Question

某實驗小組用小球藻進行實驗，探究影響光合速率的因素．他們將一定量的小球藻浸入適宜且相同溫度的培養(yǎng)液的試管中，以白熾燈作為光源．移動臺燈可改變光源與試管的距離；CO₂濃度分別設(shè)置為0.03%和0.05%，根據(jù)實驗結(jié)果繪制成曲線1、曲線2（如圖所示）．請分析回答下列問題：
（1）比較C、D兩點的光合速率，可見限制D點光合速率的主要因素是

 

，在

 

段該因素不再成為光合速率的主要限制因素，若C處突然關(guān)閉臺燈，葉綠體中C₅含量將如何變化？

 

．
（2）在光照下，葉肉細胞中能合成ATP的膜結(jié)構(gòu)是

 

．F點的含義是

 

．若用缺鎂培養(yǎng)液培養(yǎng)小球藻，其他條件不變，F(xiàn)點應(yīng)向

 

移．
（3）卡爾文給小球藻懸浮液通入¹⁴CO₂，光照一定時間（從1秒到數(shù)分鐘）后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析．實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅30秒的時間，二氧化碳已經(jīng)轉(zhuǎn)化為許多種類的化合物．想要探究CO₂轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么，可能的實驗思路是

 

．
（4）該小組又做了探究小球藻最適生長溫度的預實驗，實驗結(jié)果見下表：

溫度（℃）	10	20	30	40	50
光照下釋放O2（mg/h）	9.67	14.67	19.67	21.67	19.33

請根據(jù)預實驗結(jié)果，設(shè)計進一步的探究實驗：
材料用具：小球藻、大試管、含CO₂緩沖液的培養(yǎng)液、水浴鍋（控制溫度）、量筒等．
該實驗應(yīng)控制好的兩個主要無關(guān)變量是：
①

 

；
②是小球藻的數(shù)量相同．
實驗步驟：
第一步：將

 

裝入試管，數(shù)量相同的小球藻浸入試管中，分別放入5個水浴鍋中．
第二步：分組控制溫度，

 

（溫度梯度差為1℃）．
第三步：光照6h后測定O₂的釋放量．

Answer 1

考點：影響光合作用速率的環(huán)境因素

專題：

分析：1、分析坐標圖：
①臺燈與試管的距離在15～45cm時，隨著光照的增強，光合速率不變，C點與D點都處于相同的光照條件下，但1號試管比2號試管的凈光合速率高，所以，限制D點凈光合速率的主要因素是CO₂濃度；
②臺燈與試管的距離大于45cm時，在E點之前，隨著光照的增強，光合速率逐漸減弱，并且在同一光照強度下，不同的二氧化碳濃度，光合作用強度不同，所以臺燈與試管的距離大于45cm時，在E點之前，限制光合作用強度的因素是光照強度和二氧化碳濃度；
③EF段表示在不同的二氧化碳濃度下，光合作用強度相同，所以限制EF段凈光合速率的主要因素是光照強度；
④臺燈與試管的距離為105cm時，光合速率等于呼吸速率．
2、分析圖表：
實驗的目的是探究小球藻生長的最適溫度，顯然自變量為溫度，而因變量是O₂的釋放速率．對溫度的設(shè)置要注意參照題中給出的預實驗，注意找出O₂的釋放速率變化中的“拐點”所對應(yīng)的溫度．

解答： 解：（1）據(jù)圖可知，C點與D點都處于相同的光照條件下，但1號試管比2號試管的凈光合速率高，所以，限制D點凈光合速率的主要因素是CO₂濃度；EF段表示在不同的二氧化碳濃度下，光合作用強度相同，所以限制EF段凈光合速率的主要因素是光照強度，CO₂濃度不再成為光合速率的主要限制因素；若C處突然關(guān)閉臺燈，則影響了三碳化合物的還原，消耗的三碳化合物減少，剩余的三碳化合物增多，多以葉綠體中C₃含量的變化是增加，五碳化合物的來源減少，去路不變，最終導致五碳化合物含量減少．
（2）在光照下，葉肉細胞及能進行光合作用，也能進行呼吸作用，葉肉細胞中能合成ATP的膜結(jié)構(gòu)是類囊體薄膜和線粒體內(nèi)膜．鎂是合成葉綠素的重要成分，缺鎂會影響葉綠素的合成，使小球藻光合速率減慢，在其他條件不變時，F(xiàn)點應(yīng)向左移．
（3）①實驗的自變量是溫度，因變量是氧氣的釋放速度，在實驗過程中還需要控制光照強度和小球藻的數(shù)量等無關(guān)變量．
實驗步驟：
第一步：將等量的含有足量CO₂緩沖液的培養(yǎng)液裝入試管，數(shù)量相同的小球藻浸入試管中，分別放入5個水浴鍋中；
第二步：分組控制溫度，使其依次為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以適當增加溫度梯度），分別編號為1～5號．
故答案為：
（1）CO₂濃度      EF     減少
（2）類囊體薄膜和線粒體內(nèi)膜   該光照強度（與光源相距105 cm）時小球藻光合速率等于呼吸速率    左
（3）縮短光照時間，并同時檢測當檢測的化合物只有一種時，這個化合物就是第一個產(chǎn)物
（4）①相同光照時間和距離（或相同的光照強度）      
第一步：等量的含有足量CO₂緩沖液的培養(yǎng)液
第二步：使其依次為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃，并分別編號為1～5號

點評：本題結(jié)合柱形圖和曲線圖，考查影響光合作用速率的因素及相關(guān)的探究實驗，屬于高頻考點．解決本題的關(guān)鍵是圖形分析和實驗分析，要求學生明確曲線圖中點、線的含義，并能利用圖中信息準確答題．