Question

7．如圖為測定植物光合速率的簡易實(shí)驗(yàn)裝置，裝置中的NaHCO₃溶液可維持瓶內(nèi)的CO₂濃度．取6套同樣的裝置，分別置于溫度適宜、不同的光照條件下，24小時(shí)后測定各組裝置中的氧含量（測得初始氧含量為20mg/L），記錄數(shù)據(jù)如下：

光照強(qiáng)度（Klx）	0	1.5	3.0	4.5	6.0	7.5
氧含量（mg/L）	8	16	32	48	56	56

（1）已知光合作用過程中水的光解發(fā)生在葉綠體的類囊體腔內(nèi)．當(dāng)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生的氧氣被細(xì)胞消耗時(shí)，氧氣分子至少需穿過5層生物膜．葉綠體中ADP的移動(dòng)方向是葉綠體基質(zhì)→類囊體（或基粒）．
（2）當(dāng)光照強(qiáng)度大于6.0klx時(shí)，限制光合作用的環(huán)境因素最可能是CO₂濃度（或NaHCO₃溶液的濃度）；若已排除環(huán)境因素的限制，則限制因素最可能是內(nèi)因（或色素、酶等）．
（3）裝置中植物呼吸消耗氧氣的速率為12mg/（L•d）．當(dāng)光照強(qiáng)度為1.5klx時(shí)，植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量為8mg/（L•d）．若光照和黑暗均為12h，則光照強(qiáng)度至少為3.0klx時(shí)，該植物的產(chǎn)氧量才能維持正常生長耗氧所需．
（4）為排除氣壓和溫度等因素對氣體膨脹的影響，需要設(shè)置的對照實(shí)驗(yàn)裝置為用同樣的已死亡的植株替換原裝置中的綠色植物．

Answer 1

分析 本題考查的知識(shí)點(diǎn)是光合作用與呼吸作用的關(guān)系，影響光合作用強(qiáng)度的內(nèi)因和外因，先回憶相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，然后結(jié)合題干信息進(jìn)行解答
1、光合作用是將二氧化碳和水合成有機(jī)物、釋放氧氣，同時(shí)儲(chǔ)存能量過程，呼吸作用是細(xì)胞吸收氧氣分解有機(jī)物產(chǎn)生二氧化碳和水，同時(shí)釋放能量的過程，植物實(shí)際光合作用強(qiáng)度=凈光合作用強(qiáng)度+呼吸作用強(qiáng)度．
2、影響光合作用的外因是光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、溫度、礦質(zhì)元素等，內(nèi)因是光合色素的量、酶的活性（數(shù)量）、C₅的量等；影響呼吸作用的外界因素主要是溫度、氧氣濃度等．

解答 解：（1）葉綠體類囊體膜是單層膜，如果光合作用過程中水的光解發(fā)生在葉綠體的類囊體腔內(nèi)，水光解產(chǎn)生的氧氣被同一個(gè)葉肉細(xì)胞消耗要穿過葉綠體的類囊體膜、葉綠體內(nèi)膜、外膜、線粒體外膜、內(nèi)膜共5層生物膜；葉綠體的類囊體進(jìn)行光反應(yīng)階段利用ADP和Pi合成ATP，葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng)階段消耗ATP水解形成ADP和Pi時(shí)釋放的能量，因此葉綠體中ADP的移動(dòng)方向是葉綠體基質(zhì)→類囊體（或基粒）．
（2）分析表格數(shù)據(jù)可知，光照強(qiáng)度大于6kLx時(shí)，光照強(qiáng)度增加光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)，說明此時(shí)限制光合作用強(qiáng)度的因素不再是光照強(qiáng)度，此時(shí)限制光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素可能是二氧化碳濃度等，若已排除環(huán)境因素的限制，則限制因素最可能是色素、酶的數(shù)量等內(nèi)因．
（3）由題意知，裝置中的初始氧含量為20mg/L，光照強(qiáng)度為0的實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)過24小時(shí)，氧氣濃度變?yōu)?mg/L，因此裝置中植物呼吸消耗氧氣的速率為12mg/（L•d）；當(dāng)光照強(qiáng)度為1.5klx時(shí)，經(jīng)過24小時(shí)，氧氣濃度變成了16mg/L，因此；植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量為16-（20-12）=8mg/（L•d）；由于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度是12mg/（L•d），若光照和黑暗均為12h，該植物的產(chǎn)氧量能維持正常生長耗氧所需時(shí)凈光合作用產(chǎn)氧量應(yīng)該是大于或等于12mg/（L•d），即實(shí)際光合作用強(qiáng)度應(yīng)該大于或等于24mg/（L•d），表格中光照強(qiáng)度3.0時(shí)，實(shí)際光合作用強(qiáng)度是32-（20-8）=24mg/（L•d）．
（4）為排除氣壓和溫度等因素對氣體膨脹的影響，需要設(shè)置的對照實(shí)驗(yàn)裝置為用同樣的已死亡的植株替換原裝置中的綠色植物，對氣壓和溫度等因素對氣體膨脹的影響進(jìn)矯正．
故答案為：
（1）5      葉綠體基質(zhì)→類囊體（或基粒）
（2）CO₂濃度（或NaHCO₃溶液的濃度）        內(nèi)因（或色素、酶等）
（3）12       8        3.0
（4）用同樣的已死亡的植株替換原裝置中的綠色植物

點(diǎn)評(píng) 本題旨在考查學(xué)生分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，理解光合作用與呼吸作用的關(guān)系、影響光合作用與呼吸作用的因素等知識(shí)要點(diǎn)，把握找知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的能力，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取信息綜合解答問題的能力．