Question

8．菰的莖基部膨大可作蔬菜食用，稱茭白．甲圖表示菰葉肉細胞中的部分結構，①～⑥表示物質；乙圖示科學家對菰的光合作用特性進行研究所測得的結果．其實驗方法如下：將菰的倒數(shù)第三片功能葉片在不同溫度和光照強度下進行離體培養(yǎng)，利用紅外CO₂分析儀分析CO₂的變化，并將所測得的結果記錄在乙圖中．

（1）提取菰葉肉細胞中葉綠體色素時，為防止葉綠體色素被破壞需要加入的化學試劑是CaCO₃；葉綠體中的葉綠素主要吸收紅光和藍紫光．
（2）若供給植物CO₂后的60秒內，相隔不同時間取樣，殺死細胞并分析細胞代謝產物，發(fā)現(xiàn)7秒后的代謝產物多達12種，而5秒內的代謝產物主要是一種物質，該物質最可能是甲圖中的②（用圖中編號表示）．
（3）根據(jù)乙圖判斷：當溫度為3℃、50℃時，菰葉片的光合作用速率和呼吸作用速率相同；35℃時菰葉片的實際光合速率約為24.5μ mol•m^-2•s^-1．
（4）研究發(fā)現(xiàn)：一天中，菰葉片細胞間隙中CO₂的濃度和凈光合速率的值呈現(xiàn)出負相關性，請簡要解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因：凈光合速率越大，二氧化碳的消耗就越快，留在葉片間隙中（外界環(huán)境中）的二氧化碳濃度就越低．
進一步研究發(fā)現(xiàn)：在黑暗時把葉綠體基粒放在pH=4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH值下降至4，然后將基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的緩沖溶液中（如圖丙）．一段時間后，有ATP產生．
（5）上述實驗結果表明：基粒類囊體合成ATP的原因是膜內外存在H⁺梯度（H⁺濃度差），據(jù)此推測，葉綠體在自然狀態(tài)下產生ATP的過程中，光能的作用是使水分分解產生H⁺，使類囊體膜內外之間產生H⁺梯度．

Answer 1

分析 1、色素提取和分離過程中幾種化學物質的作用：（1）丙酮作為提取液，可溶解綠葉中的色素．（2）層析液用于分離色素．（3）二氧化硅破壞細胞結構，使研磨充分．（4）碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞．
2、分析圖甲可知，①為C₅，②為C₃，③為還原性氫，④為ATP，⑤為水，⑥為氧氣．圖乙表示的是溫度通過影響酶的活性來影響凈光合速率和呼吸速率．

解答 解：（1）提取菰葉肉細胞中葉綠體色素時，加入碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞，葉綠體中的葉綠素主要吸收紅光和藍紫光．
（2）CO₂被C₅固定形成C₃，該物質最可能是②C₃．
（3）從圖乙中可以看出，在溫度為3℃、50℃時，凈光合速率為0，表示此時葉片的光合作用速率和呼吸作用速率相同．總光合作用=呼吸作用+凈光和作用，用 CO₂消耗來表示，35℃時菰葉片的真實光合速率=4.5+20=24.5μmol•m^-2•s^-1．
（4）菰葉片中細胞間隙 CO₂的濃度和凈光合速率的值呈現(xiàn)出負相關性，這是因為凈光合速率越大，二氧化碳的消耗就越快，留在葉片間隙中（外界環(huán)境中）的二氧化碳濃度就越低．
（5）光合作用過程中光能使水分分解產生H⁺，使類囊體膜內外之間產生H⁺梯度，導致基粒類囊體合成ATP．
故答案為：
（1）CaCO₃　紅光和藍紫光
（2）②
（3）3℃、50℃24.5
（4）凈光合速率越大，二氧化碳的消耗就越快，留在葉片間隙中（外界環(huán)境中）的二氧化碳濃度就越低
（5）使水分分解產生H⁺，使類囊體膜內外之間產生H⁺梯度

點評 本題主要考查影響光合作用和呼吸作用速率的因素的相關知識，意在考查考生把握知識間內在聯(lián)系的能力，讀圖識圖的能力．