Question

10．為研究植物的光合作用過程及速率，某生物興趣小組開展了如下實驗．圖1是番茄光合作用過程圖解，圖2是在密閉、透明的玻璃小室中培養(yǎng)番茄的幼苗，圖3是圖2裝置在自然環(huán)境下，測定并記錄夏季一晝夜（零點開始）小室內(nèi)植物氧氣釋放速率的變化．

（1）由圖1可知，甲、乙分別代表的物質(zhì)是CO₂、[H]和ATP．要想使葉綠體內(nèi)A的含量快速下降，可以改變的環(huán)境條件是不提供CO₂或增強(qiáng)光照．光反應(yīng)中O₂的生成發(fā)生在類囊體膜內(nèi)，產(chǎn)生的O₂擴(kuò)散到鄰近的線粒體中被利用至少要經(jīng)過5層生物膜．
（2）在適宜溫度和光照條件下，向圖2所示的裝置通入¹⁴CO₂．當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時，¹⁴C出現(xiàn)在A中；反應(yīng)進(jìn)行到5s時，¹⁴C出現(xiàn)在（CH₂O）和B中．該實驗是通過控制反應(yīng)時間（條件）來探究CO₂中碳的轉(zhuǎn)移路徑，用到的實驗方法為同位素標(biāo)記法．
（3）將圖2所示的裝置放在自然環(huán)境下，測定夏季一晝夜（零點開始）小室內(nèi)植物氧氣釋放速率的變化，得到如圖3所示曲線．觀察裝置中液滴的位置，c點時刻的液滴位于起始位置的左側(cè)，液滴移到最右點是在一天中的g（18時）點．在12點之后的下午某時間段內(nèi)，記錄液滴的移動，獲得以下數(shù)據(jù)：

每隔20分鐘記錄一次數(shù)據(jù)
…	25	27	31	37	…

該組實驗數(shù)據(jù)是在圖3所示曲線的e～f段獲得的．
（4）要測定圖2裝置中植物的呼吸作用強(qiáng)度，請簡要敘述實驗的設(shè)計思路：
①設(shè)置如圖2一樣的裝置，將該裝置遮光或黑暗處理．
②控制與圖2相同的環(huán)境條件．
③每隔20分鐘記錄一次液滴刻度數(shù)據(jù)．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：
圖1中，上半部分表示光反應(yīng)，下半部分表示暗反應(yīng)．甲為CO₂，乙為光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP．
圖2是密閉裝置，內(nèi)有二氧化碳緩沖液，說明實驗過程中二氧化碳濃度始終不變，因此刻度移動表示是氧氣的變化量．液滴移到最右邊，此時一天中儲存氧氣最多．
圖3中g(shù)點表示光合作用與呼吸作用相等，超過該點將消耗氧氣，所以g點時儲存氧氣最多．由數(shù)據(jù)可知，相同的時間刻度變化越來越小，說明釋放的氧氣量在減少，對應(yīng)圖3中de段或fg段．

解答 解：（1）由圖1可知，甲、乙分別代表的物質(zhì)是CO₂、[H]和ATP．要想使葉綠體內(nèi)A（三碳化合物）的含量快速下降，可以改變的環(huán)境條件是不提供CO₂或增強(qiáng)光照，即不能產(chǎn)生三碳化合物或使三碳化合物快速被還原．光反應(yīng)中O₂的生成發(fā)生在類囊體膜內(nèi)，產(chǎn)生的O₂擴(kuò)散到鄰近的線粒體中被利用至少要經(jīng)過類囊體膜1層，葉綠體膜2層，線粒體膜2層，共5層膜．
（2）在適宜溫度和光照條件下，向圖2所示的裝置通入¹⁴CO₂．當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時，¹⁴C出現(xiàn)在C₃中；反應(yīng)進(jìn)行到5s時，¹⁴C出現(xiàn)在（CH₂O）中．該實驗是通過控制反應(yīng)時間來探究CO₂中碳原子的轉(zhuǎn)移路徑，用到的實驗方法為同位素標(biāo)記法．
（3）由曲線可知，c光合強(qiáng)度與呼吸強(qiáng)度相等，在此點之前，光合強(qiáng)度小于呼吸強(qiáng)度，小室內(nèi)氧氣濃度降低，液滴左移，c點以后，液滴逐漸向右移動，在18（g）時移至最右．分析表格中數(shù)據(jù)可知，隨時間的推移光合速率越來越強(qiáng)，該組實驗數(shù)據(jù)是在圖3所示曲線e〜f段測得．
（4）要測定圖2裝置中植物的呼吸作用強(qiáng)度，實驗的設(shè)計思路：
①設(shè)置如圖2一樣的裝置，將該裝置遮光或黑暗處理．
②控制與圖2相同的環(huán)境條件．
③每隔20分鐘記錄一次液滴刻度數(shù)據(jù)．
故答案為：
（1）CO₂ [H]和ATP　不提供CO₂或增強(qiáng)光照　5
（2）反應(yīng)時間　同位素標(biāo)記法         
（3）左　g（18時）　e～f
（4）①遮光或黑暗處理　②環(huán)境條件

點評 本題考查光合作用和呼吸作用的場所和物質(zhì)變化，以及影響光合作用的環(huán)境因素等相關(guān)知識，意在考查考生的識記能力、析圖能力和實驗設(shè)計能力，難度適中．考生要能夠識記光合作用和呼吸作用過程中的物質(zhì)變化，進(jìn)而判斷圖1中各過程；并且明確裝置中的液滴移動的表示的生理意義，能夠運用真光合速率=凈光合速率+呼吸速率的關(guān)系，對實驗進(jìn)行設(shè)計．