Question

為探究大氣CO₂濃度上升及紫外線（UV）輻射強(qiáng)度增加對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，研究人員人工模擬一定量的UV輻射和加倍的CO₂ 濃度處理番茄幼苗，直至果實(shí)成熟，測定了番茄株高及光合作用相關(guān)生理指標(biāo)，結(jié)果見下表．請(qǐng)分析回答：

分組及實(shí)驗(yàn)處理		株高（cm）			葉綠素含量（mg?g-1）			光合速率（μmol?m-2?s?1）
		15天	30天	45天	15天	30天	45天
A	對(duì)照（自然條件）	21.5	35.2	54.5	1.65	2.0	2.0	8.86
B	UV輻射	21.1	31.6	48.3	1.5	1.8	1.8	6.52
C	CO2濃度倍增	21.9	38.3	61.2	1.75	2.4	2.45	14.28
D	UV輻射和CO2濃度倍增	21.5	35.9	55.7	1.55	1.95	2.25	9.02

（1）番茄葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生和利用CO₂的具體部位分別是

 

．
（2）據(jù)表分析，C組光合速率明顯高于對(duì)照組，其原因一方面是由于

 

，加快了碳反應(yīng)的速率；另一方面是由于

 

含量增加，使光反應(yīng)速率也加快．D組光合速率與對(duì)照組相比無顯著差異，說明CO₂ 濃度倍增對(duì)光合作用的影響可以

 

UV輻射增強(qiáng)對(duì)光合作用的影響．
（3）由表可知，CO₂ 濃度倍增可以促進(jìn)番茄植株生長．有研究者認(rèn)為，這可能與CO₂參與了植物生長素的合成啟動(dòng)有關(guān)．要檢驗(yàn)此假設(shè)，還需要測定A、C組植株中

 

的含量．若檢測結(jié)果是

 

，則支持假設(shè)．
（4）科學(xué)家在黑暗時(shí)把葉綠體基粒放在pH=4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH值下降至4，然后將基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的緩沖溶液中（如圖）．一段時(shí)間后，有ATP產(chǎn)生．上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基粒類囊體合成ATP的原因是

 

．據(jù)此推測，葉綠體在自然狀態(tài)下產(chǎn)生ATP的過程中，光能的作用是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：影響光合作用速率的環(huán)境因素

專題：

分析：分析表格中數(shù)據(jù)可以看出：
（1）AB對(duì)照：變量是否UV照射，經(jīng)過UV照射后，株高變矮、葉綠素含量降低，光合作用強(qiáng)度下降．
（2）AC對(duì)照：變量是二氧化碳濃度高低，增大二氧化碳濃度下，株高長高，葉綠素含量增加，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)．
（3）BD對(duì)照：變量是二氧化碳濃度高低，增大二氧化碳濃度下，株高長高，葉綠素含量增加，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)．
（4）CD對(duì)照：變量是否UV照射，經(jīng)過UV照射后，株高變矮、葉綠素含量降低，光合作用強(qiáng)度下降．

解答： 解：（1）番茄葉肉細(xì)胞中有氧呼吸的第二階段產(chǎn)生CO₂，光合作用暗反應(yīng)利用CO₂，所以產(chǎn)生和利用CO₂的具體部位分別是線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)．
（2）分析表格中數(shù)據(jù)可以看出，C組光合速率較大，一方面由于二氧化碳濃度倍增，加快了暗反應(yīng)速率；另一方面，葉綠素的含量增加，吸收光能增加．D組光合速率與對(duì)照組相比無明顯差異，說明二氧化碳濃度倍增可以抵消UV輻射對(duì)光合作用的影響．
（3）由于假設(shè)內(nèi)容為：CO₂濃度倍增可以促進(jìn)番茄植株生長可能與CO₂參與了生長素的合成啟動(dòng)有關(guān)，因此需要測定植株中生長素的含量，如果C組的生長素含量高于A組，可以證明假設(shè)內(nèi)容．
（4）由題意可知，基粒類囊體膜內(nèi)外存在H⁺濃度差，這是合成ATP的主要原因，自然狀態(tài)下光合作用需要水，而水能分解成H⁺進(jìn)而使類囊體膜兩側(cè)產(chǎn)生H⁺濃度差而產(chǎn)生ATP．
故答案為：
（1）線粒體基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)
（2）CO₂濃度倍增   葉綠素    降低（抵消）
（3）生長素     C組生長素含量高于A組
（4）膜內(nèi)外存在H⁺梯度（H⁺濃度差）   使水分解產(chǎn)生H⁺，使類囊體膜內(nèi)外之間產(chǎn)生H⁺梯度（H⁺濃度差）

點(diǎn)評(píng)：本題考查了影響光合作用的因素，要求考生能夠識(shí)記光合作用的物質(zhì)變化過程以及各階段的反應(yīng)場所；能夠通過表格的分析得出相關(guān)結(jié)論；能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的確定實(shí)驗(yàn)的方法步驟以及做出合理的推測等．