Question

3．如图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO₂浓度变化的情况，请回答下列问题．

（1）由图1可知，甲、乙分别代表的物质是CO₂、NADPH和ATP，要想使叶绿体内C₃酸的含量快速下降，可以改变的环境条件是不提供CO₂或增强光照，光反应中产生的O₂扩散到邻近细胞的线粒体中被利用至少要经过6层生物膜．
（2）图2中限制D点光合作用速率的主要环境因素是光照强度，C点和D点相比，叶绿体中NADPH的含量较高（较低、相等、较高）．
（3）从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO₃溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，将记录结果绘成曲线如图3，请据此回答．
①该实验的目的是：探究CO₂浓度对光合作用速率的影响．
②从图解分析，B点比A点细胞内的C₅含量低，BC段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而C点以后曲线上行，其原因应该是NaHCO₃浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢．

Answer 1

分析 图1是光合作用过程图解，图中甲表示CO₂，乙表示光反应产生的[H]和ATP，丙表示ADP和Pi．
图2中，光合作用增长速率类似于加速度，因此只要增长速率大于零，光合作用强度就不断增加．图中可以看出，BC段增长速率最大，到D点是增长速率降为0，此时光合作用强度达到最大．
影响光合作用的环境因素包括：光照强度、温度、CO₂浓度等，一般光合作用达到饱和点时，自变量将不再成为限制因素．

解答 解：（1）根据图1光合作用过程可知，甲表示CO₂，乙表示水光解生成的[H]和ATP；要想使C₃化合物含量快速下降，可以使其合成减少（即不提供CO₂）或去路增多（即增强光照）；光反应中产生的O₂扩散到邻近的线粒体中被利用首先得从叶绿体中出来穿过叶绿体的两层膜，然后再进入相邻细胞的两层细胞膜，最后经过线粒体，穿过线粒体的两层膜，共6层膜．
（2）图2表示光合作用增长率，只要光合作用增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，所以在增长率达到0时（即D点）光合作用速率达到最大，此时CO₂浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO₂应是光照强度．
（3）①从题意可知，实验的单一变量是不同浓度的NaHCO₃溶液，NaHCO₃溶液可以分解为光合作用提供CO₂，所以该实验的目的是探究CO₂浓度对光合作用速率的影响；
②根据题意，圆叶片上浮至液面所需时间代表光合作用强度，时间越短光合作用强度越大，从图③可知，B点比A点相比圆叶上浮所需时间缩短，说明B点光合作用强度大，此时NaHCO₃溶液浓度B点较高，说明C₅去路增加，但来源不变，故B点C₅含量较低；BC段NaHCO₃溶液浓度继续上升，所以此时曲线平缓的限制因素可能为光照强度．C点以后曲线上行，其原因是NaHCO₃浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢．
故答案为：
（1）CO₂　NADPH和ATP　不提供CO₂或增强光照（回答一个方面即可）　6
（2）光照强度　较高
（3）①探究CO₂浓度对光合作用速率的影响
②低　光照强度　NaHCO₃浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢

点评 本题难度适中，属于考纲中理解、应用层次的考查，考查光合作用过程中的物质变化、影响光合作用的环境因素及探究实验等方面的知识点．解答本题的关键是准确分析过程图和曲线图，利用控制变量的方法分析实验装置，能通过比较、分析与综合等方法对实验装置和实验结果做出合理的判断或得出正确的结论能力．