Question

12．光合作用
材料1：科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)植物在光照條件下，進(jìn)行光合作用的同時(shí)發(fā)生“光呼吸”作用．光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過程．它是光合作用一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)．具體過程如圖1所示：

（1）通過比較碳固定數(shù)發(fā)現(xiàn)，有光呼吸發(fā)生時(shí)，光合作用效率降低了30%．
（2）“光呼吸”之所以發(fā)生，是因?yàn)镽ubisco酶與大多數(shù)酶相比較弱．氧氣和二氧化碳都能與酶的活性部位結(jié)合而互為抑制劑．
（3）在大棚種植蔬菜時(shí)可通過采取C措施，降低“光呼吸”作用．
A．延長(zhǎng)光照時(shí)間   B．補(bǔ)充照明    C．增施有機(jī)肥    D．降低溫度
（4）“光呼吸”作用對(duì)于光合作用也有積極意義：當(dāng)CO₂供應(yīng)不足時(shí)，葉綠體內(nèi)通常會(huì)積累NADPH和ATP，對(duì)葉綠體造成傷害，而“光呼吸”作用可以消耗多余的NADPH和ATP．
（5）下列說法正確的是ACD（多選）
A．“光呼吸”與“細(xì)胞呼吸”一樣，都消耗了氧氣，釋放出二氧化碳
B．“光呼吸”第一階段反應(yīng)發(fā)生在葉綠體中，而細(xì)胞呼吸第一階段反應(yīng)發(fā)生于線粒體中
C．“光呼吸”消耗ATP，而細(xì)胞呼吸則產(chǎn)生ATP
D．“光呼吸”的發(fā)生必須要在有光的條件下，而“細(xì)胞呼吸”則與光照條件無關(guān)
材料2：為研究浮游藻類的光合作用，將一種綠藻培養(yǎng)至指數(shù)生長(zhǎng)期，并以此為材料，測(cè)定了藻細(xì)胞在不同條件下的凈光合速率（Pn）．圖2為光合放氧測(cè)定裝置的示意圖；圖3是不同的NaHCO₃濃度（pH 8.5，25℃）條件下測(cè)得Pn曲線圖．
（6）通過變換圖2中光源，可研究光強(qiáng)、光質(zhì)對(duì)光合作用的影響．
（7）由于弱堿性的藻培養(yǎng)液中游離CO₂濃度很低，藻光合作用主要通過胞內(nèi)碳酸酐酶（CA）分解水中的HCO₃^-獲得CO₂．圖3中達(dá)到最大Pn值的最低NaHCO₃濃度為120mg•L^-1；在更高NaHCO₃濃度下，Pn不再增加的主要原因有達(dá)到了CO₂飽和點(diǎn)（受光反應(yīng)速率的限制）、CA量有限．

Answer 1

分析 影響光合作用的環(huán)境因素．
（1）溫度對(duì)光合作用的影響：在最適溫度下酶的活性最強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度最大，當(dāng)溫度低于最適溫度，光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而加強(qiáng)，當(dāng)溫度高于最適溫度，光合作用強(qiáng)度隨溫度的增加而減弱．
（2）二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響：在一定范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨二氧化碳濃度的增加而增強(qiáng)．當(dāng)二氧化碳濃度增加到一定的值，光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)．
（3）光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響：在一定范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)．當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定的值，光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)．
2、圖1中，光呼吸需要用到C₅為原料，光合作用在暗反應(yīng)階段又生成了C₅化合物，實(shí)現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而且光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解成CO₂．光呼吸消耗氧氣，生成二氧化碳．消耗NADPH和ATP．

解答 解：（1）看圖可知：無光呼吸發(fā)生時(shí)，10分子C₅結(jié)合10分子CO₂；有光呼吸時(shí)，10分子C₅結(jié)合8分子CO₂，在生成乙醇酸時(shí)還釋放了1分子CO₂，可見有光呼吸時(shí)，10分子C₅結(jié)合7分子CO₂，故有光呼吸發(fā)生時(shí)，光合作用效率降低了30%．
（2）“光呼吸”之所以發(fā)生，是因?yàn)镽ubisco酶與大多數(shù)酶相比較弱．氧氣和二氧化碳都能與酶的活性部位結(jié)合，而互為抑制劑．
（3）解：根據(jù)題干信息：光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過程．故黑暗、提高二氧化碳濃度，或者降低氧氣的濃度，都可以降低光呼吸，
AB、延長(zhǎng)光照時(shí)間或補(bǔ)充照明都可以增強(qiáng)光呼吸，AB錯(cuò)誤；
C、有機(jī)肥含有C元素，被微生物分解，可產(chǎn)生二氧化碳，增施有機(jī)肥可以提高環(huán)境中的二氧化碳濃度，從而降低“光呼吸”作用．，C正確；
D、降低溫度對(duì)氧氣和二氧化碳的產(chǎn)生都有影響，不一定抑制光呼吸，D錯(cuò)誤．
故選：C．
（4）看圖可知：“光呼吸”作用可以NADPH和ATP．“光呼吸”作用對(duì)于光合作用也有積極意義：當(dāng)CO₂供應(yīng)不足葉綠體內(nèi)通常會(huì)積累NADPH和ATP，對(duì)葉綠體造成傷害，而“光呼吸”作用可以消耗多余的NADPH和ATP．
（5）解：A、看圖可知：“光呼吸”消耗了氧氣，釋放出二氧化碳，A正確；
B、“光呼吸”第一階段反應(yīng)發(fā)生在葉綠體中，而細(xì)胞呼吸第一階段反應(yīng)發(fā)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，B錯(cuò)誤；
C、看圖可知“光呼吸”消耗ATP和NADPH，而細(xì)胞呼吸則產(chǎn)生ATP，C正確；
D、根據(jù)題干信息“光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過程．”“光呼吸”的發(fā)生必須要在有光的條件下，而“細(xì)胞呼吸”則與光照條件無關(guān)，D正確．
故選：ACD．
（6）可調(diào)光源可改變光照強(qiáng)度、光的波長(zhǎng)（光質(zhì)），從而可以研究光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)光合作用的影響．
（7）由圖3可以看出，達(dá)到最大Pn值的最低NaHCO₃濃度為120m•L^-1．在更高NaHCO₃濃度下，外界因素是CO₂濃度達(dá)到了CO₂飽和點(diǎn)，不能吸收更多的CO₂；內(nèi)部因素是CA量不足，不能催化分解更多的HCO₃^-．
故答案為：
（1）30
（2）專一性   活性部位   競(jìng)爭(zhēng)性
（3）C
（4）CO₂供應(yīng)不足（氣孔關(guān)閉、CO₂吸收減少等）
（5）ACD
（6）光強(qiáng)　光質(zhì)
（7）120　達(dá)到了 CO₂飽和點(diǎn)（受光反應(yīng)速率的限制）　CA量有限

點(diǎn)評(píng) 本題以圖形為載體，考查了影響光合作用速率的環(huán)境因素等相關(guān)知識(shí)．考查了學(xué)生識(shí)圖、析圖能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力，綜合理解能力，有一定的難度．在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意遵循對(duì)照原則和單一變量原則，控制無關(guān)變量要相同且適宜．