Question

13．如图1表示番茄叶肉细胞内两个重要的生理过程，图2是某科研小组利用密闭的透明玻璃小室探究番茄植株光合作用速率的装置．

（1）图1中，②过程进行的场所是叶绿体类囊体薄膜，④过程进行的场所是细胞质基质、线粒体基质，①--④，能为该细胞合成蛋白质供能的过程是③④．
（2）在适宜温度和光照条件下，向图2所示的装置通入${\;}_{\;}^{14}$CO₂，当反应进行到0.5s时，¹⁴C出现在C₃中；反应进行到5s时，¹⁴C出现在（CH₂O）．该实验是通过控制反应时间来探究CO₂ 中碳原子的转移路径，用到的实验方法为同位素标记法．
（3）将图2所示的装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜（零点开始）小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图3所示曲线．观察装置中液滴的位置，c点时刻的液滴位于起始位置的左侧，液滴移到最右点是在一天中的18点．在下午某时间段内，记录液滴的移动，获得以下数据：

每隔20分钟记录一次刻度数据
…	25	27	31	37	…

该组实验数据是在图3所示曲线的e-f段获得的．如果要测定该植物呼吸作用的速率，如图2一样的装置，该装置放在遮光条件下．
（4）图4表示将某绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中，在保持一定的pH和温度时，给予不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化的模式图，据图回答问题：该绿藻细胞的呼吸速率为2.5 μmol/min．若在丁处给予一定的条件，使溶解氧的变化如图中的b，预计1h后，绿藻细胞光合作用产生的氧气量为750μmol．若绿藻在特定条件下的光合速率为图4中的c，且呼吸速率与图4所示一致，则在该条件下每天光照至少8h绿藻才能正常生长．

Answer 1

分析 分析图解：图1中，②表示水的光解，即光合作用的光反应阶段，图中A表示氧气；①表示光合作用暗反应阶段，B表示二氧化碳；③表示有氧呼吸的第三阶段；④表示有氧呼吸的第一、第二阶段．因此甲表示叶绿体，乙表示线粒体．
图2是密闭装置，内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，因此刻度移动表示是氧气的变化量．液滴移到最右边，此时一天中储存氧气最多，图3中g点表示光合作用与呼吸作用相等，超过该点将消耗氧气，所以g点时储存氧气最多．由数据可知，相同的时间刻度变化越来越小，说明释放的氧气量在减少，对应图3中de段或fg段．

解答 解：（1）分析题图1可知，②是光反应阶段，场所是叶绿体类囊体薄膜，④过程是有氧呼吸的第一、第二阶段，场所是 细胞质基质、线粒体基质，能为该细胞合成蛋白质供能的过程是细胞呼吸释放的能量，即图1中的 ③④过程．
（2）根据题干可知，该实验是通过控制反应时间探究CO₂中碳原子的转移路径，用到的实验方法为同位素标记法．
（3）由曲线可知，c光合强度与呼吸强度相等，在此点之前，光合强度小于呼吸强度，小室内氧气浓度降低，液滴左移，c点以后，液滴逐渐向右移动，在18（g）时移至最右．分析表格中数据可知，随时间的推移光合速率越来越强，该组实验数据是在图3所示曲线e〜f段测得；
如果要测定该植物真正光合作用的速率，应设置如图2一样的装置，将该装置遮光放在和A相同的环境条仵下作为对照．
（4）在光照开始之前，细胞只进行呼吸作用，呼吸作用第一阶段的场所为细胞质基质，第二、三两阶段发生在线粒体中．在0～4分细胞吸收的氧气的值=210-200=10微摩，因此该绿藻细胞的呼吸速率=10÷4=2.5微摩/分．据图曲线b，净光合作用量为20÷2=10微摩尔/分；呼吸量为2.5微摩尔/分，由此计算出每分总光合作用量为12.5微摩尔/分．所以1小时实际产生氧气量=12.5微摩尔/分×60分﹦750微摩尔．图4中的曲线c说明绿藻细胞的净光合速率为5 μmol/min，实际光合速率为7.5 μmol/min，光合作用1 h产生的氧气量为450 μmol，而呼吸作用一天（24 h）消耗的氧气量为3 600 μmol，因此每天光照至少要8 h绿藻才能正常生长．
故答案为：
（1）叶绿体类囊体薄膜     细胞质基质、线粒体基质③④
（2）同位素标记法       
（3）左   18    e-f    遮光
（4）2.5       750     8

点评 本题考查光合作用和呼吸作用的场所和物质变化，以及影响光合作用的环境因素等相关知识，意在考查考生的识记能力、析图能力和实验设计能力，难度适中．考生要能够识记光合作用和呼吸作用过程中的物质变化，进而判断图1中各过程；并且明确装置中的液滴移动的表示的生理意义，能够运用真光合速率=净光合速率+呼吸速率的关系，对实验进行设计．