Question

9．在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系（如图一），细胞呼吸与环境中O₂浓度关系（如图二）．请据图回答下列问题：

（1）图一中，影响a点上下移动的主要外界因素是O₂浓度；b点所示条件下，该植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质、线粒体、叶绿体；c点时叶绿体中ADP的移动方向是叶绿体基质→类囊体薄膜；适当提高外界温度，图中c点将向左下移动．由图一可知，在连续光照条件下，光照强度大于2klx时，植物才会表现出生长现象．在相同温度下，将该植物的叶片置于8klx光照下10小时，然后移到黑暗处14小时，则该24小时内每100cm²叶片的光合作用所消耗的CO₂的量为180mg．
（2）图二中细胞呼吸的有关曲线需在什么条件下测得？黑暗（或无光、遮光）；当O₂浓度为5%时，细胞呼吸的方式为无氧呼吸和有氧呼吸；若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于15%．
（3）如图三表示研究人员测定的该植物在密闭恒温玻璃温室内连续48h温室内CO₂浓度及CO₂吸收速率曲线（整个过程呼吸作用强度恒定）．该植物呼吸速率与光合速率相等的时间点是6、18、30、42时．

Answer 1

分析 据图分析：图一表示在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系．a点时，光合强度为0，此时植物细胞只进行呼吸作用；ab段，呼吸作用强度大于光合作用强度；b点时，呼吸作用强度等于光合作用强度；b点之后，呼吸作用强度小于光合作用强度．
分析图二：图二表示细胞呼吸与环境中O₂浓度关系．实线表示有氧呼吸强度与环境中O₂浓度关系，虚线表示总的细胞呼吸强度与环境中O₂浓度关系．
分析图三：图三表示该植物在密闭恒温玻璃温室内连续48h温室内CO₂浓度及CO₂吸收速率曲线．

解答 解：（1）图一中a点表示呼吸作用速率，影响呼吸作用的外界因素是O₂浓度、温度、CO₂浓度等，而本实验在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，因此影响本实验a点上下移动的主要外界因素是O₂浓度．b点所示为光合速率等于呼吸速率时的光照强度，此时该植物叶肉细胞内产生的ATP来自光合作用光反应和有氧呼吸的三个阶段，产生的部位是叶绿体（类囊体薄膜）、细胞质基质、线粒体（线粒体基质、线粒体内膜）．c点时光合作用速率达到最大值，叶绿体中阶段产生ATP，暗反应阶段分解ATP，而ATP和ADP相互转化，因此ADP的移动方向是叶绿体基质→类囊体薄膜．图一实验已经是在适当温度条件下进行，若适当提高外界温度，光合作用酶的活性可能降低，光合速率减慢，图中c点将向左下移动．由图一可知，光照强度为2 klx时，植物叶片光合作用合成的有机物等于细胞呼吸消耗的有机物，无有机物积累，植物不能生长，因此，若在连续光照条件下，光照强度大于2 klx时，植物才可能表现出生长现象．该24小时内每100 cm²叶片的光合作用所消耗的CO₂的量就是8 klx光照下10小时的实际光合速率，即10×（12+6）=180（mg）
（2）图二是有关该植物细胞呼吸的氧气和二氧化碳关系曲线，为避免光合作用中气体产生和释放的干扰，应在黑暗（或无光、遮光）条件下进行；当O₂浓度为5%时，CO₂释放量大于O₂的吸收量，可知细胞呼吸的方式为既有有氧呼吸，又有无氧呼吸；当O₂浓度为15%时，细胞呼吸速率最大，因此若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于15%．
（3）由图三分析可知，光合作用与呼吸作用相等的点是室内CO₂浓度曲线的拐点，也即植物CO₂吸收速率曲线中与横坐标相交的点，图中共有4个，分别是6h、18h、30h、42h，
故答案为：
（1）O₂浓度   细胞质基质、线粒体、叶绿体  叶绿体基质→类囊体薄膜   左下  2   180
（2）黑暗（或无光、遮光）     无氧呼吸和有氧呼吸     15
（3）6、18、30、42时

点评 本题考查影响光合作用速率的环境因素、细胞呼吸，意在考查学生能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论．