Question

16．在适宜温度和一定光照条件下，研究不同浓度的蔗糖对培养4周后某试管苗相关指标的影响，结果见表．请回答下列问题：

品种	蔗糖浓度	叶绿素（μg•g-1）	类胡萝卜素（μg•g-1）	总叶面积（cm2）	总光合速率（μmL•m-2•s-1）	呼吸速率（μL•m-2•s-1）
张 良 姜	487.70	48.73	42.80	42.80	1.35	0.50
	553.68	62.67	58.03	58.03	1.29	0.66
	655.02	83.31	60.78	60.78	1.16	1.10

（1）据表分析，随蔗糖浓度的增加，呼吸速率加快，[H]由细胞质基质和线粒体基质（场所）转运到线粒体内膜上与O₂结合的速率加快．
（2）其他条件均适宜时，在一定范围内，随着温度上升，该植物细胞呼吸和光合作用的速率变化不同，其最可能的原因是催化细胞呼吸的酶与催化光合作用的酶对温度的敏感度不同．温度会影响光合作用的光反应和暗反应阶段．
（3）如果向培养该植物的温室内通入¹⁴CO₂，光照一定时间（数分钟）后杀死该植物，同时提取产物并分析．实验发现，短时间内CO₂就已经转化为许多种类的化合物．如果要探究CO₂转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是逐渐缩短光照时间，当只检测到一种含¹⁴C的转化物时，该物质即是C0₂转化成的第一个产物．

Answer 1

分析 1、由题意知，该实验的目的是研究不同浓度的蔗糖对培养4周后某试管苗光合色素的含量、总叶面积、总光合速率、呼吸速率的影响，实验的自变量是不同浓度的蔗糖溶液，因变量是叶绿素和类胡萝卜素的含量、叶面积、总光合速率、呼吸速率，温度和光照强度是无关变量，无关变量应保持一致且适宜．
2、由表格信息可知，随着蔗糖浓度增大，叶绿素、类胡萝卜素、总叶面积逐渐增大，总光合速率逐渐减小，呼吸速率逐渐增大．
3、光合作用过程分为光反应和暗反应两个过程，光反应是在光照条件下，水光解产生氧气、还原氢，同时合成ATP，暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原，二氧化碳固定是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物还原是三碳化合物被光反应产生的还原氢还原形成有机物和五碳化合物，光反应为暗反应提供还原氢和ATP．
4、酶活性受温度影响，不同酶的最适宜温度不同，温度通过影响酶活性而影响酶促反应的速率．

解答 解：（1）有氧呼吸包括三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，发生在细胞质基质中，第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，发生在线粒体基质中，第三阶段是还原氢与氧气结合形成水，发生在线粒体内膜上，因此有氧呼吸产生还原氢是由有氧呼吸第一、第二阶段产生的，分别发生在细胞质基质、线粒体基质中．
（2）由于催化光合作用和细胞呼吸的酶对温度的敏感性不同，因此其他条件均适宜时，在一定范围内，随着温度上升，植物细胞呼吸和光合作用的速率变化可能不同；光合作用的光反应和暗反应都需要酶的催化，因此温度通过影响光反应和暗反应酶的活性而影响光合作用．
（3）暗反应中碳循环是二氧化碳→三碳化合物→有机物，如果向培养该植物的温室内通入¹⁴CO₂，光照一定时间（数分钟）后杀死该植物，同时提取产物并分析．实验发现，短时间内CO₂就已经转化为许多种类的化合物，说明含有放射性二氧化碳已经形成多种中间产物、最终有机物，可以通过逐渐缩短光照时间，当只检测到一种含¹⁴C的转化物时，该物质即是C0₂转化成的第一个产物．
故答案为：
（1）细胞质基质和线粒体基质
（2）催化细胞呼吸的酶与催化光合作用的酶对温度的敏感度不同      光反应和暗反应
（3）逐渐缩短光照时间，当只检测到一种含¹⁴C的转化物时，该物质即是C0₂转化成的第一个产物

点评 本题旨在考查学生理解并掌握有氧呼吸、光合作用的物质变化过程和场所，温度对光合作用和细胞呼吸的影响及机理，把握知识的内在联系，形成知识网络，并利用相关信息进行推理、解答问题，根据题干信息提出实验设计的思路或方法．