Question

19．回答下列植物代謝的問題．
為研究棉花去棉鈴（果實(shí)）后對葉片光合作用的影響，研究者選取至少具有10個(gè)棉鈴的植株，去除不同比例棉鈴，3天后測定葉片的CO₂固定速率以及蔗糖和淀粉含量．結(jié)果如圖．

（1）卡爾文循環(huán)需要光反應(yīng)過程中產(chǎn)生的H⁺，H⁺最初來源于物質(zhì)水．
（2）NH₄⁺能增加類囊體膜對H⁺的通透性，從而消除類囊體膜兩側(cè)的H⁺濃度差．若將NH₄⁺注入葉綠體基質(zhì)，下列過程中會被抑制的是B．
A．電子傳遞     B．ATP的合成   C．NADPH的合成   D．光能的吸收
（3）由圖1可知，隨著去除棉鈴百分率的提高，葉片光合速率下降．本實(shí)驗(yàn)中對照組（空白對照組）植株的CO₂固定速率相對值是28．
（4）由圖2可知，去除棉鈴后，植株葉片中淀粉和蔗糖增加．
（5）葉片中光合產(chǎn)物的積累會抑制光合作用．一種驗(yàn)證此推測的方法為：去除植株上的棉鈴并對部分葉片遮光處理，使遮光葉片成為需要光合產(chǎn)物輸入的器官，檢測未遮光葉片的光合產(chǎn)物含量和光合速率．與只去除棉鈴植株的葉片相比，若檢測到光合產(chǎn)物含量下降，且光合速率上升，則支持上述推測．取同一棉花植株上形態(tài)、大小、生長發(fā)育狀況相近的3張葉片，密閉裝置如圖3．燒杯中的液體可以保證葉片所需的水與礦質(zhì)元素的正常供應(yīng)．呼吸底物為糖類．
（6）要測定葉片細(xì)胞呼吸耗氧量，選擇裝置C，并給予黑暗條件．
A．裝置A和C   B．裝置B和C    C．裝置A和B   D．裝置B
（7）當(dāng)?shù)冢?）題所選裝置液滴移動情況是a不動b左移時(shí)，說明葉片只進(jìn)行有氧呼吸；當(dāng)液滴的移動情況是a右移b左移時(shí)，說明葉片既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸（不考慮氣體在水中的溶解與外界氣壓的變化和蒸騰作用的影響）．
（8）將裝置B置于黑暗、C置于適宜的光照下1小時(shí)，假如測得液滴移動情況如表（不考慮氣體在水中的溶解與外界氣壓的變化和蒸騰作用的影響，液滴移動1cm相當(dāng)于1ml氣體）：

b	c
左移2cm	右移3cm

C裝置葉片產(chǎn)氧速率為5ml/h．

Answer 1

分析 光反應(yīng)中，色素吸收光能轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能儲存在ATP中；暗反應(yīng)過程中，利用光反應(yīng)生成的ATP和[H]將三碳化合物還原，并且生成糖類等有機(jī)物．
分析曲線可以看出，隨著去除棉鈴的百分率的增加，葉片的CO₂固定速率不斷下降，光合速率下降，而葉片中淀粉的含量和蔗糖的含量均有所增加，并且淀粉的增加幅度更大．
圖中三個(gè)裝置：不同的是小燒杯放置的溶液不同．裝置A小燒杯中放置的是蒸餾水，蒸餾水不能引起氣體體積的變化，可作為對照；B中NaOH溶液可以吸收裝置中的CO₂，因此裝置中油滴移動可表示氧氣量的變化；裝置C中放置的CO₂緩沖液可以維持裝置中CO₂量的穩(wěn)定．

解答 解：（1）在光反應(yīng)中，葉綠體利用光能將水分解為氧氣和還原態(tài)的氫．
（2）光反應(yīng)過程中，ATP的中的能量來源于H⁺的電化學(xué)勢能．本題中，注射NH4+后消除了膜內(nèi)外的H⁺的濃度差，電化學(xué)勢能為零，所以無法合成ATP，故選：B．
（3）由圖1信息知，隨著除棉鈴百分率的提高，葉片固定CO2能力明顯降低；對照組（未摘除棉鈴）植株CO2固定速率的相對值應(yīng)為“去除棉鈴百分率為0”時(shí)的CO2固定值，即28．
（4）由圖2可知，去除棉鈴后，植株葉片中淀粉和蔗糖含量增加；由題干信息知葉片光合產(chǎn)物“被運(yùn)到棉鈴中被利用”，故除去棉鈴后，葉片光合產(chǎn)物輸出量降低，從而導(dǎo)致相應(yīng)產(chǎn)物在葉片中積累．
（5）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理，產(chǎn)物的積累會抑制正反應(yīng)的進(jìn)行，即淀粉和蔗糖的積累會抑制光合作用的進(jìn)行．如果去除植株上的棉鈴并對部分葉片遮光處理，使遮光葉片成為需要光合產(chǎn)物輸入的器官，那么未遮光葉片的光合產(chǎn)物要部分運(yùn)輸?shù)秸诠馊~片，與只去除棉鈴植株的葉片相比，光合生物積累較少，對光合作用抑制程度較低，因此光合速率較高，證明推測．
（6）要測定呼吸作用強(qiáng)度，要排除光合作用的影響．
A裝置中是清水，不吸收二氧化碳，所以如果生物只進(jìn)行有氧呼吸，氣體的體積不發(fā)生變化；如果生物只進(jìn)行無氧呼吸，氣體的體積增大．所以該裝置可以檢測生物是否進(jìn)行無氧呼吸，不能檢測是否進(jìn)行有氧呼吸．
B裝置中有氫氧化鈉，氫氧化鈉吸收二氧化碳，所以如果生物只進(jìn)行有氧呼吸，氣體的體積會減少，減少量是氧氣的減少量；如果生物只進(jìn)行無氧呼吸，氣體的體積不變．所以該裝置可以檢測生物是否進(jìn)行有氧呼吸，不能檢測是否進(jìn)行無氧呼吸．所以應(yīng)該選擇A和B裝置．
（7）當(dāng)油滴移動情況是當(dāng)a不動b左移時(shí)，說明葉片只進(jìn)行有氧呼吸；當(dāng)油滴移動情況是當(dāng)a右移b左移，說明葉片既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸．
（8）B裝置測量的是有氧呼吸，左移的原因是溫度和呼吸作用消耗的氧氣等，產(chǎn)生的二氧化碳被氫氧化鈉吸收，C裝置測定的是凈光合作用，右移是產(chǎn)生氧氣，所以C裝置的光合作用總量為2+3=5cm，即5ml/h
故答案為：
（1）水
（2）B
（3）下降 28
（4）淀粉和蔗糖 
（5）抑制  未遮光    下降   上升
（6）C
（7）a不動b左移   a右移b左移
（8）5

點(diǎn)評 本題難度適中，考查光合作用的過程以及影響光合作用因素的探究等相關(guān)知識，意在考查考生識記能力、識圖能力、分析能力和理解能力，能運(yùn)用光合作用原理對某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷，以及具備驗(yàn)證簡單生物學(xué)事實(shí)的能力．