Question

某實(shí)驗(yàn)小組用小球藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(dòng)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)的光合速率，可見限制D點(diǎn)光合速率的主要因素是

 

．EF段

 

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C₃含量將如何變化？

 

．
（2）F點(diǎn)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(diǎn)應(yīng)向

 

移．
（3）卡爾文給小球藻懸浮液通入¹⁴CO₂，光照一定時(shí)間（從1秒到數(shù)分鐘）后殺死小球藻，同時(shí)提取產(chǎn)物并分析．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅僅30秒的時(shí)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(gè)產(chǎn)物是什么，可能的實(shí)驗(yàn)思路是

 

．
（4）該小組又做了探究小球藻最適生長溫度的預(yù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)進(jìn)一步的探究實(shí)驗(yàn)：
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(shí)驗(yàn)應(yīng)控制好的兩個(gè)主要無關(guān)變量是：
①

 

；②

 

．
實(shí)驗(yàn)步驟：
第一步：將

 

裝入試管，

 

浸入試管中，分別放入5個(gè)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(diǎn)：光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程的能量變化和物質(zhì)變化,影響光合作用速率的環(huán)境因素,細(xì)胞呼吸的過程和意義

專題：

分析：1、分析坐標(biāo)圖：
①臺燈與試管的距離在15～45cm時(shí)，隨著光照的增強(qiáng)，光合速率不變，C點(diǎn)與D點(diǎn)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(diǎn)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(shí)，在E點(diǎn)之前，隨著光照的增強(qiáng)，光合速率逐漸減弱，并且在同一光照強(qiáng)度下，不同的二氧化碳濃度，光合作用強(qiáng)度不同，所以臺燈與試管的距離大于45cm時(shí)，在E點(diǎn)之前，限制光合作用強(qiáng)度的因素是光照強(qiáng)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(qiáng)度相同，所以限制EF段凈光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度；
④臺燈與試管的距離為105cm時(shí)，光合速率等于呼吸速率．
2、分析圖表：
實(shí)驗(yàn)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(yù)實(shí)驗(yàn)，注意找出O₂的釋放速率變化中的“拐點(diǎn)”所對應(yīng)的溫度．

解答： 解：（1）據(jù)圖可知，C點(diǎn)與D點(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)度相同，所以限制EF段凈光合速率的主要因素是光照強(qiáng)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．
（2）F點(diǎn)氧氣的釋放量為0，說明該光照強(qiáng)度（與光源相距105cm）時(shí)小球藻光合速率等于細(xì)胞呼吸速率．鎂是合成葉綠素的重要成分，缺鎂會(huì)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(shí)，F(xiàn)點(diǎn)應(yīng)向左移．
（3）探究CO₂轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物是什么的實(shí)驗(yàn)思路是：縮短光照時(shí)間，并同時(shí)檢測當(dāng)檢測的化合物只有一種時(shí)，這個(gè)化合物就是第一個(gè)產(chǎn)物．
（4）實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，因變量是氧氣的釋放速度，在實(shí)驗(yàn)過程中還需要控制光照強(qiáng)度和小球藻的數(shù)量等無關(guān)變量．
實(shí)驗(yàn)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(gè)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(dāng)增加溫度梯度），分別編號為1～5號．
第三步：光照6h后測定O₂的釋放量．
故答案為：
（1）CO₂濃度    CO₂濃度    增加   
（2）該光照強(qiáng)度（與光源相距105cm）時(shí)小球藻光合速率等于呼吸速率    左  
（3）縮短光照時(shí)間，并同時(shí)檢測當(dāng)檢測的化合物只有一種時(shí)，這個(gè)化合物就是第一個(gè)產(chǎn)物   
（4）相同光照時(shí)間和距離（或相同的光照強(qiáng)度）    小球藻的數(shù)量相同     等量的含有足量CO₂緩沖液的培養(yǎng)液   數(shù)量相同的小球藻   使其依次為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃，并分別編號為1～5號

點(diǎn)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(shí)驗(yàn)，屬于高頻考點(diǎn)．解決本題的關(guān)鍵是圖形分析和實(shí)驗(yàn)分析，要求學(xué)生明確曲線圖中點(diǎn)、線的含義，并能利用圖中信息準(zhǔn)確答題．