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濃度分別設置為0.03%和0.05%，根據實驗結果繪制成曲線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的膜結構是 。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，同時提取產物并分析。實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅30秒的時間，二氧化碳已經轉化為許多種類的化合物。想要探究CO2轉化成的第一個產物是什么，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

請根據預實驗結果，設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。

該實驗應控制好的兩個主要無關變量是：

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6 h后測定O2的釋放量。

Answer 1

（1）CO2濃度 EF 減少

（2）類囊體薄膜和線粒體內膜 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

【解析】

試題分析：（1）坐標圖的橫軸表示臺燈與試管的距離，距離越遠則光照強度越弱。根據題意和圖示可知，C點與D點都處于相同的光照條件下，但1號試管比2號試管的光合速率高，所以，限制D點光合速率的主要因素是CO2濃度(兩組實驗的CO2濃度不同)；EF段兩條曲線重合，說明CO2濃度不再是光合速率的限制因素；若C處突然關閉臺燈，則光反應產生的[H]和ATP減少，C3生成C5減少，而CO2的固定(消耗C5)正常進行，所以C5含量將減少。

（2）在光照下，葉肉細胞中既進行光合作用也進行有氧呼吸，所以能合成ATP的膜結構是葉綠體的類囊體薄膜(進行光反應)和線粒體內膜(進行有氧呼吸第三階段)；F點時小球藻氧氣釋放速率(凈光合速率)為0，其含義是該光照強度（與光源相距105 cm）時小球藻的的光合速率等于呼吸速率；缺鎂培養(yǎng)液培養(yǎng)的小球藻會因缺乏葉綠素而在相同光照下的光合速率變小，但呼吸速率不受影響，所以其他條件不變時，F(xiàn)點應向左移(即需要更強的光照)。

（3）光照時間足夠短時，CO2轉化成第一個化合物后就不能夠進行下面的反應了，所以這個化合物就是第一個產物。

（4）①本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，其他影響光合速率的因素如光照強度和時間、CO2濃度和小球藻的數(shù)量等都是無關變量，需要控制在相同且適宜的狀態(tài)；實驗設計的基本步驟是：分組→控制變量→經過一段時間觀察實驗結果，對溫度的設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”所對應的溫度。

考點：本題考查“探究影響植物光合作用強度的因素”的相關實驗，意在考查考生運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結論能力。