Question

3．為研究植物的光合作用，科學(xué)家做了以下兩組實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題：
I．某植物在適宜溫度和光照下進(jìn)行光合作用，在B點(diǎn)時(shí)大幅度降低光照強(qiáng)度，其葉肉細(xì)胞中五碳化合物（C₅）的生成、消耗速率的變化如圖所示．
（1）光合作用產(chǎn)生的O₂來(lái)自H₂O（物質(zhì)），C₅不斷生成和消耗的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)．在BD時(shí)間段內(nèi)，C₅和C₃含量的變化趨勢(shì)相反（填“相同”或“相反”）
（2）圖中C₅的生成速率在B點(diǎn)后立即下降的原因是降低光照強(qiáng)度后，ATP與[H]減少，C₃的還原速率下降，C₅的消耗速率在BC段保持不變的原因是短時(shí)間內(nèi)，CO₂的固定速率不變．據(jù)圖推測(cè)，D點(diǎn)后葉綠體內(nèi)C₃和C₅的物質(zhì)的量之比為2：1．
II．將長(zhǎng)勢(shì)相同的同種植物均分為四組，保證各組溫度、光照強(qiáng)度和CO₂濃度等條件相同且適宜，對(duì)各組的處理如下表：

組別	處理方法	光合作用產(chǎn)物相對(duì)含量
A	持續(xù)光照135s	100%
B	持續(xù)光照67.5s后暗處理67.5s	50%
C	光照和暗處理交替進(jìn)行，每次光照和黑暗時(shí)間各為7.5s，共持續(xù)135s
D	光照和暗處理交替進(jìn)行，每次光照和黑暗時(shí)間各為3.75ms，共持續(xù)135s	94%

（1）請(qǐng)推測(cè)C組數(shù)據(jù)范圍：50%-94%；表中的結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要光照．
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，單位光照時(shí)間內(nèi)，光合作用產(chǎn)物相對(duì)含量隨著光照和暗處理交替的頻率的增加而增加，因?yàn)樵诠庹諘r(shí)，光反應(yīng)階段的產(chǎn)物能夠被C₃的還原（填具體過(guò)程名稱(chēng)）及時(shí)利用并產(chǎn)生，從而提高了光合作用中CO₂的同化量，使光合作用產(chǎn)物增加．

Answer 1

分析 據(jù)圖分析：圖中，降低光照強(qiáng)度，ATP和[H]產(chǎn)生量減少，C₃的還原過(guò)程降低，C₅的生成量減少；而CO₂含量不變，CO₂被C₅固定形成的C₃不變，則消耗的C₅不變，因此C₃的含量將增加，C₅的含量將減少．
根據(jù)表格中信息題意可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是探究不同光照處理對(duì)植物光合作用的影響，自變量是光照和黑暗交替頻率，因變量是光合作用的產(chǎn)物的相對(duì)含量，回顧和梳理光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)的過(guò)程，認(rèn)真分析各個(gè)小題，即可正確作答．

解答 解：I（1）光合作用光反應(yīng)階段中H₂O分解產(chǎn)生[H]和O₂，C₅在暗反應(yīng)階段不斷生成和消耗，場(chǎng)所是葉綠體基．當(dāng)B時(shí)大幅度降低光照強(qiáng)度，ATP和[H]產(chǎn)生量減少，C₃的還原過(guò)程降低，C₅的生成量減少；而CO₂含量不變，CO₂被C₅固定形成的C₃不變，則消耗的C₅不變，因此C₃的含量將增加，C₅的含量將減少．即在BD時(shí)間段內(nèi)，C₅和C₃含量的變化趨勢(shì)相反．
（2）（2）圖中B點(diǎn)后，降低光照強(qiáng)度后，ATP與[H]減少，C₃的還原速率下降，C₅的生成速率在立即下降；短時(shí)間內(nèi)，CO₂的固定速率不變，C₅的消耗速率在BC段保持不變．據(jù)圖D點(diǎn)后五碳化合物（C₅）的生成、消耗速率的變化相當(dāng)，推測(cè)固定的速率和還原速率相當(dāng)，即葉綠體內(nèi)C₃和C₅的物質(zhì)的量之比為2：1．
II（1）B、C、D三組中光照與黑暗交替頻率依次增加，B和D兩組比較可發(fā)現(xiàn)：光合產(chǎn)物也依次增加，因此C組數(shù)據(jù)范圍：50%-94%．A組與D組相比，D組的光照總時(shí)間為A組的一半，而光合產(chǎn)物接近A組的光合產(chǎn)物，說(shuō)明D組在單位光照時(shí)間內(nèi)合成有機(jī)物的量高于A組，從而也說(shuō)明光合作用的有些過(guò)程不需要光照，這些過(guò)程屬于暗反應(yīng)．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，B、C、D三組處理相比，隨著光照與黑暗的交替頻率的增加，使光下產(chǎn)生的ATP與[H]能夠及時(shí)參與暗反應(yīng)C₃的還原過(guò)程被利用并及時(shí)再生，提高了光合作用中CO₂的同化量．
故答案為：
Ⅰ．（1）H₂O   葉綠體基質(zhì)相反
（2）降低光照強(qiáng)度后，ATP與[H]減少，C₃的還原速率下降
短時(shí)間內(nèi)，CO₂的固定速率不變   2：1
Ⅱ．（1）50%-94%   光照
（2）光照和暗處理交替的頻率   C₃的還原

點(diǎn)評(píng) 本題以實(shí)驗(yàn)為背景主要考查光合作用的過(guò)程，意在強(qiáng)化學(xué)生對(duì)光合作用的過(guò)程的理解與對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與處理，題目難度中等．