Question

15．擬南芥由于其植株小、結實多、生命周期短、基因組簡單、遺傳操作簡便，近四十年來由田野里不起眼的小草成為植物研究領域最耀眼的明星．如圖甲、乙是擬南芥光合作用和細胞呼吸過程示意圖．Ⅰ～Ⅶ代表物質(zhì)，①～③代表過程．據(jù)圖回答下列問題：

（1）甲圖中的H₂O、CO₂消耗的場所分別是類囊體膜（葉綠體基粒）、葉綠體基質(zhì)，乙圖中H₂O、CO₂分別產(chǎn)生于第③階段、第②階段（填圖中序號）．
（2）與馬鈴薯塊莖細胞在缺氧時的代謝相比，乙圖特有的步驟是②③（填序號），馬鈴薯塊莖細胞在缺氧時的代謝產(chǎn)物是乳酸．
（3）根據(jù)上圖寫出根吸收無機鹽離子所需能量的形成過程：
光能→ATP、NADPH中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能→ATP中活躍的化學能→用于吸收無機鹽離子的能量．
（4）研究者用儀器檢測擬南芥葉片在光-暗轉(zhuǎn)換條件下CO₂吸收量的變化，每2s記錄一個實驗數(shù)據(jù)并在圖丙中以點的形式呈現(xiàn)．
①圖中顯示，擬南芥葉片在照光條件下，CO₂吸收量集中在0.2～0.6μmol．m^-2s^-1范圍內(nèi)，在300s時CO₂釋放量達到2.2μmol．m^-2s^-1．由此得出，葉片的真正光合速率大約是2.4～2.8μmol CO₂．m^-2s^-1．
②為證明葉片在光下呼吸產(chǎn)生的CO₂中的碳元素一部分來自葉綠體中的RuBP，可利用¹⁴C同位素示蹤（同位素示蹤、同位素標記）技術進行探究．

Answer 1

分析 1、有氧呼吸的第一、二、三階段的場所依次是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜．有氧呼吸第一階段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，釋放少量能量；第二階段是丙酮酸和水反應生成二氧化碳和[H]，釋放少量能量；第三階段是氧氣和[H]反應生成水，釋放大量能量．無氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，無氧呼吸的第一階段和有氧呼吸的第一階段相同．
2、光合作用的光反應階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生[H]與氧氣，以及ATP的形成．光合作用的暗反應階段（場所是葉綠體的基質(zhì)中）：CO₂被C₅固定形成C₃，C₃在光反應提供的ATP和[H]的作用下還原生成葡萄糖．
3、分析圖甲：Ⅰ代表[H]，Ⅱ代表氧氣，Ⅲ代表二氧化碳，Ⅳ代表葡萄糖，Ⅴ代表[H]，Ⅵ代表氧氣，VII代表二氧化碳．
4、分析圖乙：①代表有氧呼吸的第一階段，②代表有氧呼吸的第二階段，③代表有氧呼吸的第三階段．
5、分析圖丙：擬南芥在光照條件下二氧化碳的吸收達到最大值，黑暗條件下，二氧化碳的釋放量逐漸減少并趨于穩(wěn)定．

解答 解：（1）圖甲表示光合作用的過程，水的光解發(fā)生在類囊體薄膜，二氧化碳固定發(fā)生在葉綠體基質(zhì)．圖乙表示有氧呼吸的過程，水是在③有氧呼吸第三階段產(chǎn)生的，二氧化碳是在②有氧呼吸第二階段產(chǎn)生的．
（2）馬鈴薯塊莖細胞在缺氧時進行的是無氧呼吸，無氧呼吸的第一階段和有氧呼吸的第一階段相同，故有氧呼吸特有的步驟是②③，馬鈴薯塊莖細胞在缺氧時的進行無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸．
（3）根吸收無機鹽離子所需能量的來源過程：光能→ATP、NADPH中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能→ATP中活躍的化學能→用于吸收無機鹽離子的能量．
（4）①據(jù)圖分析，擬南芥葉片在照光條件下進行光合作用，CO₂吸收量在0.2～0.6μmol•m^-2•s^-1范圍內(nèi)，在300s時擬南芥只進行呼吸作用，所以CO₂釋放量達到2.2μmol•m^-2•s^-1．真正的光合作用速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率=（0.2～0.6）+2.2=2.4～2.8μmolCO₂•m^-2•s^-1．
②為證明葉片在光下呼吸產(chǎn)生的CO₂中的碳元素的來源與去向可以采用¹⁴C同位素示蹤技術進行研究．
故答案為：
（1）類囊體膜（葉綠體基粒）  葉綠體基質(zhì)    ③②
（2）②③乳酸
（3）ATP、NADPH中活躍的化學能  有機物中穩(wěn)定的化學能  ATP中活躍的化學能（穩(wěn)定、活躍不寫也正確）
（4）①釋放量  2.4～2.8
②¹⁴C同位素示蹤（同位素示蹤、同位素標記）

點評 本題是知識點是呼吸作用和光反應、暗反應的反應物以及產(chǎn)物的考查，結合呼吸作用、光合作用的中光反應和暗反應的相關的知識點并對呼吸作用、光合作用的圖解過程或者呼吸作用、光合作用中的有關方程式清楚的理解是解題的關鍵．理解真正的光合作用速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率．