Question

4．水蕴草是多年生草本沉水植物．图乙表示其细胞气体交换情况，图丙表示光照强度与光合速率的关系．

（1）图乙中光反应的具体部位 字母及名称是[a]类囊体薄膜，暗反应中的能量变化是ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能．
（2）如图甲，若适当缩短光源与实验装置的距离，则单位时间内放出的气泡数量将增加 （填“增加”、“减少”或“不变”）．
（3）水蕴草的叶肉细胞处于图乙状态时，对应图丙中的区段是B点以后．
（4）图丙中限制A～C段光合速率的主要因素是光照强度．
（5）将水蕴草放在特定实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其余的实验条件都是理想的），结果如下表所示：

温度（℃）	5	10	15	20	25	30	35
光照下吸收CO2（mg/h）	1.00	1.75	2.50	3.15	3.75	3.53	3.00
黑暗下释放CO2（mg/h）	0.50	0.75	1.25	1.75	2.25	3.00	3.50

在昼夜不停的光照下，该植物生长的最适宜温度是25℃，在35℃时，该植物每小时实际光合作用CO₂消耗速率是6.5mg/h．
（6）20世纪50年代，卡尔文为研究光合作用的过程，将小球藻装在一个密闭玻璃容器中，通过一个通气管向容器通入CO₂，通气管上有一个开关，可控制CO₂的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关来控制光照的有无．
①卡尔文通过停止光照来探究光反应和暗反应的联系，他得到的实验结果是图丁中的A．
②卡尔文通过停止CO₂的供应来探究光合作用过程中固定CO₂的化合物，这时他发现C₅的含量快速升高，由此找到了固定CO₂的物质．

Answer 1

分析 据图分析：图甲装置可以改变灯泡和实验装置的距离来探究光照强度随光合作用的影响的实验．
图乙中，a表示基粒，b表示叶绿体基质，c表示线粒体基质．图中可以看出叶绿体和线粒体之间可以进行气体的交换，一般情况下，当光合作用大于呼吸作用时，叶绿体需从细胞外吸收二氧化碳和释放氧气；当光合作用等于呼吸作用时，细胞没有气体释放的吸收；当光合作用小于呼吸作用时，线粒体需从细胞外吸收氧气和释放二氧化碳．
图丙中，A点只进行呼吸作用，B点时光合作用等于呼吸作用，C点为光合作用的饱和点．

解答 解：（1）由图乙可以看出，a表示叶绿体的类囊体，在此进行光反应；b表示叶绿体的基质，在此进行暗反应；在光反应过程中，色素吸收光能，然后将光能转化成ATP中活跃的化学能．
（2）图甲是验证光照强度对光合作用的影响，以氧气的释放量作为观察指标．当缩短光源与实验装置之间的距离时，光照强度增强，光合作用增强，水蕴草放出的气泡数量增多．
（3）图乙细胞叶绿体需从细胞外吸收二氧化碳和释放氧气，表明光合作用大于呼吸作用，对应图丙曲线中B点以后．
（4）图丙中，在光照强度为C点之前，光合作用强度随着光照强度的增强而增强，说明此区段光照强度是光合作用的主要限制因素．
（5）本题的实验变量有两个：温度和有无光照，而做出本题的关键是要理解光照下吸收CO₂数值表示净光合作用速率，黑暗中释放CO₂表示呼吸作用速率．然后，比较表格中的数字，根据数据的变化特点可以得出呼吸速率随着温度的升高而增强，而净光合速率随着温度的不断升高出现先增强后下降的趋势，25℃达到最大值，所以昼夜不停地给予光照，该植物生长的最适宜温度是25℃．在35℃光照下植物吸收的CO₂为3.00，而在黑暗中释放的CO₂为3.50，该植物每小时实际光合作用速率为呼吸速率+净光合作用速率=3.00+3.50=6.50（mg/h）．
（6））①根据题干信息“容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无”可知，卡尔文通过停止光照来探究光反应和碳反应的联系；光照直接影响光反应，而光反应能为暗反应提供ATP和[H]（NADPH），停止光照后，光反应提供的ATP和[H]减少，影响C₃的还原，导致C₃含量升高，而C₃含量降低，即图中的A．
②根据题干信息“可控制CO₂的供应”可知，卡尔文改变的实验条件是停止CO₂供应．
故答案为：
（1）[a]类囊体薄膜  ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
（2）增加
（3）B点以后
（4）光照强度
（5）25℃6.5
（6）①光照    A      ②CO₂的供应

点评 本题难度适中，着重考查考生的识图能力，实验探究能力，运用单因素研究光合作用的能力，以及光合作用和呼吸作用过程中有关物质的计算能力，在计算时善于利用公式：光合作用过程中二氧化碳的消耗总量=净光合作用二氧化碳消耗量+呼吸作用产生的二氧化碳量．