Question

18．I．圖1是甲、乙兩種植物在不同光照強(qiáng)度下的光合作用速率的曲線；圖2表示將甲植物放在CO₂濃度不同的環(huán)境條件下，光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線．請分析回答：

（1）圖1的a點(diǎn)表示甲植物呼吸作用強(qiáng)度，在c點(diǎn)時(shí)，葉綠體中ATP的移動(dòng)方向是從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)方向移動(dòng)．
圖2中e點(diǎn)與d點(diǎn)相比較，e點(diǎn)的葉肉細(xì)胞中C₃的含量低；e點(diǎn)與f點(diǎn)相比較，e點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞中C₃的含量高．
（2）圖1中，如果甲、乙兩種植物較長時(shí)間處在連續(xù)陰雨的環(huán)境中，生長受到顯著影響的是甲植物，光照強(qiáng)度為10千勒克斯時(shí)，甲、乙植物的實(shí)際光合作用速率差值為6mg CO₂/（100cm²•h）．
II．為進(jìn)一步探究KHCO₃對甲植物光合作用的影響，稱取3g甲植物葉片，均分為兩份，分別做如下實(shí)驗(yàn)．（實(shí)驗(yàn)中使用的氧電極可測量溶液中O₂變化的速率）
實(shí)驗(yàn)一：采用差速離心法將一份葉片制備葉綠體，均分為4組，分別置于不同濃度的KHCO₃溶液中，在適宜光照、20℃恒溫條件下，分別用氧電極測定其O₂釋放速率．
實(shí)驗(yàn)二：將另一份葉片切成約1.0mm×1.0mm小塊，均分為4組，其他步驟與實(shí)驗(yàn)一相同．
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖，請據(jù)圖回答問題．

（1）在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)，隨著KHCO₃溶液濃度的升高，葉綠體、葉切片的O₂釋放速率均上升，原因是光合作用所需的CO₂增加．
（2）在相同的KHCO₃溶液濃度下，葉切片的O₂釋放速率小于（填大于、小于或等于）葉綠體的O₂釋放速率，原因可能是葉切片光合作用產(chǎn)生的O₂一部分被呼吸作用消耗．
（3）為探究第（2）題的原因分析是否正確，設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案，請補(bǔ)充：
稱取1.5g甲植物葉片，切成約1.0mm×1.0mm小塊，均分為4組，分別置于濃度為0mol•L^-1、0.01mol•L^-1、0.05mol•L^-1、0.1mol•L^-1的KHCO₃溶液中，在黑暗、20℃恒溫條件下，分別用氧電極測定其O₂消耗速率．

Answer 1

分析 1、分析題圖1：該圖是甲乙兩種植物光合作用速率隨光照強(qiáng)度變化而變化的曲線，縱軸是光合作用速率，用光照強(qiáng)度為0時(shí)，光合作用速率是最大負(fù)值，為呼吸速率，因此縱軸表示的是凈光合作用強(qiáng)度；由曲線可知，乙植物光的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都比甲植物低，因此乙植物較適宜在弱光下生長．
2、圖2是二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度對光合作用的影響，由題圖可知，在二氧化碳濃度一定的條件下，光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增大而增大，光照強(qiáng)度一定的情況下，二氧化碳濃度為1%時(shí)比二氧化碳濃度為0.03%時(shí)高．
3、葉綠體是光合作用的場所，線粒體是有氧呼吸的主要場所，光合作用產(chǎn)生的氧氣可以被線粒體利用，因此實(shí)驗(yàn)中葉綠體釋放的氧氣表示實(shí)際光合作用強(qiáng)度，葉片含有線粒體，進(jìn)行有氧呼吸消耗一部分氧氣，因此葉片釋放的氧氣是凈光合作用速率，實(shí)際光合作用速率=凈光合速率+呼吸作用速率．

解答 解：Ⅰ（1）圖1的a點(diǎn)的光照強(qiáng)度為0時(shí)，甲植物光合作用速率曲線與縱軸的交點(diǎn)，為甲植物的呼吸作用強(qiáng)度；c點(diǎn)是甲植物光的飽和點(diǎn)，此時(shí)植物細(xì)胞類囊體膜上進(jìn)行光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP，移向葉綠體基質(zhì)，被暗反應(yīng)利用；圖2中，d、e兩點(diǎn)二氧化碳濃度相同，e點(diǎn)光照強(qiáng)，產(chǎn)生的還原氫和ATP多，三碳化合物被還原速度快，二氧化碳固定形成三碳化合物的速度不變，因此細(xì)胞中三碳化合物含量降低；e、f兩點(diǎn)光照強(qiáng)度相同，光反應(yīng)速率相同，e點(diǎn)二氧化碳濃度大，二氧化碳固定形成的三碳化合物多，因此細(xì)胞內(nèi)三碳化合物含量升高．
（2）由題圖可知，甲植物光的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都高，適宜較強(qiáng)光照條件，如果處于較長時(shí)間處在連續(xù)陰雨的環(huán)境中，生長會(huì)受到顯著影響；光照強(qiáng)度為10千勒克斯時(shí)，甲、乙植物的實(shí)際光合作用速率分別是12+4=16mg CO₂/（100cm²•h）、8+2=10mg CO₂/（100cm²•h），差值是6mg CO₂/（100cm²•h）．
Ⅱ（1）由題圖曲線可知，在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)，隨著KHCO₃溶液濃度的升高，葉綠體、葉切片的O₂釋放速率均上升；原因是光合作用的原料之一是二氧化碳，KHCO₃溶液濃度高，提供的二氧化碳多，二氧化碳通過影響暗反應(yīng)進(jìn)一步影響光反應(yīng)進(jìn)行，產(chǎn)生更多的氧氣．
（2）由題圖曲線可知，在相同的KHCO₃溶液濃度下，葉切片的O₂釋放速率小于葉綠體釋放氧氣的速率，可能是原因是葉片中含有線粒體，進(jìn)行有氧呼吸消耗了部分氧氣．
（3）如果（2）原因分析正確，葉綠體釋放的氧氣是實(shí)際光合作用，葉片釋放的是氧氣代表凈光合作用，實(shí)際光合作用=凈光合作用+呼吸作用，因此應(yīng)該測定呼吸作用強(qiáng)度，方法是：再稱取1.5 g甲植物葉片，切成約1.0mm×1.0mm小塊，均分為4組，分別置于濃度為0mol•L^-1、0.01mol•L^-1、0.05mol•L^-1、0.1mol•L^-1的KHCO₃溶液中，在 黑暗、20℃恒溫件下，分別用氧電極測定其O₂消耗速率．
故答案為：
I．（1）甲植物呼吸作用強(qiáng)度　從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)方向移動(dòng)　低　高
（2）甲植物　  6
II．（1）上升　      CO₂
（2）小于     　呼吸作用消耗
（3）1.5 g甲植物葉片　     黑暗、20℃恒溫

點(diǎn)評 本題旨在考查學(xué)生理解光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的關(guān)系，光合作用、呼吸作用之間的關(guān)系，影響光合作用的環(huán)境因素，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并學(xué)會(huì)分析題圖和題干獲取信息，利用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行推理、綜合解答問題．