Question

【題目】有多種方法可以測定植物的光合作用速率。請回答以下相關問題：

（1）在光照適宜、溫度恒定的條件下，圖甲的實驗裝置為密閉容器，圖甲中的曲線為測量1h內該容器中CO2的變化量。圖甲中AB段，葉綠體內ADP含量最高的場所是______________；導致AB段曲線變化的主要原因是______________。該綠色植物前30min實際光合作用的平均速率為_________μL·L－1CO2/min。

（2）某科研小組為探究植物光合作用速率的變化情況，設計了由透明的玻璃罩構成的小室（如圖乙A所示；其中CO2緩沖液可以吸收和提供CO2，保證小室中CO2恒定）。

①將該裝置放在自然環境下，測定夏季一晝夜小室內植物氧氣釋放速率的變化，得到如圖乙B所示曲線，

那么影響小室內植物光合作用速率變化的主要環境因素是______________；影響A點變化的主要內因是______________；裝置中氧氣濃度最高的時間是______________點；圖中裝置刻度管中液滴移到最左點對應該曲線中的______________點。

②在實驗過程中某段光照時間內，記錄液滴的移動，獲得以下數據：

每隔一定時間記錄一次刻度數據
……	24	29	32	34	38	……

該組實驗數據最可能是在圖乙B曲線的______________段獲得的。

③如果要測定該植物呼吸作用的速率，怎樣利用該裝置設計實驗？____________________________。

Answer 1

【答案】 葉綠體基質 容器中二氧化碳被光合作用消耗 146 光照強度，溫度 酶的活性降低 G C C—D或E-F 在裝置的燒杯中加入NaOH溶液，將裝置放在黑暗環境中1小時，保持溫度恒定，觀察并記錄氧氣吸收速率

【解析】試題分析：本題以圖文結合的形式，綜合考查學生對光合作用和呼吸作用的過程以及影響光合作用的環境因素等相關知識的熟記和理解能力以及實驗設計能力。解答此題需從圖示中提取信息，分析圖甲和圖乙B曲線的變化趨勢，準確把握影響曲線各段變化的因素，明確圖乙A裝置中液滴移動的距離所表示的生理意義。在此基礎上結合題意并圍繞光合作用、細胞呼吸的知識對各問題情境進行分析解答。

(1)在類囊體膜上進行的光反應消耗ADP產生ATP，在葉綠體基質中進行的暗反應消耗ATP產生ADP，所以圖甲中AB段，葉綠體內ADP含量最高的場所是葉綠體基質。A～B段，密閉容器中CO2逐漸被光合作用消耗，導致A～B段CO2濃度不斷減降低。分析圖甲曲線可知：前30分鐘凈光合作用強度是（3620－220）÷30≈113.3μL·L－1CO2/min，呼吸作用強度是（1200－220）÷30≈32.7μL·L－1CO2/min，因此，該綠色植物前30分鐘實際光合作用的平均速率為113.3＋32.7＝146μL·L－1CO2/min。

(2) ①圖A密閉裝置內的CO2緩沖液能夠維持實驗過程中CO2濃度的相等穩定，因此影響小室內植物光合作用速率變化的主要環境因素是光照強度、溫度等。H～A所對應的時段為夜間，因溫度低導致酶的活性下降，有氧呼吸消耗的O2減少，所以影響A點變化的主要內因是酶的活性降低。裝置刻度管中液滴的移動是由氧氣的增減造成的，只要有氧氣釋放，裝置中氣體壓強增大導致液滴右移；只要有氧氣消耗，裝置中氣體壓強減小導致液滴左移。分析圖乙B所示曲線可知：在C點之前、G點之后（不含C、G點），植物的光合作用小于呼吸作用，裝置中氧氣濃度不斷減少；在C、G點，植物的光合作用等于呼吸作用，沒有氧氣釋放；在C～G點之間（不含C、G點）植物的光合作用大于呼吸作用，裝置中氧氣濃度不斷增加；綜上分析，在G（或18）點時裝置中氧氣濃度最高，在C（或8）點時A裝置中氧氣濃度最低，液滴移到最左點。

②表中數據是在某段光照時間內、記錄液滴的移動而獲得的。分析表中數據可知，隨著時間的推移，光合作用速率越來越強，說明該組實驗數據是在B曲線所示的C～D段或E～F段獲得的。

③要測定該植物呼吸作用的速率，需排出光合作用的干擾，可通過檢測氧氣的吸收速率來反映因變量。若利用圖乙A所示的裝置進行測定，需排出呼吸作用釋放的CO2對液滴移動的影響，因此其實驗設計思路為：在裝置的燒杯中加入NaOH溶液，將裝置放在黑暗環境中1小時，保持溫度恒定，觀察并記錄氧氣吸收速率。