Question

15．光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，某同学用图一所示装置进行相关研究，请回答下列问题：

（1）若将装置中1% NaHCO₃溶液，换成等量的1% NaOH溶液，则在开始的短暂时间内，植物的叶绿体中[H]和C₅化合物的相对含量的变化情况是：[H]含量上升；C₅化合物含量上升．
（2）若将图一密闭的实验装置，每天用适宜光照12小时，几星期后，植物最终死亡，试分析导致其死亡的可能原因（只需写出一点）：
（3）若利用图二所示装置测定植物在适宜温度及适宜光强下的真正光合速率（注：真正光合速率一呼吸速率=净光合速率，CO₂传感器的另一端与计算机相连，以监测瓶中CO₂浓度的变化，实验装置能保证被测植物的正常生命活动），请设计实验步骤并对结果进行分析．
实验步骤：
①将此植物置于适宜温度及适宜光强条件下，一定时间内测定容器内的CO₂含量变化，并记录；
②将此植物置于相同温度的黑暗条件下，相同时间内测定容器内的CO₂含量变化，并记录
结果分析：若图三为该植物存实验中测得的实验数据，则该植物的真正光合作用速率是：150PPm/min．

Answer 1

分析 本题是对光合作用过程中物质变化能量变化和场所、呼吸作用过程中的物质变化、影响光合作用和呼吸作用的因素及呼吸作用与光合作用之间的关系的综合考察，回忆光合作用过程中物质变化能量变化和场所、呼吸作用过程中的物质变化、影响光合作用和呼吸作用的因素及呼吸作用与光合作用之间的关系，然后结合题图和题干信息进行解答．

解答 解：（1）NaHCO₃溶液通过水解平衡可以维持装置内CO₂浓度的相对稳定，而NaOH溶液可以吸收装置内的CO₂使装置内CO₂大量减少，三碳化合物合成减少，而此时三碳化合物消耗不变，导致三碳化合物含量减少．在短时间内，五碳化合物合成不变，消耗减少，五碳化合物含量增多．
（2）由于钟罩是密闭的，CO₂逐渐减少，光合作用原料不足；水槽内由于缺少氧气，使根无氧呼吸产生酒精，根细胞受毒害死亡；由于无机盐吸收相对较慢，溶液浓度升高，根细胞不能通过渗透作用吸收水分，使植物缺少水分，这些都是导致植物死亡的原因．
（3）实验步骤：①真正光合速率一呼吸速率=净光合速率，所以根据图乙装置，可以先测定净光合速率，即将此植物置于适宜温度及适宜光强条件下，一定时间内测定容器内的CO₂含量变化，并记录．
②测定呼吸作用速率，即将此植物置于相同温度的黑暗条件下，相同时间内测定容器内的CO₂含量变化，并记录．
结果分析：根据图3分析，装置2内二氧化碳浓度最低时，为该植物的光补偿点，此时光合作用速率=呼吸作用速率，即150ppm/min
故答案为：
（1）含量上升   含量上升
（2）水槽内缺氧，根系进行无氧呼吸，产生的酒精对细胞产生了毒害作用；钟罩内CO₂减少，影响了植物的光合作用；吸收水多，吸收无机盐少，导致培养液的浓度增大，植株萎蔫死亡．
（3）实验步骤
①将此植物置于适宜温度及适宜光强条件下，一定时间内测定容器内的CO₂含量变化，并记录．
②将此植物置于相同温度的黑暗条件下，相同时间内测定容器内的CO₂含量变化，并记录．

点评 本题主要考查光合作用与呼吸作用的过程及相关的实验设计，意在强化学生对光合作用及呼吸作用过程的理解与运用．该题有一定的难度．