Question

【题目】某实验小组用小球藻进行实验，探究影响光合速率的因素。他们将一定量的小球藻浸入适宜且相同温度的培养液的试管中，以白炽灯作为光源。移动台灯可改变光源与试管的距离；CO2浓度分别设置为0.03%和0.05%，根据实验结果绘制成曲线1、曲线2（如图所示）。请分析回答下列问题：

（1）比较C、D两点的光合速率，可见限制D点光合速率的主要因素是________。EF段________不再成为光合速率的主要限制因素，若C处突然关闭台灯，叶绿体中C3含量将如何变化？____________。

（2）F点的含义是________________________________。若用缺镁培养液培养小球藻，其他条件不变，F点应向________移。

（3）卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间（从1秒到数分钟）后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种类的化合物。欲确认CO2转化形成的第一个产物的名称，应________光照时间并同时进行检测，当检测的化合物只有一种时，这种化合物就是第一个产物。

（4）该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实验，实验结果见下表：

温度（℃）	10	20	30	40	50
光照下释放O2（mg/h）	9．67	14．67	19．67	21．67	19．33

请根据预实验结果，设计进一步的探究实验：

材料用具：小球藻、大试管、含CO2缓冲液的培养液、水浴锅（控制温度）、量筒等。

该实验应控制好的两个主要无关变量是：

①_____________________________；②______________________________________。

实验步骤：

第一步：将等量的含有足量CO2缓冲液的培养液装入试管，___________________浸入试管中，分别放入5个水浴锅中 。

第二步：分组控制温度，使其依次为_____________________________，并分别编号（温度梯度差为1℃）。

第三步：光照6 h后测定O2的释放量。

Answer 1

【答案】 CO2浓度 CO2浓度 增加 该光照强度（与光源相距105 Cm）时小球藻光合速率等于呼吸速率 左 缩短 相同光照时间和距离（或相同的光照强度） 小球藻的数量相同 数量相同的小球藻 使其依次为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃

【解析】分析坐标图：台灯与试管的距离在15～45cm时，随着光照的增强，光合速率不变，C点与D点都处于相同的光照条件下，但1号试管比2号试管的净光合速率高，所以限制D点净光合速率的主要因素是CO2浓度；台灯与试管的距离大于45cm时，在E点之前，随着光照的增强，光合速率逐渐减弱，并且在同一光照强度下，不同的二氧化碳浓度光合作用强度不同，所以此段限制光合作用强度的因素是光照强度和二氧化碳浓度。EF段表示在不同的二氧化碳浓度下，光合作用强度相同，所以限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度。台灯与试管的距离为105cm时，光合速率等于呼吸速率。

分析图表：实验的目的是探究小球藻生长的最适温度，显然自变量为温度，而因变量是O2的释放速率。对温度的设置要注意参照题中给出的预实验，注意找出O2的释放速率变化中的“拐点”所对应的温度。

(1)根据前面的分析可知，C点与D点都处于相同的光照条件下，限制D点净光合速率的主要因素是CO2浓度；EF段表示在不同的二氧化碳浓度下，限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度；若C处突然关闭台灯，则影响了C3的还原，消耗的C3减少，剩余的C3增多，所以叶绿体中C3含量的变化是增加。

(2)F点氧气的释放量为0，说明该光照强度(与光源相距105cm)时小球藻光合速率等于细胞呼吸速率。镁是合成叶绿素的重要成分，缺镁会影响叶绿素的合成，使小球藻光合速率减慢，在其他条件不变时，F点应向左移。

(3)探究CO2转化成的第一个产物是什么的实验思路是：缩短光照时间，并同时检测当检测的化合物只有一种时，这个化合物就是第一个产物。

(4)实验的自变量是温度，因变量是氧气的释放速度，在实验过程中还需要控制光照强度和小球藻的数量等无关变量。

实验步骤：

第一步：将等量的含有足量CO2缓冲液的培养液装入试管，数量相同的小球藻浸入试管中，分别放入5个水浴锅中；

第二步：分组控制温度，使其依次为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃(可以适当增加温度梯度)，分别编号为1-5号；

第三步：光照6h后测定O2的释放量。