Question

10．小球藻细胞内含有丰富的叶绿素，光合作用非常强，常被用来作为研究光合作用的实验材料．下图甲表示该植物细胞与外界环境间、叶绿体与线粒体间的气体交换，乙图为探究植物光合作用速率的装置示意图，丙图为不同温度下光合速率与光源距离的关系示意图（光合速率用单位时间O₂释放量表示），请回答：

（1）甲图中光反应发生在[a]类囊体薄膜上，反应中的能量变化是光能转化为活跃的化学能．
（2）探究植物光合作用速率实验开始时，针筒的读数是0.2mL，水滴位置在X．恒温30分钟后，将针筒容量调至0.6mL，水滴位置恢复到X．若以O₂释放量来表示光合作用速率，则该植物的光合作用速率是0.8mL/h，该数值比实际的光合作用速率低，原因是植物同时进行细胞呼吸，消耗了氧气．
（3）以太阳灯（冷光源）作为光源，移动太阳灯（冷光源）使之与大试管的距离不同，室温20℃时所得结果如丙图中曲线1所示．则该小组的实验研究的是光照强度对光合速率的影响．在室温10℃和30℃时分别进行了上述实验，结果如曲线2和曲线3，则AB段和BC段的限制因素主要是分别是温度和光照强度、光照强度．
（4）在B点时，曲线1中光合作用的实际速率大于（大于、等于或小于）曲线2中光合作用的实际速率．
（5）丙图中C点时细胞中能产生ATP的细胞器是叶绿体、线粒体，此时细胞内的气体变化对应甲图中的①②（填数字标号）．

Answer 1

分析 据图分析：图甲中，a是叶绿体基粒，b是叶绿体基质，c是线粒体基质，①表示叶绿体产生的氧气供线粒体呼吸作用，②表示线粒体产生的二氧化碳供叶绿体进行光合作用，③表示光合作用大于呼吸作用有氧气的净释放，④表示光合作用从环境中吸收二氧化碳．图乙表示光合作用的测定装置．图丙表示室温20℃时乙图装置所得结果曲线．据此分析作答．

解答 解：（1）图甲中，a是叶绿体基粒，其上的类囊体薄膜是光反应的场所，该反应中光能可以转化为活跃的化学能．
（2）光照条件下，由于光合作用吸收的CO₂由缓冲液补充，同时释放出O₂导致密闭装置内气体压强增大，若使水滴X不移动，其针筒中单位时间内O₂气体容量的增加就代表表观光合速率的大小．由题可知，若以释放出的氧气量来代表表观光合速率，该植物的表观光合作用速率是（0.6-0.2）×2=0.8（mL/h）．与实际光合速率相比，由于植物细胞呼吸要消耗一部分氧气，故测得的光合速率偏低．
（3）以太阳灯（冷光源）作为光源，移动太阳灯（冷光源）使之与大试管的距离不同，大试管的光照强度不同，所以该小组的实验研究的是光照强度对光合速率的影响．据图丙分析，在室温10℃和30℃时分别进行了上述实验，结果如曲线2和曲线3，AB段的限制因素主要是温度和光照强度，BC段的限制因素主要是光照强度．
（4）在B点时，曲线1中的净光合作用速率曲线2的净光合速率，但曲线1的温度较曲线2的温度高，所以其实际光合速率大于曲线2中光合作用的实际速率．
（5）丙图中的C点时所测的净光合速率为零，说明该光照强度时植物光合作用速率等于呼吸作用速率，此时细胞中的光合作用与呼吸作用都可以产生ATP，细胞中能产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体．此时细胞内的气体变化对应甲图中的①②．
故答案为：
（1）[a]类囊体薄膜    光能转化为活跃的化学能
（2）0.8    植物同时进行细胞呼吸，消耗了氧气
（3）光照强度  温度和光照强度   光照强度
（4）大于
（5）叶绿体    线粒体     ①②

点评 此题结合实验分析的方式考察学生对影响光合作用的环境要素的相关知识的掌握情况，该实验研究的是光照强度及温度对光合速率的影响．