Question

2．圖1表示光合作用過程概要的模式圖．其中，①～④表示化學(xué)反應(yīng)，A～F代表物質(zhì)．圖2表示將某綠藻細(xì)胞懸浮液放入密閉的容器中，在保持一定的pH值和溫度時(shí)，給予不同條件時(shí)細(xì)胞懸浮液中溶解氧濃度變化的模式圖．
據(jù)圖回答問題：

（1）寫出物質(zhì)E的名稱ATP，利用³H₂O標(biāo)記的水分子培養(yǎng)綠藻，則在綠藻內(nèi)發(fā)現(xiàn)除了水之外含有放射性的物質(zhì)有DF（填圖Ⅰ中字母）．據(jù)圖2分析，該綠藻細(xì)胞的呼吸速率為2.5umol/min．
（2）在圖2中乙處光照開始后，溶解氧濃度稍有增加，6min后不再增加而穩(wěn)定，原因是光照后容器中CO₂減少，光合作用速率下降，第6min后光合作用速率等于（填“大于”、“小于”或“等于”）呼吸作用速率．
（3）若在圖2中丁處加入使光反應(yīng)停止的試劑，則正確表示溶解氧變化的曲線是a～g中的e．
（4）若在圖2中丁處給予一定的條件，使溶解氧的變化如圖中的b，預(yù)計(jì)1小時(shí)后，實(shí)際產(chǎn)生的氧氣量為750umol．若綠藻在特定條件下的光合速率為圖2中的c，且呼吸速率與圖2所示一致，則在該條件下每天光照至少8 h綠藻才能正常生長(zhǎng)．
（5）取20克綠藻細(xì)胞均分為A、B兩組，將A組綠藻的葉綠體分離開來，在離體條件下培養(yǎng)測(cè)定其光合作用吸收CO₂的速率為88mg/h，B組綠藻在黑暗條件下測(cè)定其吸收O₂的速率32mg/h．理論上，10克綠藻細(xì)胞光合作用能產(chǎn)生有機(jī)物60mg/h（以葡萄糖表示）；放出氧氣32mg/h．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：圖1中：①光能的吸收，②水的光解，③光合磷酸化過程，④暗反應(yīng)，A是水，B是氧氣，C是CO₂，D是[H]，E是ATP，F(xiàn)是糖類．
圖2中：在一定的pH值和溫度時(shí)，不同條件時(shí)細(xì)胞懸浮液中溶解氧濃度變化．光照之前只進(jìn)行呼吸作用，只需根據(jù)氧氣吸收的總量比時(shí)間即可計(jì)算出呼吸速率．光照影響光合作用的光反應(yīng)過程，它能促進(jìn)ATP的生成和水的光解．在丙處添加CO₂時(shí)，要考慮到二氧化碳影響的是光合作用的暗反應(yīng)中的二氧化碳的固定．丁點(diǎn)以后，若曲線不變，則表示光合作用等于呼吸作用強(qiáng)度；若曲線上升，則表示光合作用大于呼吸作用強(qiáng)度；如果曲線下降，則表示光合作用小于呼吸作用或只進(jìn)行呼吸作用．

解答 解：（1）由圖可知①應(yīng)是色素吸收光能，②是水的光解，③是ADP形成ATP的過程，④是光合作用的暗反應(yīng)，物質(zhì)D是水的光解形成的，并且要參與暗反應(yīng)，所以是[H]．所以在綠藻內(nèi)發(fā)現(xiàn)除了水之外含有放射性的物質(zhì)有DF．由圖2可知在黑暗處4分鐘內(nèi)消耗的氧氣量為210-200umol，則每分鐘是10÷4=2.5umol/min．
（2）因?yàn)槭窃诿荛]的容器內(nèi)，限制光合作用速率的不只是光照強(qiáng)度還有二氧化碳，在光照開始時(shí)，光合作用速率大于呼吸作用速率，氧氣釋放，氧濃度稍有增加，但一段時(shí)間后，容器中CO₂減少，光合作用速率下降，最后光合作用速率與呼吸作用速率相等，氧氣不再釋放，氧濃度不再增加．
（3）如果在丁處加入光反應(yīng)停止劑，那么氧氣的產(chǎn)生量會(huì)下降，根據(jù)第（2）問計(jì)算的呼吸速率應(yīng)是曲線e（野可以根據(jù)曲線的斜率看，e的斜率和0～4分鐘的斜率一樣）．
（4）實(shí)際產(chǎn)生的氧氣量應(yīng)是凈氧氣量和呼吸作用消耗的氧氣量，由圖可知每分鐘的凈氧氣產(chǎn)生量是（290-260）÷（12-9）=10，由第（2）問可知呼吸作用消耗的氧氣量是每分鐘2.5，故產(chǎn)生的氧氣量是每分鐘12.5，在1h內(nèi)共產(chǎn)生12.5×60=750．圖2中的曲線c說明綠藻細(xì)胞的凈光合速率為（280-260）÷（13-9）=5μmol/min，實(shí)際光合速率為7.5μmol/min，光合作用1h產(chǎn)生的氧氣量為450μmol，而呼吸作用一天（24h）消耗的氧氣量為3600μmol，因此每天光照至少要8h綠藻才能正常生長(zhǎng)．
（5）將A組綠藻的葉綠體分離開來，在離體條件下培養(yǎng)測(cè)定其光合作用吸收CO₂的速率為88mg/h，為實(shí)際光合作用速率．根據(jù)光合作用反應(yīng)式6CO₂+12H₂O$→_{葉綠體}^{光能}$C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O可知：吸收CO₂的速率為88mg/h，則合成的葡萄糖的速率為（180×88）÷264=60mg/h，產(chǎn)生氧氣的速率為（192×88）÷264=64mg/h．又B組綠藻在黑暗條件下測(cè)定其吸收O₂的速率32mg/h，所以10克綠藻細(xì)胞光合作用能產(chǎn)生有機(jī)物60mg/h，放出氧氣64-32=32mg/h．
故答案為：
（1）ATP     DF     2.5    
（2）CO₂ 等于   
（3）e    
（4）750  8     
（5）60  32

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響光合作用和呼吸作用的環(huán)境因素，意在考查考生能從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力；理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn)，通過比較、分析與綜合等方法對(duì)某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論的能力．