Question

【題目】研究人員以藍細菌的光合作用(下圖實線途徑)為研究模型，通過引入NADPH依賴型的脫氫酶，創建了只消耗NADPH而不消耗ATP的異丙醇生物合成途徑(下圖虛線所示)，并測量對比改造后的藍細菌(SM7)和野生藍細菌(WT)NADPH和ATP的濃度變化，如下表。請回答：

細胞內NADPH和ATP的濃度
品系	NADPH(pmol/OD730)	ATP(pmol/OD730)
WT	193.5	39.28
SM7	112.83	62.53

(1)藍細菌的光反應場所是________，當光照較弱時，水解產生的O2主要用于____________。

(2)卡爾文循環是從一個________開始的，循環后形成的第一個糖是__________。

(3)光反應產物中，能為卡爾文循環提供氫的能量物質是________；據上表分析，SM7與野生藍細菌(WT)相比，該能量物質消耗量________(選填“增加”“減少”或“不變”)，結合圖示可知，造成這一結果的原因是____________________________________。

Answer 1

【答案】 質膜 細胞呼吸(或需氧呼吸) RuBP(或五碳糖) 三碳糖 NADPH 增加 SM7的NADPH除用于卡爾文循環外，還用于異丙醇的形成

【解析】試題分析：本題以圖文和表格信息為情境，綜合考查學生對光合作用、有氧呼吸等相關知識的熟記和理解能力以及對實驗結果的分析處理能力。解答此題需從圖示中提取信息，準確定位箭頭及其兩端的文字信息所示細胞代謝過程的含義；同時，對比分析表格中改造后的藍細菌(SM7)和野生藍細菌(WT)細胞內NADPH和ATP的濃度變化。在此基礎上結合題意對各問題情境進行分析解答

(1) 藍細菌為原核生物，其細胞內沒有葉綠體，與光合作用有關的葉綠素和藻藍素分布在質膜上，因此藍細菌的光反應場所是質膜。當光照較弱時，藍細菌能進行光合作用，此時水解產生的O2主要用于細胞呼吸(或需氧呼吸)。

(2) 卡爾文循環是暗反應的一部分，首先是在有關酶的催化下，CO2與C5 (1,5-二磷酸核酮糖，簡寫為RuBP)結合生成兩分子的三碳酸，進而在ATP和NADPH的參與下被還原成三碳糖，因此卡爾文循環是從一個RuBP(或五碳糖) 開始的，循環后形成的第一個糖是三碳糖。

(3) 光反應為暗反應提供NADPH和ATP，即光反應產物中，能為卡爾文循環提供氫的能量物質是NADPH 。據表分析，改造后的藍細菌(SM7)和野生藍細菌(WT)相比，NADPH的消耗量增加；據圖分析，造成這一結果的原因是：SM7的NADPH除用于卡爾文循環外，還用于異丙醇的形成。