Question

2．图1表示光合作用过程概要的模式图．其中，①～④表示化学反应，A～F代表物质．图2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值和温度时，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：

（1）写出物质E的名称ATP，利用³H₂O标记的水分子培养绿藻，则在绿藻内发现除了水之外含有放射性的物质有DF（填图Ⅰ中字母）．据图2分析，该绿藻细胞的呼吸速率为2.5umol/min．
（2）在图2中乙处光照开始后，溶解氧浓度稍有增加，6min后不再增加而稳定，原因是光照后容器中CO₂减少，光合作用速率下降，第6min后光合作用速率等于（填“大于”、“小于”或“等于”）呼吸作用速率．
（3）若在图2中丁处加入使光反应停止的试剂，则正确表示溶解氧变化的曲线是a～g中的e．
（4）若在图2中丁处给予一定的条件，使溶解氧的变化如图中的b，预计1小时后，实际产生的氧气量为750umol．若绿藻在特定条件下的光合速率为图2中的c，且呼吸速率与图2所示一致，则在该条件下每天光照至少8 h绿藻才能正常生长．
（5）取20克绿藻细胞均分为A、B两组，将A组绿藻的叶绿体分离开来，在离体条件下培养测定其光合作用吸收CO₂的速率为88mg/h，B组绿藻在黑暗条件下测定其吸收O₂的速率32mg/h．理论上，10克绿藻细胞光合作用能产生有机物60mg/h（以葡萄糖表示）；放出氧气32mg/h．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：图1中：①光能的吸收，②水的光解，③光合磷酸化过程，④暗反应，A是水，B是氧气，C是CO₂，D是[H]，E是ATP，F是糖类．
图2中：在一定的pH值和温度时，不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化．光照之前只进行呼吸作用，只需根据氧气吸收的总量比时间即可计算出呼吸速率．光照影响光合作用的光反应过程，它能促进ATP的生成和水的光解．在丙处添加CO₂时，要考虑到二氧化碳影响的是光合作用的暗反应中的二氧化碳的固定．丁点以后，若曲线不变，则表示光合作用等于呼吸作用强度；若曲线上升，则表示光合作用大于呼吸作用强度；如果曲线下降，则表示光合作用小于呼吸作用或只进行呼吸作用．

解答 解：（1）由图可知①应是色素吸收光能，②是水的光解，③是ADP形成ATP的过程，④是光合作用的暗反应，物质D是水的光解形成的，并且要参与暗反应，所以是[H]．所以在绿藻内发现除了水之外含有放射性的物质有DF．由图2可知在黑暗处4分钟内消耗的氧气量为210-200umol，则每分钟是10÷4=2.5umol/min．
（2）因为是在密闭的容器内，限制光合作用速率的不只是光照强度还有二氧化碳，在光照开始时，光合作用速率大于呼吸作用速率，氧气释放，氧浓度稍有增加，但一段时间后，容器中CO₂减少，光合作用速率下降，最后光合作用速率与呼吸作用速率相等，氧气不再释放，氧浓度不再增加．
（3）如果在丁处加入光反应停止剂，那么氧气的产生量会下降，根据第（2）问计算的呼吸速率应是曲线e（野可以根据曲线的斜率看，e的斜率和0～4分钟的斜率一样）．
（4）实际产生的氧气量应是净氧气量和呼吸作用消耗的氧气量，由图可知每分钟的净氧气产生量是（290-260）÷（12-9）=10，由第（2）问可知呼吸作用消耗的氧气量是每分钟2.5，故产生的氧气量是每分钟12.5，在1h内共产生12.5×60=750．图2中的曲线c说明绿藻细胞的净光合速率为（280-260）÷（13-9）=5μmol/min，实际光合速率为7.5μmol/min，光合作用1h产生的氧气量为450μmol，而呼吸作用一天（24h）消耗的氧气量为3600μmol，因此每天光照至少要8h绿藻才能正常生长．
（5）将A组绿藻的叶绿体分离开来，在离体条件下培养测定其光合作用吸收CO₂的速率为88mg/h，为实际光合作用速率．根据光合作用反应式6CO₂+12H₂O$→_{叶绿体}^{光能}$C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O可知：吸收CO₂的速率为88mg/h，则合成的葡萄糖的速率为（180×88）÷264=60mg/h，产生氧气的速率为（192×88）÷264=64mg/h．又B组绿藻在黑暗条件下测定其吸收O₂的速率32mg/h，所以10克绿藻细胞光合作用能产生有机物60mg/h，放出氧气64-32=32mg/h．
故答案为：
（1）ATP     DF     2.5    
（2）CO₂ 等于   
（3）e    
（4）750  8     
（5）60  32

点评 本题考查了影响光合作用和呼吸作用的环境因素，意在考查考生能从题目所给的图形中获取有效信息的能力；理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力．