Question

5．如圖一所示，白光透過(guò)三棱鏡后會(huì)按波長(zhǎng)不同分散成為七色條帶．現(xiàn)有多個(gè)圖二所示的裝置，A是活塞，B是玻璃罩，C是某植物，D是清水，E是紅色水滴，F(xiàn)是帶刻度尺的水平玻璃管，各個(gè)裝置中植物的大小、生理狀態(tài)都相同．將7套上述裝置分別放在圖一的1、2、3、4、5、6、7處，除光照外其他條件都完全相同且處于嚴(yán)格的最適狀態(tài)，24小時(shí)后讀取數(shù)據(jù)．每個(gè)裝置紅色液滴對(duì)應(yīng)的初始刻度為0，零刻度右側(cè)記為正值，零刻度左側(cè)記為負(fù)值．請(qǐng)回答：

（1）圖二裝置實(shí)際上無(wú)法準(zhǔn)確得到想要的數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诖嘶�礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使其能用于該實(shí)驗(yàn)測(cè)量植物的凈光合速率和呼吸速率．需要改動(dòng)或添加的地方有：
①將7個(gè)裝置中D里的清水改為CO₂緩沖液．
②為排除無(wú)關(guān)變量的影響，增加將裝置中的C換成已經(jīng)死亡的同樣大小的植物的對(duì)照組．
③添加一個(gè)相同裝置用于測(cè)量呼吸速率，D里的溶液應(yīng)為NaOH溶液，且將裝置置于黑暗環(huán)境中．
（2）如果改進(jìn)①中的某裝置在某條件光照下所讀數(shù)據(jù)是0，說(shuō)明在此光照條件下，該植物的光合作用速率等于（填“大于”、“等于”、“小于”）呼吸作用速率．如果改動(dòng)①中的某裝置在某條件光照下所讀數(shù)據(jù)是3，③添加的裝置中所讀數(shù)據(jù)是-2，則該植物在該光照條件下的總光合速率是5．
（3）圖三中若Ⅰ～Ⅴ表示該植物細(xì)胞某些代謝過(guò)程，a～e表示相關(guān)過(guò)程中的代謝產(chǎn)物．則能在破傷風(fēng)芽孢桿菌細(xì)胞中進(jìn)行的過(guò)程是Ⅴ（用圖中數(shù)字表示）．
（4）該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坎煌�波長(zhǎng)的光對(duì)光合作用速率的影響．

Answer 1

分析 本題考查了光合作用和呼吸作用具體過(guò)程和物質(zhì)變化的相關(guān)內(nèi)容．
1、光合作用包括光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段：
（1）光反應(yīng)階段在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上進(jìn)行，此過(guò)程必須有光、色素、化合作用的酶．具體反應(yīng)步驟：①水的光解，水在光下分解成氧氣和還原氫．②ATP生成，ADP與Pi接受光能變成ATP．此過(guò)程將光能變?yōu)锳TP活躍的化學(xué)能．
（2）暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，有光或無(wú)光均可進(jìn)行，反應(yīng)步驟：①二氧化碳的固定，二氧化碳與五碳化合物結(jié)合生成兩個(gè)三碳化合物．②二氧化碳的還原，三碳化合物接受還原氫、酶、ATP生成有機(jī)物．此過(guò)程中ATP活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成化合物中穩(wěn)定的化學(xué)能．光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了[H]和ATP，[H]和ATP能夠?qū)⑷�碳化合物還原形成有機(jī)物．
2、有氧呼吸是指植物細(xì)胞在氧氣的參與下，通過(guò)酶的催化作用，把糖類等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生出二氧化碳和水，同時(shí)釋放出大量的能量的過(guò)程．具體過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行：①C₆H₁₂O$\stackrel{酶}{→}$2丙酮酸+2ATP+4[H]（在細(xì)胞質(zhì)中）②2丙酮酸+6H₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+20[H]+2ATP（線粒體中）③24[H]+6O$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+34ATP（線粒體中）．
分析圖三，Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示暗反應(yīng)，Ⅴ表示有氧呼吸的第一階段，Ⅳ表示有氧呼吸的第二階段，Ⅲ表示有氧呼吸的第三階段．光反應(yīng)水的光解產(chǎn)生氧氣，故a表示氧氣，c表示水，暗反應(yīng)消耗有氧呼吸釋放的二氧化碳，故b表示二氧化碳，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，故d表示ATP和[H]．

解答 解：（1）要探究“在不同波長(zhǎng)的光下，該植物的凈光合速率和真光合速率的變化情況”則需要分別測(cè)得凈光合速率和呼吸速率．測(cè)凈光合速率需要把①將7個(gè)裝置中D里的清水改為二氧化碳緩沖液或碳酸氫鈉緩沖液．③測(cè)呼吸速率需要把添加一個(gè)相同裝置用于測(cè)量呼吸量，置于黑暗中，且該裝置中D里的溶液為氫氧化鈉．
（2）如果改動(dòng)①中的某裝置在某條件光照下所讀數(shù)據(jù)是3，為凈光合速率；③添加的裝置中所讀數(shù)據(jù)是-2，為呼吸速率．根據(jù)真光合速率=凈光合速率+呼吸速率可知，該植物在該光照條件下的真光合速率是3+2=5．如果改進(jìn)①中的某裝置在某條件光照下所讀數(shù)據(jù)是0，即凈光合速率為0，說(shuō)明在此光照條件下，該植物的光合作用速率等于呼吸作用速率．
（3）分析題圖可知，產(chǎn)生ATP的反應(yīng)是光反應(yīng)，有氧呼吸的第一、第二、第三階段，即圖中的Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，破傷風(fēng)芽孢桿菌的代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，所以能在細(xì)胞中進(jìn)行的只能是圖中的Ⅴ．
（4）實(shí)驗(yàn)裝置是放在經(jīng)過(guò)三棱鏡后按波長(zhǎng)不同分散成七色條帶的1、2、3、4、5、6、7處，因此該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坎煌�波長(zhǎng)的光（或光的波長(zhǎng)）對(duì)光合速率的影響．
故答案為：
（1）①CO₂緩沖液（或NaHCO₃溶液）   ③NaOH溶液     黑暗環(huán)境
（2）等于   5
（3）Ⅴ
（4）不同波長(zhǎng)的光

點(diǎn)評(píng) 本題以圖形為載體，考查了學(xué)生識(shí)圖、析圖能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力．細(xì)胞呼吸和光合作用過(guò)程是考查的重點(diǎn)和難點(diǎn)，可以通過(guò)流程圖分析，表格比較，典型練習(xí)分析強(qiáng)化學(xué)生的理解．影響光合作用的因素主要有：光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度和溫度．