Question

【題目】有多種方法可以測定植物的光合作用速率。請回答以下相關(guān)問題：

（1）在光照適宜、溫度恒定的條件下，圖甲的實驗裝置為密閉容器，圖甲中的曲線為測量1h內(nèi)該容器中CO2的變化量。圖甲中AB段，葉綠體內(nèi)ADP含量最高的場所是______________；導(dǎo)致AB段曲線變化的主要原因是______________。該綠色植物前30min實際光合作用的平均速率為_________μL·L－1CO2/min。

（2）某科研小組為探究植物光合作用速率的變化情況，設(shè)計了由透明的玻璃罩構(gòu)成的小室（如圖乙A所示；其中CO2緩沖液可以吸收和提供CO2，保證小室中CO2恒定）。

①將該裝置放在自然環(huán)境下，測定夏季一晝夜小室內(nèi)植物氧氣釋放速率的變化，得到如圖乙B所示曲線，

那么影響小室內(nèi)植物光合作用速率變化的主要環(huán)境因素是______________；影響A點變化的主要內(nèi)因是______________；裝置中氧氣濃度最高的時間是______________點；圖中裝置刻度管中液滴移到最左點對應(yīng)該曲線中的______________點。

②在實驗過程中某段光照時間內(nèi)，記錄液滴的移動，獲得以下數(shù)據(jù)：

每隔一定時間記錄一次刻度數(shù)據(jù)
……	24	29	32	34	38	……

該組實驗數(shù)據(jù)最可能是在圖乙B曲線的______________段獲得的。

③如果要測定該植物呼吸作用的速率，怎樣利用該裝置設(shè)計實驗？____________________________。

Answer 1

【答案】 葉綠體基質(zhì) 容器中二氧化碳被光合作用消耗 146 光照強度，溫度 酶的活性降低 G C C—D或E-F 在裝置的燒杯中加入NaOH溶液，將裝置放在黑暗環(huán)境中1小時，保持溫度恒定，觀察并記錄氧氣吸收速率

【解析】試題分析：本題以圖文結(jié)合的形式，綜合考查學(xué)生對光合作用和呼吸作用的過程以及影響光合作用的環(huán)境因素等相關(guān)知識的熟記和理解能力以及實驗設(shè)計能力。解答此題需從圖示中提取信息，分析圖甲和圖乙B曲線的變化趨勢，準確把握影響曲線各段變化的因素，明確圖乙A裝置中液滴移動的距離所表示的生理意義。在此基礎(chǔ)上結(jié)合題意并圍繞光合作用、細胞呼吸的知識對各問題情境進行分析解答。

(1)在類囊體膜上進行的光反應(yīng)消耗ADP產(chǎn)生ATP，在葉綠體基質(zhì)中進行的暗反應(yīng)消耗ATP產(chǎn)生ADP，所以圖甲中AB段，葉綠體內(nèi)ADP含量最高的場所是葉綠體基質(zhì)。A～B段，密閉容器中CO2逐漸被光合作用消耗，導(dǎo)致A～B段CO2濃度不斷減降低。分析圖甲曲線可知：前30分鐘凈光合作用強度是（3620－220）÷30≈113.3μL·L－1CO2/min，呼吸作用強度是（1200－220）÷30≈32.7μL·L－1CO2/min，因此，該綠色植物前30分鐘實際光合作用的平均速率為113.3＋32.7＝146μL·L－1CO2/min。

(2) ①圖A密閉裝置內(nèi)的CO2緩沖液能夠維持實驗過程中CO2濃度的相等穩(wěn)定，因此影響小室內(nèi)植物光合作用速率變化的主要環(huán)境因素是光照強度、溫度等。H～A所對應(yīng)的時段為夜間，因溫度低導(dǎo)致酶的活性下降，有氧呼吸消耗的O2減少，所以影響A點變化的主要內(nèi)因是酶的活性降低。裝置刻度管中液滴的移動是由氧氣的增減造成的，只要有氧氣釋放，裝置中氣體壓強增大導(dǎo)致液滴右移；只要有氧氣消耗，裝置中氣體壓強減小導(dǎo)致液滴左移。分析圖乙B所示曲線可知：在C點之前、G點之后（不含C、G點），植物的光合作用小于呼吸作用，裝置中氧氣濃度不斷減少；在C、G點，植物的光合作用等于呼吸作用，沒有氧氣釋放；在C～G點之間（不含C、G點）植物的光合作用大于呼吸作用，裝置中氧氣濃度不斷增加；綜上分析，在G（或18）點時裝置中氧氣濃度最高，在C（或8）點時A裝置中氧氣濃度最低，液滴移到最左點。

②表中數(shù)據(jù)是在某段光照時間內(nèi)、記錄液滴的移動而獲得的。分析表中數(shù)據(jù)可知，隨著時間的推移，光合作用速率越來越強，說明該組實驗數(shù)據(jù)是在B曲線所示的C～D段或E～F段獲得的。

③要測定該植物呼吸作用的速率，需排出光合作用的干擾，可通過檢測氧氣的吸收速率來反映因變量。若利用圖乙A所示的裝置進行測定，需排出呼吸作用釋放的CO2對液滴移動的影響，因此其實驗設(shè)計思路為：在裝置的燒杯中加入NaOH溶液，將裝置放在黑暗環(huán)境中1小時，保持溫度恒定，觀察并記錄氧氣吸收速率。