Question

5．图甲表示某植物叶肉细胞的部分结构及相关的代谢过程．乙图表示某植物在光照充足的条件下，温度对光合作用和呼吸作用速率的影响．丙图表示在光照条件下改变CO₂的供应，物质A和物质B的浓度变化情况．请据图分析回答：

（1）如果甲图中的叶肉细胞处于2℃的环境中，气体转移基本停止的原因是在此温度下酶的活性很低，光合作用和细胞呼吸均较弱．
（2）乙图中M点表示的生物学意义是光合作用的速率等于呼吸作用的速率（或光合作用的CO₂吸收量等于呼吸作用CO₂产生量或光合作用强度等于呼吸作用强度或有机物积累量为零）．
在M点时，叶绿体内ADP移动的方向是由基粒类囊体薄膜向叶绿体基质移动．
在M点时，可以发生甲图中的哪些过程？a、b（用图中字母表示）．
（3）乙图中在40℃～60℃范围内，随着温度上升，因呼吸作用和光合作用的酶对温度敏感度的不同，而导致催化呼吸作用的酶更耐高温，而催化光合作用的酶对高温更敏感．
（4）丙图显示，在光照下物质A和物质B的浓度很快达到饱和并保持稳定．此时突然中断CO₂的供应，A、B物质的浓度将发生变化．其中，CO₂转化的第一个产物是B（用图中字母表示），固定CO₂的化合物是A（用图中字母表示）．
（5）卡尔文给小球藻悬浮液通入¹⁴CO₂，光照一定时间（从1秒到数分钟）后杀死小球藻，同时提取产物并分析．实验发现，仅仅30秒的时间，CO₂已经转化为许多种类的化合物．想要探究CO₂转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是缩短光照时间，当检测的化合物只有一种时，这个化合物就是第一个产物．

Answer 1

分析 图1表示细胞中线粒体和叶绿体之间进行的气体交换，其中bdf表示氧气，ace表示二氧化碳．
图2表示某植物在光照充足的条件下，温度对光合作用和呼吸作用速率的影响，图中看出M点时光合作用等于呼吸作用，并且光合作用在60℃之前完全停止，说明此时与光合作用有关的酶已失活，而呼吸作用酶更能耐高温．
图3：停止二氧化碳的供应，含量增加的说明是固定CO₂的化合物，含量减少的是CO₂转化的第一个产物．

解答 解：（1）图1表示光合作用和细胞呼吸过程中气体的来源与去向，叶肉细胞在2℃的环境中酶的活性很低，光合作用和细胞呼吸均较弱，气体的产生和消耗很少．
（2）图2中在M点两条曲线相交，表示光合作用的速率等于呼吸作用的速率；在M点时，叶绿体内ATP移动的方向是由基粒类囊体薄膜向叶绿体基质移动；在M点时，叶绿体产生的O₂恰好满足线粒体细胞呼吸的需要，同时线粒体产生的CO₂也恰好满足叶绿体光合作用的需要，所以可以发生甲图中的a、b两过程．
（3）在40℃～60℃范围内，随着温度上升光合作用下降比呼吸作用显著，说明催化光合作用的酶对高温更敏感而催化呼吸作用的酶更耐高温．
（4）停止二氧化碳的供应，含量增加的说明是固定CO₂的化合物，含量减少的是CO₂转化的第一个产物；例如突然中断CO₂的供应直接影响了暗反应CO₂固定过程，该过程减弱导致消耗的C₅减少、生成的也C₃减少；但同时C₃还原过程还未受影响，即C₅的生成量不变、C₃的消耗量也不变；因此此时C₃减少、C₅增多，即A可能表示C₃含量变化、B可能表示C₅含量变化．
（5）在暗反应中C₅固定CO₂生成C₃．卡尔文实验是通过¹⁴C放射性的转移途径来追踪C元素在光合作用中的转化过程，实验中仅仅30秒的时间CO₂已经转化为许多种类的化合物，因此只能缩短光合作用的发生时间，当时间缩短到只能检测到一种化合物时，即为第一个产物．
故答案为：
（1）在此温度下酶的活性很低，光合作用和细胞呼吸均较弱
（2）光合作用的速率等于呼吸作用的速率（或光合作用的CO₂吸收量等于呼吸作用CO₂产生量或光合作用强度等于呼吸作用强度或有机物积累量为零）
由基粒类囊体薄膜向叶绿体基质移动           a、b
（3）催化呼吸作用的酶更耐高温，而催化光合作用的酶对高温更敏感
（4）B    A
（5）缩短光照时间，当检测的化合物只有一种时，这个化合物就是第一个产物

点评 本题以生理过程示意图和坐标曲线图为载体，主要考查光合作用的过程、影响光合作用的因素以及光合作用和细胞呼吸间的关系，属于考纲综合应用层次，意在考查考生的识图能力和理解能力，具有一定的难度．