Question

【题目】有多种方法可以测定植物的光合作用速率。请回答以下相关问题：

（1）在光照适宜、温度恒定的条件下，图甲的实验装置为密闭容器，图甲中的曲线为测量1h内该容器中CO2的变化量。图甲中AB段，叶绿体内ADP含量最高的场所是______________；导致AB段曲线变化的主要原因是______________。该绿色植物前30min实际光合作用的平均速率为_________μL·L－1CO2/min。

（2）某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室（如图乙A所示；其中CO2缓冲液可以吸收和提供CO2，保证小室中CO2恒定）。

①将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图乙B所示曲线，

那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是______________；影响A点变化的主要内因是______________；装置中氧气浓度最高的时间是______________点；图中装置刻度管中液滴移到最左点对应该曲线中的______________点。

②在实验过程中某段光照时间内，记录液滴的移动，获得以下数据：

每隔一定时间记录一次刻度数据
……	24	29	32	34	38	……

该组实验数据最可能是在图乙B曲线的______________段获得的。

③如果要测定该植物呼吸作用的速率，怎样利用该装置设计实验？____________________________。

Answer 1

【答案】 叶绿体基质 容器中二氧化碳被光合作用消耗 146 光照强度，温度 酶的活性降低 G C C—D或E-F 在装置的烧杯中加入NaOH溶液，将装置放在黑暗环境中1小时，保持温度恒定，观察并记录氧气吸收速率

【解析】试题分析：本题以图文结合的形式，综合考查学生对光合作用和呼吸作用的过程以及影响光合作用的环境因素等相关知识的熟记和理解能力以及实验设计能力。解答此题需从图示中提取信息，分析图甲和图乙B曲线的变化趋势，准确把握影响曲线各段变化的因素，明确图乙A装置中液滴移动的距离所表示的生理意义。在此基础上结合题意并围绕光合作用、细胞呼吸的知识对各问题情境进行分析解答。

(1)在类囊体膜上进行的光反应消耗ADP产生ATP，在叶绿体基质中进行的暗反应消耗ATP产生ADP，所以图甲中AB段，叶绿体内ADP含量最高的场所是叶绿体基质。A～B段，密闭容器中CO2逐渐被光合作用消耗，导致A～B段CO2浓度不断减降低。分析图甲曲线可知：前30分钟净光合作用强度是（3620－220）÷30≈113.3μL·L－1CO2/min，呼吸作用强度是（1200－220）÷30≈32.7μL·L－1CO2/min，因此，该绿色植物前30分钟实际光合作用的平均速率为113.3＋32.7＝146μL·L－1CO2/min。

(2) ①图A密闭装置内的CO2缓冲液能够维持实验过程中CO2浓度的相等稳定，因此影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是光照强度、温度等。H～A所对应的时段为夜间，因温度低导致酶的活性下降，有氧呼吸消耗的O2减少，所以影响A点变化的主要内因是酶的活性降低。装置刻度管中液滴的移动是由氧气的增减造成的，只要有氧气释放，装置中气体压强增大导致液滴右移；只要有氧气消耗，装置中气体压强减小导致液滴左移。分析图乙B所示曲线可知：在C点之前、G点之后（不含C、G点），植物的光合作用小于呼吸作用，装置中氧气浓度不断减少；在C、G点，植物的光合作用等于呼吸作用，没有氧气释放；在C～G点之间（不含C、G点）植物的光合作用大于呼吸作用，装置中氧气浓度不断增加；综上分析，在G（或18）点时装置中氧气浓度最高，在C（或8）点时A装置中氧气浓度最低，液滴移到最左点。

②表中数据是在某段光照时间内、记录液滴的移动而获得的。分析表中数据可知，随着时间的推移，光合作用速率越来越强，说明该组实验数据是在B曲线所示的C～D段或E～F段获得的。

③要测定该植物呼吸作用的速率，需排出光合作用的干扰，可通过检测氧气的吸收速率来反映因变量。若利用图乙A所示的装置进行测定，需排出呼吸作用释放的CO2对液滴移动的影响，因此其实验设计思路为：在装置的烧杯中加入NaOH溶液，将装置放在黑暗环境中1小时，保持温度恒定，观察并记录氧气吸收速率。