Question

4．某學(xué)習(xí)小組用黑藻進行光合作用實驗，他們將黑藻浸在加有適宜培養(yǎng)液的大試管中（室溫20℃），可觀察到光下黑藻放出氣泡．他們以日光燈作光源，移動日光燈使之與大試管的距離不同，結(jié)果如圖1中曲線1，請回答：

（1）該實驗研究的是光照強度（因素）對光合速率的影響，B點時的含義是光合速率等于呼吸速率．若用缺鎂培養(yǎng)液培養(yǎng)黑藻，其他條件不變，B點應(yīng)向左移．
（2）而后，該小組又在室溫10℃和30℃時分別進行了上述實驗，結(jié)果如圖1中曲線2和3，據(jù)圖可知，D點的限制因素是溫度．
（3）該小組又繪制了葉綠體進行光合作用過程和場所的圖解（圖2），在B中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換為ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能，除此之外，能為黑藻生命活動提供能量的場所還有細胞溶膠、線粒體．
（4）將黑藻葉片放在特定的實驗裝置中，研究在10℃和20℃的溫度下，分別置于不同光照強度和黑暗條件下的光合作用和呼吸作用．實驗結(jié)果如下表所示：

	黑暗時O2吸收量/h	5000勒克斯光照 O2釋放量/h	20000勒克斯光照 O2釋放量/h
20℃	1.5mg	2.5mg	6.5mg
10℃	0.5mg	3.5mg	5.5mg

①該葉片在20℃、20000勒克斯光照下，如果光合作用合成的有機物都是葡萄糖，每小時產(chǎn)生的葡萄糖為7.5mg．
②②如果將該葉片先在10℃、5000勒克斯的條件下放置1h，然后置于20℃黑暗條件下6小時，要使此時葉的干物質(zhì)量與照射前一樣，則還需要在20000勒克斯、10℃條件下光照1小時．

Answer 1

分析 分析圖1，改變?nèi)展鉄襞c大試管的距離，故自變量為光照強度．因此該實驗研究的是光照強度對光合速率的影響，以單位時間氣泡產(chǎn)生數(shù)目（或氣泡產(chǎn)生速率）衡量光合速率．可看出日光燈與大試管的距離為45cm-90cm之間時，光照強度是光合速率的限制因素，15cm-45cm之間限制因素是溫度．
分析圖2，圖中A表示基粒，是光合作用光反應(yīng)階段的場所，B表示葉綠體基質(zhì)，是暗反應(yīng)的場所．整個光合作用過程中，能量變化為：光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能．
表格中，黑暗時O₂吸收量∕h表示的是呼吸速率，而光照下O₂釋放量表示凈光合速率，在計算時注意公式的運用，即總光合速率=凈光合速率+呼吸速率．

解答 解：（1）以日光燈作光源，移動日光燈使之與大試管的距離不同可以表示不同的光照強度，因此該實驗研究的是光照強度對光合速率的影響．B點時氧氣的釋放量為0，即表示凈光合速率為0，而凈光合速率=總光合速率-呼吸速率，因此該點表示光合速率等于呼吸速率．鎂是合成葉綠素的元素，若用缺鎂培養(yǎng)液培養(yǎng)黑藻，其他條件不變，導(dǎo)致光合速率下降，因此會導(dǎo)致光補償點B點應(yīng)向左移．
（2）據(jù)圖1分析，D點時已經(jīng)達到光飽和點，限制光合作用的因素不再是光照強度，而是溫度．
（3）B表示葉綠體基質(zhì)，是光合作用暗反應(yīng)的場所，暗反應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)換為ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能．除此之外，有氧呼吸能為黑藻生命活動提供能量，有氧呼吸的場所有細胞溶膠、線粒體．
（4）①表格中，黑暗時O₂吸收量∕h表示的是呼吸速率，而光照下O₂釋放量表示凈光合速率，因此光合作用產(chǎn)生的O₂總量=1.5+6.5=8mg/h，因此每小時產(chǎn)生的葡萄糖=$\frac{180}{32×6}×8$=7.5mg．
②如果將該葉片先在10℃、5000勒克斯的條件下放置1h，O₂釋放量3.5mg；然后置于20℃黑暗條件下6小時，O₂吸收量=1.5mg×6=9mg，即7小時氧氣共吸收5.5mg，要使此時葉的干物質(zhì)量與照射前一樣，則還需要在20000勒克斯、10℃條件下光照1小時．
故答案為：
（1）光照強度    光合速率等于呼吸速率   左
（2）溫度
（3）ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能
細胞溶膠、線粒體
（4）①7.5   ②1

點評 本題結(jié)合圖示主要考查影響光合作用的環(huán)境因素、葉綠體的結(jié)構(gòu)及光合作用的過程，意在強化學(xué)生對相關(guān)知識的理解與運用．題目難度中等．