Question

某学校研究小组利用叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别进行了以下两组实验（假设两组实验在相同并适宜的温度下进行，且忽略光照对呼吸作用的影响）：
实验一  将A、B两种植物的叶片分别放置在相同的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔5min测定小室中的CO₂浓度，结果如图1所示．
实验二  给予不同强度的光照，测定A、B两种植物叶片的CO₂吸收量和CO₂释放量，结果如图2所示．
请据图分析回答：
（1）0～25min期间，影响B植物光合作用强度的主要因素是

 

．在低浓度二氧化碳时，固定CO₂能力较强的植物是

 

．
（2）当实验一从开始经过10min，A植物通过光合作用制造的有机物总量比B植物

 

，原因是

 

．
（3）若A植物在第5min时，光照突然降低，C₃含量在短时间内将

 

．实验二中，若给予的光照强度为x klx（a＜x＜b），每日光照12小时，一昼夜后B植物的干重将

 

．
（4）为验证A植物光合作用所需的条件，现提供如下材料和用品：离体叶绿体、0.5mol/L蔗糖溶液、浓度为1%DCPIP溶液、蒸馏水、量筒、锡箔纸、试管若干、离心机．请依据“希尔反应”涉及的实验原理，完成下面的实验设计并回答下列问题：
希尔反应：将叶绿体分离后置于试管中，假若在试管中加入适当的“氢受体”，如二氯酚吲哚酚（简称DCPIP），那么照光后便会使水分解并放出氧气，这个反应被称为“希尔反应”．反应的过程如下（注：DCPIP是一种氢受体，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色）．
DCPIP（ 蓝色）+H₂O

光

叶绿体

DCPIP-H₂（无色）+

1

2

O₂
方法步骤：
第一步：离体叶绿体溶解于0.5mol/L蔗糖溶液制备成叶绿体悬浮液：
第二步：填表

组别	加 入 试 剂	处理方法
试管1	1% DCPIP 0.5mL和叶绿体悬浮液5ml	光照
试管2	①	黑暗
试管3	1% DCPIP 0.5mL和0.5mol/L蔗糖溶液5ml	②

第三步：一段时间后，各试管用离心机离心5分钟．
可能的实验结果及相应的结论：
③观察结果：离心后试管1、2、3内上层清液的颜色依次是：

 

．
④实验结论：光合作用的条件是

 

．
⑤实验分析与思考：配置叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液的目的是

 

．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：图1中A、B两种植物均处于密闭透光的小室，由于光合作用大于呼吸作用，光合作用需要的CO₂浓度除来自呼吸作用外，还从密闭小室中吸收，故导致密闭小室内CO₂浓度变化趋势均是逐渐降低；一段时间后，由于小室内CO₂浓度越来越低，导致光合作用等于呼吸作用，最终CO₂浓度降低到一定水平后不再降低且维持在这个水平上．
由图2曲线可知，光照强度为0时，植物只进行呼吸作用，图中光照强度为a点时，A植物的净光合速率等于呼吸速率，b点时B植物的净光合速率等于呼吸速率．
实验设计必须依靠对照原则和单一变量原则，故在试管2中应加入1% DCPIP0.5mL和叶绿体悬浮液．

解答： 解：（1）0～25min期间，影响B植物光合作用强度的主要因素是CO₂浓度，由于B在CO₂浓度不断降低的情况下，吸收CO₂速率降低的速度慢，故在低浓度二氧化碳时，固定CO₂能力较强的植物是B．
（2）A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度，而图中10min时容器内的二氧化碳含量相等，说明净光合作用量相等，因此A植物光合作用消耗的CO₂量少．
（3）若A植物在第5min时，光照突然降低，则光反应暂停，不能为暗反应提供还原性氢和ATP，使得C₃的还原过程受阻，C₃含量在短时间内将增加；由于B植物的白天的最大净光合计光照强度为b是为2，此时刚满足晚上的消耗，由于光照小于b点，所以B植物干重会降低．
①分析实验表格设置可知，试管1和2可视为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，试管1和2为一组对照实验，实验自变量为加入试剂不同，因此3试管中加入①1%DCPIP0.5mL和叶绿体悬浮液．
②分析实验表格设置可知，试管1和3可视为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，因此试管3应用光照．
③试管1中DCPIP在光照条件下接受了水的光解产生的还原性氢，变成还原态的无色物质；试管2中由于没有光照，水不发生光解，因此DCPIP物质处于氧化态的蓝色，试管3由于没有加入叶绿体，不发生光反应，因此试管也显蓝色．
④由实验12可得，光合作用需要光照；由实验13可得，光合作用需要叶绿体．
⑤配制叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液是为了形成等渗溶液，防止叶绿体由于渗透作用吸水涨破．
故答案为：（1）CO₂浓度    B
（2）少  A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度  （3）增加   减少
（4）第二步

试管2	1% DCPIP 0.5mL和叶绿体悬浮液
试管3		光照

①无色、蓝色、蓝色    ②光照和叶绿体   ③维持叶绿体内外渗透压的平衡（或维持叶绿体的正常形态）

点评：本题难度较大，既着重考查考生实验设计的能力以及分析实验表格的能力，又考查了光合作用的相关知识，需要考生在解题时需结合实验材料和用具，并利用对照实验的单一变量原则进行分析，离心后试管内上层清液的颜色需根据题干中所列反应过程及反应颜色变化解答．