Question

红外线CO₂分析仪可用于测定混合气体中CO₂的浓度及其变化量．将水稻的成熟绿叶组织放在密封透明的小室内给予适宜光照，在不同CO₂浓度下测定光合作用效率．如图甲为光合作用增长率随CO₂浓度变化的情况．图乙是某植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图．其中a、b表示物质，①～④表示生理过程．请分析回答：

（1）图甲中光合作用增长率最大的是

 

段．在E点时光台作用速率最大，此时细胞中产生ATP的场所是

 

，限制光合作用速率的重要因素是

 

．
（2）图乙中物质a是

 

，过程②完成的能量转化是

 

．
（3）若用¹⁸O标记①过程中的H₂O，那么在④过程的最终产物中，有可能检测到¹⁸O的物质是

 

．
（4）将状况相同的水稻绿叶分成四等组，在不同温度下分别暗处理1h，再用适当的相同的光照射lh，测其重量变化（假设在光下和黑暗条件下，细胞呼吸消耗有机物量相同），得到下表的数据．请分析并回答问题：

组别	1	2	3	4
温度/℃	27	28	29	30
暗处理后重量变化/mg	-1	-2	-3	-1
光照后暗处理前重量变化/mg	+3	+3	+3	+1

根据本实验所测数据，该绿叶细胞呼吸速率最高的温度是

 

；27℃时绿叶的净光合速率是

 

mg/h，此时，叶肉细胞的叶绿体中ADP的转移方向是

 

．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：分析题图甲可知，纵轴表示光合作用的增长率，随二氧化碳浓度升高，光合作用增长率升高，CD对应的光合作用的增长率最大，超过D点对应的二氧化碳浓度，光合作用增长率减小，但是光合作用的速率仍然处于增长状态，当达到E点时光合作用的增长率减小至0，光合速率不再增长，此时光合速率最大；分析题图乙可知，①是光反应阶段，进行的场所是叶绿体的类囊体薄膜，②是暗反应阶段，反应场所是叶绿体基质，③有氧呼吸的第一阶段，反应场所是细胞质基质，④是有氧呼吸的第二、第三阶段，反应场所是线粒体；净光合速率=真光合速率-呼吸速率．

解答： 解：（1）分析题图甲可知，CD对应坐标纵轴的数值最大，即光合作用增长率最大；E点是植物光合作用速率最大的点，该点既有光合作用也有有氧呼吸，因此产生ATP的生理过程的光合作用和有氧呼吸，场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体；限制光合作用速率的重要因素是光照强度和温度．
（2）分析题图可知，①过程是光反应阶段，在光反应阶段中水光解产生了还原氢和氧气，因此a是氧气；②是暗反应阶段，该阶段中能量变化是ATP中活跃的化学能转变成储存在有机物中的稳定的化学能．
（3）光合作用产生的氧气中的氧原子来自水，因此若用¹⁸O标记①过程中的H₂O，光合作用会产生¹⁸O标记的氧气，氧气参与有氧呼吸的第三阶段，与还原氢反应生成水，因此在有氧呼吸的第三阶段会产生¹⁸O标记的水，第三阶段产生¹⁸O标记的水可以参与有氧呼吸的第二阶段，与丙酮酸反应产生二氧化碳，因此二氧化碳中可能含有¹⁸O．
（4）在暗处理时，只进行呼吸作用，因此有表格可以看出，在温度为29℃时，重量变化最多，即呼吸作用最强．由于净光合速率=真光合速率-呼吸速率，27℃时小球藻，1h消耗有机物为1mg，光照后与暗处理前重量变化为3mg，这段时间进行了2h的呼吸作用，1h的光合作用，因此净光合速率=3+1=4mg/h；ATP在光反应的过程中产生，在暗反应过程中水解形成ADP和磷酸，因此此时，叶肉细胞的叶绿体中ADP的转移方向是叶绿体基质→类囊体薄膜．
故答案应为：
（1）CD   细胞质基质、线粒体、叶绿体    温度、光照强度
（2）氧气     ATP中活跃的化学能转变成储存在有机物中的稳定的化学能
（3）水、二氧化碳
（4）29℃4   叶绿体基质→类囊体薄膜

点评：本题的知识点是影响光合作用的因素，光合作用过程中光反应与暗反应的物质变化和能量变化、光反应与暗反应之间的关系，有氧呼吸的具体过程和场所，光合作用与呼吸作用的关系，分析题图获取信息是解题的突破口，对于相关知识点的综合理解和应用是解题的关键．