Question

為探究大氣CO₂濃度上升及紫外線（UV）輻射強度增加對農業(yè)生產的影響，研究人員人工模擬一定量的UV輻射和加倍的CO₂ 濃度處理番茄幼苗，直至果實成熟，測定了番茄株高及光合作用相關生理指標，結果見下表．請分析回答：

分組及實驗處理		株高（cm）			葉綠素含量（mg?g-1）			光合速率（μmol?m-2?s?1）
		15天	30天	45天	15天	30天	45天
A	對照（自然條件）	21.5	35.2	54.5	1.65	2.0	2.0	8.86
B	UV輻射	21.1	31.6	48.3	1.5	1.8	1.8	6.52
C	CO2濃度倍增	21.9	38.3	61.2	1.75	2.4	2.45	14.28
D	UV輻射和CO2濃度倍增	21.5	35.9	55.7	1.55	1.95	2.25	9.02

（1）番茄葉肉細胞中產生和利用CO₂的具體部位分別是

 

．
（2）據表分析，C組光合速率明顯高于對照組，其原因一方面是由于

 

，加快了碳反應的速率；另一方面是由于

 

含量增加，使光反應速率也加快．D組光合速率與對照組相比無顯著差異，說明CO₂ 濃度倍增對光合作用的影響可以

 

UV輻射增強對光合作用的影響．
（3）由表可知，CO₂ 濃度倍增可以促進番茄植株生長．有研究者認為，這可能與CO₂參與了植物生長素的合成啟動有關．要檢驗此假設，還需要測定A、C組植株中

 

的含量．若檢測結果是

 

，則支持假設．
（4）科學家在黑暗時把葉綠體基粒放在pH=4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH值下降至4，然后將基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的緩沖溶液中（如圖）．一段時間后，有ATP產生．上述實驗結果表明，基粒類囊體合成ATP的原因是

 

．據此推測，葉綠體在自然狀態(tài)下產生ATP的過程中，光能的作用是

 

．

Answer 1

考點：影響光合作用速率的環(huán)境因素

專題：

分析：分析表格中數據可以看出：
（1）AB對照：變量是否UV照射，經過UV照射后，株高變矮、葉綠素含量降低，光合作用強度下降．
（2）AC對照：變量是二氧化碳濃度高低，增大二氧化碳濃度下，株高長高，葉綠素含量增加，光合作用強度增強．
（3）BD對照：變量是二氧化碳濃度高低，增大二氧化碳濃度下，株高長高，葉綠素含量增加，光合作用強度增強．
（4）CD對照：變量是否UV照射，經過UV照射后，株高變矮、葉綠素含量降低，光合作用強度下降．

解答： 解：（1）番茄葉肉細胞中有氧呼吸的第二階段產生CO₂，光合作用暗反應利用CO₂，所以產生和利用CO₂的具體部位分別是線粒體基質和葉綠體基質．
（2）分析表格中數據可以看出，C組光合速率較大，一方面由于二氧化碳濃度倍增，加快了暗反應速率；另一方面，葉綠素的含量增加，吸收光能增加．D組光合速率與對照組相比無明顯差異，說明二氧化碳濃度倍增可以抵消UV輻射對光合作用的影響．
（3）由于假設內容為：CO₂濃度倍增可以促進番茄植株生長可能與CO₂參與了生長素的合成啟動有關，因此需要測定植株中生長素的含量，如果C組的生長素含量高于A組，可以證明假設內容．
（4）由題意可知，基粒類囊體膜內外存在H⁺濃度差，這是合成ATP的主要原因，自然狀態(tài)下光合作用需要水，而水能分解成H⁺進而使類囊體膜兩側產生H⁺濃度差而產生ATP．
故答案為：
（1）線粒體基質、葉綠體基質
（2）CO₂濃度倍增   葉綠素    降低（抵消）
（3）生長素     C組生長素含量高于A組
（4）膜內外存在H⁺梯度（H⁺濃度差）   使水分解產生H⁺，使類囊體膜內外之間產生H⁺梯度（H⁺濃度差）

點評：本題考查了影響光合作用的因素，要求考生能夠識記光合作用的物質變化過程以及各階段的反應場所；能夠通過表格的分析得出相關結論；能夠根據實驗的目的確定實驗的方法步驟以及做出合理的推測等．