。依据有关知识,结合题图可以顺利解决本题的问题。
【详解】
( 1 )在叶绿体中,光反应在类囊体薄膜上进行,色素吸收光能,光合色素分布在类囊体薄膜上;暗反应在叶绿体基质中进行,在酶催化下从外界吸收的 CO 2 和基质中的五碳化合物结合很快形成二分子三碳化合物;
( 2 )据图所示可知, CO 2 进入叶绿体基质形成 PGA ,推知催化该过程的酶位于叶绿体基质;然后 PGA 被还原,形成 TP , TP 被运出叶绿体,在细胞质基质中 TP 合成为蔗糖,可推知催化该过程的酶存在于细胞质基质中;
( 3 ) NH 3 中含有 N 元素,可以组成氨基酸中的氨基,氨基酸的合成蛋白质时,通过脱水缩合形成肽键;
( 4 )光合作用的光反应中,叶绿体的色素吸收光能,将 ADP 和 Pi 合成为 ATP ;根瘤菌与植物共生,从植物根细胞中吸收有机物,主要利用糖类作原料进行细胞呼吸,释放能量,合成 ATP ;( 5) 葡萄糖是单糖,而蔗糖是二糖,以蔗糖作为运输物质,其溶液中溶质分子个数相对较少,渗透压相对稳定,而且蔗糖为非还原糖,性质较稳定。
光合作用过程:
1、光合作用的概念:
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解:
3、光合作用的总反应式及各元素去向
(1)光合作用过程图:
氮能够提高光合作用的效率的原因是:氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所:光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行;光合作用的第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
(2)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体,能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中;而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,维管束鞘细胞不含叶绿体。
(3)影响光合作用强度的条件:温度、CO2浓度、光照强度、叶片面积等。
(4)光合细菌:利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌,是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
项目 | 光反应(准备阶段) | 暗反应(完成阶段) |
场所 | 叶绿体的类囊体薄膜上 | 叶绿体的基质中 |
条件 | 光、色素、酶、水、ADP、 Pi |
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5 |
物质变化 | ||
能量的变化 | 光能转变成ATP中活跃的化学能 | ATP中活跃的化学能转变成(CH2O)中稳定的化学能 |
相互联系 | 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 |
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