Question

19．回答下列植物代谢的问题．
为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO₂固定速率以及蔗糖和淀粉含量．结果如图．

（1）卡尔文循环需要光反应过程中产生的H⁺，H⁺最初来源于物质水．
（2）NH₄⁺能增加类囊体膜对H⁺的通透性，从而消除类囊体膜两侧的H⁺浓度差．若将NH₄⁺注入叶绿体基质，下列过程中会被抑制的是B．
A．电子传递     B．ATP的合成   C．NADPH的合成   D．光能的吸收
（3）由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率下降．本实验中对照组（空白对照组）植株的CO₂固定速率相对值是28．
（4）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中淀粉和蔗糖增加．
（5）叶片中光合产物的积累会抑制光合作用．一种验证此推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测未遮光叶片的光合产物含量和光合速率．与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测到光合产物含量下降，且光合速率上升，则支持上述推测．取同一棉花植株上形态、大小、生长发育状况相近的3张叶片，密闭装置如图3．烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应．呼吸底物为糖类．
（6）要测定叶片细胞呼吸耗氧量，选择装置C，并给予黑暗条件．
A．装置A和C   B．装置B和C    C．装置A和B   D．装置B
（7）当第（6）题所选装置液滴移动情况是a不动b左移时，说明叶片只进行有氧呼吸；当液滴的移动情况是a右移b左移时，说明叶片既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸（不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响）．
（8）将装置B置于黑暗、C置于适宜的光照下1小时，假如测得液滴移动情况如表（不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响，液滴移动1cm相当于1ml气体）：

b	c
左移2cm	右移3cm

C装置叶片产氧速率为5ml/h．

Answer 1

分析 光反应中，色素吸收光能转化成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应过程中，利用光反应生成的ATP和[H]将三碳化合物还原，并且生成糖类等有机物．
分析曲线可以看出，随着去除棉铃的百分率的增加，叶片的CO₂固定速率不断下降，光合速率下降，而叶片中淀粉的含量和蔗糖的含量均有所增加，并且淀粉的增加幅度更大．
图中三个装置：不同的是小烧杯放置的溶液不同．装置A小烧杯中放置的是蒸馏水，蒸馏水不能引起气体体积的变化，可作为对照；B中NaOH溶液可以吸收装置中的CO₂，因此装置中油滴移动可表示氧气量的变化；装置C中放置的CO₂缓冲液可以维持装置中CO₂量的稳定．

解答 解：（1）在光反应中，叶绿体利用光能将水分解为氧气和还原态的氢．
（2）光反应过程中，ATP的中的能量来源于H⁺的电化学势能．本题中，注射NH4+后消除了膜内外的H⁺的浓度差，电化学势能为零，所以无法合成ATP，故选：B．
（3）由图1信息知，随着除棉铃百分率的提高，叶片固定CO2能力明显降低；对照组（未摘除棉铃）植株CO2固定速率的相对值应为“去除棉铃百分率为0”时的CO2固定值，即28．
（4）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中淀粉和蔗糖含量增加；由题干信息知叶片光合产物“被运到棉铃中被利用”，故除去棉铃后，叶片光合产物输出量降低，从而导致相应产物在叶片中积累．
（5）根据化学反应平衡原理，产物的积累会抑制正反应的进行，即淀粉和蔗糖的积累会抑制光合作用的进行．如果去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，那么未遮光叶片的光合产物要部分运输到遮光叶片，与只去除棉铃植株的叶片相比，光合生物积累较少，对光合作用抑制程度较低，因此光合速率较高，证明推测．
（6）要测定呼吸作用强度，要排除光合作用的影响．
A装置中是清水，不吸收二氧化碳，所以如果生物只进行有氧呼吸，气体的体积不发生变化；如果生物只进行无氧呼吸，气体的体积增大．所以该装置可以检测生物是否进行无氧呼吸，不能检测是否进行有氧呼吸．
B装置中有氢氧化钠，氢氧化钠吸收二氧化碳，所以如果生物只进行有氧呼吸，气体的体积会减少，减少量是氧气的减少量；如果生物只进行无氧呼吸，气体的体积不变．所以该装置可以检测生物是否进行有氧呼吸，不能检测是否进行无氧呼吸．所以应该选择A和B装置．
（7）当油滴移动情况是当a不动b左移时，说明叶片只进行有氧呼吸；当油滴移动情况是当a右移b左移，说明叶片既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸．
（8）B装置测量的是有氧呼吸，左移的原因是温度和呼吸作用消耗的氧气等，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收，C装置测定的是净光合作用，右移是产生氧气，所以C装置的光合作用总量为2+3=5cm，即5ml/h
故答案为：
（1）水
（2）B
（3）下降 28
（4）淀粉和蔗糖 
（5）抑制  未遮光    下降   上升
（6）C
（7）a不动b左移   a右移b左移
（8）5

点评 本题难度适中，考查光合作用的过程以及影响光合作用因素的探究等相关知识，意在考查考生识记能力、识图能力、分析能力和理解能力，能运用光合作用原理对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断，以及具备验证简单生物学事实的能力．