Question

【題目】植物的生長離不開適宜的溫度，過高的溫度往往使植物抑制生長甚至引起死亡。閱讀資料回答下列有關問題。

（1）科學家通過一些實驗，獲得了小麥在大田中的相關的數據，如圖1：

曲線a：光照非常弱，CO2濃度最低（遠小于0.03%）；

曲線b：適當遮蔭（相當于全光照的1/25），CO2濃度為0.03%；

曲線c：全光照（晴天不遮蔭），CO2濃度為0.03%；

曲線d：全光照，CO2濃度為1.22%

①該實驗中，科學家研究了________與______之間的相互關系。

②本實驗中，在________條件下凈光合速率最大，當超過一定溫度范圍時，凈光合速率都下降，其主要原因是________。

（2）研究人員發現高溫還能誘導細胞產生自由基從而影響到膜的穩定性。

①從圖中數據可以看出，高溫均會誘導自由基產生，極端高溫自由基產生速率隨時間的延長而________，中度高溫自由基的產生速率與對照比在7d前________，但在7d后會緩慢上升。

②自由基的產生和積累對膜穩定性的影響，可能是自由基攻擊膜主要成分________，使膜的結構和功能受到破壞。

③欲探究高溫熱害造成的損傷是否可逆，研究人員將植株幼苗在中度高溫、極端高溫條件進行處理，并分別在處理的第1、3、5、7、9、11天轉入正常溫度條件進行恢復生長，測定各處理恢復5d后的凈光合速率，得到如下數據：由圖中數據表明，____________。

（3）進一步研究顯示，光合速率的下降與類囊體膜被破壞有關。位于類囊體的葉綠素a接受光照后通過一系列反應將H+泵入類囊體腔構建H+濃度梯度。為證明“跨類囊體膜H+濃度梯度的推動下合成ATP”。配置pH4和pH8的緩沖液若干，設計如下：

①在黑暗時把類囊體放在pH4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH值下降至4。

②實驗組將酸性類囊體移入pH________并含有________的緩沖溶液中。在________（黑暗或光照）條件下一段時間后，有ATP產生。

Answer 1

【答案】凈光合速率 光照強度、溫度和CO2濃度 全光照、CO2濃度為1.22%、溫度在30℃左右 呼吸速率的增長大于光合速率的增長 逐漸增加 無明顯差異 磷脂和蛋白質 中度高溫對作物造成的損傷在7d內可恢復，極端高溫對作物造成的損傷在3d內可恢復 8 ADP、Pi 黑暗

【解析】

分析第（1）小題題圖可知，橫坐標為溫度，縱坐標是凈光合速率，曲線a表示非常弱光照、極低CO2濃度，曲線b表示遮蔭、低CO2濃度，曲線c為全光照、低CO2濃度，曲線d全光照，高CO2濃度，故曲線表示的是光照強度、溫度和CO2濃度對凈光合速率的影響。第（2）小題題圖研究的是溫度對自由基產生速率的影響，觀察圖可知，在正常溫度、中等高溫和極端高溫處理后，隨著時間的延長，極端高溫組中自由基產生的速率明顯高于中度高溫組和正常溫度組，說明高溫能誘導細胞產生自由基從而影響到膜的穩定性。第（3）小題題圖表示中度高溫、極端高溫條件處理對植物損傷的可逆研究，根據曲線可知，經過中度高溫處理后轉入正常溫度條件進行恢復生長，測得第1、3、5、7天轉入的植物凈光合速率無明顯區別，在第9、11天轉入的植株凈光合速率明顯下降，說明中度高溫處理后對作物造成的損傷在7d內可恢復；而經極端高溫處理后轉入正常溫度條件進行恢復生長，測得第1、3天轉入的植物凈光合速率無明顯區別，在第5、7、9、11天后轉入的植株凈光合速率明顯下降，說明極端高溫對作物造成的損傷在3d內可恢復。

（1）①據圖1可知，該實驗研究了光照強度、溫度和CO2濃度與凈光合速率之間的關系。

②根據曲線d可知，實驗中，在全光照、CO2濃度為1.22%、溫度在30℃左右條件下凈光合速率最大，當超過一定溫度范圍時，凈光合速率都下降，主要原因是溫度過高，呼吸速率的增長大于光合速率的增長，導致凈光合速率下降。

（2）①從圖中數據可以看出，高溫均會誘導自由基產生，極端高溫自由基產生速率隨時間的延長而逐漸增加，中度高溫自由基的產生速率與對照比在7d前無明顯差異，但在7d后會緩慢上升。

②自由基的產生和積累對膜穩定性的影響，可能是自由基攻擊膜主要成分磷脂和蛋白質，使膜的結構和功能受到破壞。

③根據圖中曲線可知，中度高溫處理組中第9、11天轉入正常溫度條件進行恢復生長的植株凈光合速率明顯下降，而經極端高溫處理組中第5、7、9、11天后轉入正常溫度條件進行恢復生長的植株凈光合速率明顯下降，說明中度高溫對作物造成的損傷在7d內可恢復，極端高溫對作物造成的損傷在3d內可恢復。

（3）實驗目的是證明“跨類囊體膜H+濃度梯度的推動下合成ATP”，故應設置跨類囊體膜H+濃度梯度，觀察是否形成ATP，需要加入原理ADP、Pi，故實驗組應將酸性類囊體移入pH8并含有ADP、Pi的緩沖溶液中，在黑暗條件下一段時間后，有ATP產生。