Question

【题目】下图为某植株在不同温度下处于光照或黑暗环境中CO2的吸收/释放速率（该测量过程中光照强度不变且不考虑该植株非绿色部分的细胞呼吸），以及该植株某叶肉细胞的部分结构示意图，据图回答下列问题：

（1）在上图所示的细胞结构中，涉及能量转化的膜结构是__________和_______。

（2）当温度为32°C时，植株在光照下CO2吸收量等于黑暗中CO2释放量，此时光照下的叶肉细胞中会出现af中的_________；当温度为t°C时，植株周围环境中的CO2浓度不变，光照下的叶肉细胞中不会出现af中的_________。

（3）在15°C下，光合作用速率是呼吸作用速率的_______倍；若恒定光强照射14小时，再黑暗处理10小时，将温度改为35°C，则植株的有机物积累量会__________（增加/减少）。

（4）一段时间后，该植株部分叶片变黄，为探究其原因做了以下实验：

步骤一：取部分叶片研磨后，用无水乙醇提取色素并过滤，置于透明离心管中；

步骤二：用细光束照射离心管，透过的光线经三棱镜色散后在前方光屏上形成光谱；

步骤三：不断撤走、放回离心管，观察前后光谱的区别并记录。

预测：两种光谱最大的区别在于______光区域，前后明暗差异很大，这很有可能是由于植株缺乏_______元素造成的。若将该滤液进行纸层析，最终在滤纸条上会出现___________色素带。

Answer 1

【答案】线粒体内膜 类囊体薄膜 a、b、c、d c、d、e、f 3. 5 增加 蓝紫 Mg（或镁） 2

【解析】

分析题图：左图是某叶肉细胞的线粒体和叶绿体的结构示意图，其中a、b、c、d、e、f等表示该细胞进行有氧呼吸和光合作用中气体扩散过程，当该细胞有氧呼吸速率等于光合速率时，只发生a、b过程；当有氧呼吸速率大于光合速率时，会发生a、b、e、f过程；当有氧呼吸速率小于光合速率时，会发生a、b、c、d过程。

右图是某植株在不同温度下处于光照或黑暗环境中CO2的吸收/释放速率变化曲线，其中光照下单位时间吸收的CO2量可代表植株的净光合速率，黑暗下单位时间释放CO2量可代表植株的呼吸速率。

（1）在上图所示的细胞结构主要体现了线粒体和叶绿体，从两种结构完成的生理过程考虑，其中有能量转化的膜结构一个是线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段涉及有机物中化学能转变为ATP中化学能和热能；另一个结构是叶绿体中类囊体薄膜上进行光反应过程涉及光能转化为ATP等活跃的化学能。

（2）当温度为32°C时，植株在光照下CO2吸收量等于黑暗中CO2释放量，此时光照下的叶肉细胞中光合速率大于其有氧呼吸速率，会出现a、b、c、d等气体扩散过程；当温度为t°C时，植株周围环境中的CO2浓度不变，说明植株的净光合速率为0，结合题干标注信息“不考虑该植株非绿色部分的细胞呼吸”，该叶肉细胞的光合速率等于其有氧呼吸速率，所以此时光照下的叶肉细胞中只出现a、b过程，不会出现c、d、e、f过程。

（3）结合右图曲线，在15°C下，植株的净光合速率为2.5mg/h，呼吸速率为1mg/h，故植株的总光合作用速率为2.5+1=3.5mg/h，正好是其呼吸作用速率的3.5倍；若温度为35°C，植株的净光合速率为3mg/h，呼吸速率为3.5mg/h，此时恒定光强照射14小时，共净吸收CO2量为14×3=42mg，再黑暗处理10小时，共产生CO2量为10×3.5=35mg，24h内二者抵消，该植株还净吸收CO2 7mg，由此说明该植株的有机物积累量会增加。

（4）植株叶片变黄是因为叶片内叶绿素大量降解，但保留了原有的类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素），若提取该叶片的光合色素，再用白光照射并用三棱镜进行分光处理，由于类胡萝卜素主要吸收了蓝紫光，所以最终在光谱上该出现蓝紫光的区域而变得灰暗，与其他光谱带呈现明显区别。叶绿素的合成需要Mg元素，缺少Mg则叶绿素合成减少，植株中相对衰老的叶片中叶绿素降解转移到幼嫩叶片中使部分衰老叶片变黄。如果用纸层析法分离色素，此时明显能观察到的色素带只有胡萝卜素和叶黄素2条色素带。