Question

在高等植物細(xì)胞中，線粒體和葉綠體是能量轉(zhuǎn)換的重要細(xì)胞器，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

  （1）光合作用在葉綠體內(nèi)進(jìn)行。下圖甲、乙是一科研小組繪制的某植物光合作用強(qiáng)度與環(huán)境因素之間的關(guān)系。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

①甲圖表示在二氧化碳充足的條件下，某植物光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度和溫度的關(guān)系。光照強(qiáng)度影響光合作用強(qiáng)度，主要是影響                階段，當(dāng)光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)，此時(shí)限制因素最可能是葉綠體中的                  。在溫度為10℃、光照強(qiáng)度大于       千勒克斯時(shí)，光合作用強(qiáng)度不再增加。當(dāng)溫度為30℃、光照強(qiáng)度小于L3千勒克斯時(shí)，光合作用強(qiáng)度的限制因素是                                  。

②如果在陰雨天氣，溫室內(nèi)光照強(qiáng)度小于5千勒克斯，采取什么措施可以有助于提高農(nóng)作物產(chǎn)量（有機(jī)物積累量）                                  ？

（2）進(jìn)行正常光合作用的葉片，如果在葉綠體中的NADPH和NADP⁺含量相等的情況下，突然停止供給二氧化碳，請(qǐng)?jiān)诒麍D中繪出葉綠體中NADPH含量的變化曲線。

（3）有人對(duì)小麥的產(chǎn)量與播種量的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：小麥產(chǎn)量并不隨作物播種密度的增大而無(wú)限增大，作物播種密度增大到一定值后，產(chǎn)量不再增加或下降。請(qǐng)從環(huán)境因素對(duì)葉綠體和線粒體生理功能影響的角度分析，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是       。

（4）現(xiàn)提供下列實(shí)驗(yàn)用品：分別從新鮮葉片中提取完整的線粒體懸浮液和葉綠體懸浮液，丙酮酸溶液、碳酸氫鈉溶液、試管、光源、澄清的石灰水、衛(wèi)生香、火柴等，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：線粒體內(nèi)發(fā)生細(xì)胞呼吸過(guò)程產(chǎn)生二氧化碳和葉綠體內(nèi)發(fā)生光合作用產(chǎn)生氧氣。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

步驟一：                                                                                         。

步驟二：                                              。

預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：                                    。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：                                                                                         。

Answer 1

1）①光反應(yīng)    色素的數(shù)量   L1   光照強(qiáng)度

②白天增加光照強(qiáng)度以及夜間適當(dāng)降低溫室內(nèi)的溫度。因?yàn)樵谠摴庹諒?qiáng)度以下，增加光照強(qiáng)度可提高光合作用強(qiáng)度；低溫時(shí)呼吸速率低

（2）如圖

（3）植株過(guò)密，葉片接受光照不足，通風(fēng)不良，影響葉綠體進(jìn)行光合作用；植株過(guò)密，單位空間中的線粒體多，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度增加。結(jié)果造成小麥果實(shí)中積累的有機(jī)物不增加或增加很少或減少

（4）步驟一：將提取的完整線粒體和葉綠體懸浮液，分別加入盛有丙酮溶液和碳酸氫鈉溶液的兩支大小相同編號(hào)為1、2的試管中，給予充足光照

步驟二：分別用澄清的石灰水和點(diǎn)燃的衛(wèi)生香檢驗(yàn)1號(hào)和2號(hào)試管中產(chǎn)生的氣體

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1號(hào)試管產(chǎn)生的氣體使澄清的石灰水變渾濁，2號(hào)試管產(chǎn)生的氣體使點(diǎn)燃的衛(wèi)生香燃燒更猛烈

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：線粒體內(nèi)發(fā)生細(xì)胞呼吸過(guò)程產(chǎn)生二氧化碳，葉綠體內(nèi)發(fā)生光合作用產(chǎn)生氧氣

解析:

該題考查光合作用的過(guò)程、影響因素及與呼吸作用的關(guān)系。

（1）①影響光合作用的因素很多，內(nèi)因主要包括酶、色素的數(shù)量等。外因主要包括光照強(qiáng)度、光質(zhì)、溫度、pH、二氧化碳濃度、水等。在二氧化碳濃度足夠，溫度一定時(shí)，在一定范圍內(nèi)，光合作用隨光照強(qiáng)度的增加而加強(qiáng)，超過(guò)該范圍后，光合作用不再增加。在光照強(qiáng)度一定時(shí)，光合作用在一定范圍內(nèi)隨溫度的升高而加強(qiáng)，超過(guò)一定范圍后，隨溫度升高而降低。而在光照強(qiáng)度一定時(shí)，光合作用隨溫度和二氧化碳濃度也發(fā)生相應(yīng)的變化。

②表觀光合作用量（凈光合作用）=實(shí)際光合作用量-呼吸作用量。所以呼吸作用越強(qiáng)，凈生產(chǎn)量越少。要增加凈生產(chǎn)量就要降低呼吸作用。

（2）當(dāng)二氧化碳供給突然停止時(shí)，暗反應(yīng)受到抑制。C₃化合物的形成減少，NADPH的消耗減少，而光反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，所以NADPH的量增加，NADP+的量減少。

（3）播種密度增大，光合作用有效面積減少，二氧化碳供給減少，呼吸作用加強(qiáng)，物質(zhì)消耗增加，有機(jī)物凈積累量減少。所以要提高產(chǎn)量應(yīng)該合理密植。

（4）該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)主旨是驗(yàn)證光合作用和呼吸作用的場(chǎng)所。而它們的產(chǎn)物分別是氧氣和二氧化碳。利用它們的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。