Question

15．請回答下列與光合作用和細(xì)胞呼吸有關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題：

 （1）實(shí)驗(yàn)一：科研人員從小鼠細(xì)胞中分離出線粒體，并將其放入測定儀內(nèi)的生理鹽水中保持活性，然后按圖示順序向生理鹽水中依次加入相應(yīng)物質(zhì)，其中X物質(zhì)不包括還原氫，從加入線粒體開始測定O₂消耗速率，結(jié)果如圖一．請據(jù)圖分析：X物質(zhì)表示丙酮酸，圖示4個區(qū)間（①～④）中，線粒體內(nèi)有水生成的區(qū)間是①②③④，一定有CO₂產(chǎn)生的區(qū)間是③．
（2）實(shí)驗(yàn)二：通過通氣管向密閉容器中通入¹⁴CO₂，密閉容器周圍有充足且適宜的光源，如圖二所示，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時，發(fā)現(xiàn)¹⁴C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C₃）中，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時，發(fā)現(xiàn)¹⁴C還出現(xiàn)在一種五碳化合物（C₅）和一種六碳糖（C₆）中，該實(shí)驗(yàn)是通過控制反應(yīng)時間來探究CO₂中碳原子轉(zhuǎn)移路徑的．在該實(shí)驗(yàn)中，如果發(fā)現(xiàn)0.5s時C₅的含量較高，若要降低其含量，可改變的實(shí)驗(yàn)條件是減弱光照或適當(dāng)增加CO₂的供應(yīng)．
（3）AMP-PCP能與細(xì)胞膜上ATP跨膜受體蛋白結(jié)合，科研人員用AMP-PCP溶液處理菜豆葉片，測定其光合速率，結(jié)果如圖三所示．由圖可知，隨著AMP-PCP濃度增大，葉片的凈光合速率降低，推測原因是AMP-PCP限制了ATP 運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，導(dǎo)致氣孔開放程度下降，從而抑制了光合作用的暗反應(yīng)．要驗(yàn)證上述推測是否正確，可用ATP溶液處理菜豆葉片作為實(shí)驗(yàn)組，以蒸餾水處理菜豆葉片作為對照進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定葉片的氣孔開放程度和凈光合作用速率．若實(shí)驗(yàn)組的氣孔開放程度和凈光合速率均大于對照組，則證明上述推測成立．

Answer 1

分析 1．有氧呼吸過程分為三個階段：第一階段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和還原氫，第二階段是丙酮酸和水反應(yīng)形成二氧化碳和還原氫，第三階段是還原氫與氧氣結(jié)合形成水．
2．根據(jù)題意和題圖三分析可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是AMP-PCP溶液的濃度，因變量是凈光合速率，影響光合作用的因素主要有光照強(qiáng)度、溫度和二氧化碳濃度等．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)一：線粒體中進(jìn)行氧化分解的物質(zhì)是丙酮酸，故圖一中加入的X物質(zhì)是丙酮酸．還原氫與氧氣結(jié)合形成水，①②③④都有氧氣消耗，故都生產(chǎn)了水．在有氧呼吸第二階段，丙酮酸和水反應(yīng)，產(chǎn)生CO₂，第③區(qū)段加入了X物質(zhì)丙酮酸，故該區(qū)間一定有CO₂產(chǎn)生．
（2）實(shí)驗(yàn)二：當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時，發(fā)現(xiàn)¹⁴C出現(xiàn)在一種三碳化合物（C₃）中．當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5s時，¹⁴C還出現(xiàn)在一種五碳化合物（C₅）和一種六碳糖（C₆）中，由此可見，該實(shí)驗(yàn)是通過控制反應(yīng)時間，來探究CO₂中碳原子的轉(zhuǎn)移路徑．暗反應(yīng)中C₅的來源是C₃還原，去路是CO₂固定，故0.5s時要想降低C₅的含量，可降低光照或適當(dāng)增加二氧化碳的供應(yīng)，因?yàn)榻档凸庹湛梢詼p少ATP、NADPH的生成量，從而抑制C₃的還原，使C₅的來源減少含量有所降低；若適當(dāng)增加二氧化碳的供應(yīng)，會促進(jìn)CO₂固定，使C₅的去路增加，同樣也可以使C₅的含量有所降低．
（3）據(jù)圖三分析，隨著AMP-PCP濃度增大，葉片的凈光合速率逐漸降低，原因可能是AMP-PCP能與細(xì)胞膜上ATP跨膜受體蛋白結(jié)合，限制了ATP 運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，導(dǎo)致氣孔開放程度下降，導(dǎo)致光合作用的暗反應(yīng)中的二氧化碳供應(yīng)不足，抑制了暗反應(yīng)的進(jìn)行，要驗(yàn)證推測是否正確，可用ATP溶液溶液處理菜豆葉片，以蒸餾水作為對照試驗(yàn)，測定葉片的氣孔開放程度和凈光合作用速率．如果實(shí)驗(yàn)組的氣孔開放程度和凈光合速率均大于對照組，則推測正確．
故答案為：
（1）丙酮酸�、佗冖邰堍�
（2）反應(yīng)時間　減弱光照或適當(dāng)增加CO₂的供應(yīng)
（3）降低細(xì)胞外暗   ATP蒸餾水   大于

點(diǎn)評 本題以圖解及實(shí)驗(yàn)的形式，考查細(xì)胞呼吸的過程及光合作用過程、原理及應(yīng)用，意在考査學(xué)生對光和呼吸過程的聯(lián)系、理解與運(yùn)用能力．