Question

7．如图为测定植物光合速率的简易实验装置，装置中的NaHCO₃溶液可维持瓶内的CO₂浓度．取6套同样的装置，分别置于温度适宜、不同的光照条件下，24小时后测定各组装置中的氧含量（测得初始氧含量为20mg/L），记录数据如下：

光照强度（Klx）	0	1.5	3.0	4.5	6.0	7.5
氧含量（mg/L）	8	16	32	48	56	56

（1）已知光合作用过程中水的光解发生在叶绿体的类囊体腔内．当叶肉细胞产生的氧气被细胞消耗时，氧气分子至少需穿过5层生物膜．叶绿体中ADP的移动方向是叶绿体基质→类囊体（或基粒）．
（2）当光照强度大于6.0klx时，限制光合作用的环境因素最可能是CO₂浓度（或NaHCO₃溶液的浓度）；若已排除环境因素的限制，则限制因素最可能是内因（或色素、酶等）．
（3）装置中植物呼吸消耗氧气的速率为12mg/（L•d）．当光照强度为1.5klx时，植物光合作用产生的氧气量为8mg/（L•d）．若光照和黑暗均为12h，则光照强度至少为3.0klx时，该植物的产氧量才能维持正常生长耗氧所需．
（4）为排除气压和温度等因素对气体膨胀的影响，需要设置的对照实验装置为用同样的已死亡的植株替换原装置中的绿色植物．

Answer 1

分析 本题考查的知识点是光合作用与呼吸作用的关系，影响光合作用强度的内因和外因，先回忆相关知识点，然后结合题干信息进行解答
1、光合作用是将二氧化碳和水合成有机物、释放氧气，同时储存能量过程，呼吸作用是细胞吸收氧气分解有机物产生二氧化碳和水，同时释放能量的过程，植物实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度．
2、影响光合作用的外因是光照强度、二氧化碳浓度、温度、矿质元素等，内因是光合色素的量、酶的活性（数量）、C₅的量等；影响呼吸作用的外界因素主要是温度、氧气浓度等．

解答 解：（1）叶绿体类囊体膜是单层膜，如果光合作用过程中水的光解发生在叶绿体的类囊体腔内，水光解产生的氧气被同一个叶肉细胞消耗要穿过叶绿体的类囊体膜、叶绿体内膜、外膜、线粒体外膜、内膜共5层生物膜；叶绿体的类囊体进行光反应阶段利用ADP和Pi合成ATP，叶绿体的基质中进行暗反应阶段消耗ATP水解形成ADP和Pi时释放的能量，因此叶绿体中ADP的移动方向是叶绿体基质→类囊体（或基粒）．
（2）分析表格数据可知，光照强度大于6kLx时，光照强度增加光合作用强度不再增强，说明此时限制光合作用强度的因素不再是光照强度，此时限制光合作用强度的环境因素可能是二氧化碳浓度等，若已排除环境因素的限制，则限制因素最可能是色素、酶的数量等内因．
（3）由题意知，装置中的初始氧含量为20mg/L，光照强度为0的实验装置经过24小时，氧气浓度变为8mg/L，因此装置中植物呼吸消耗氧气的速率为12mg/（L•d）；当光照强度为1.5klx时，经过24小时，氧气浓度变成了16mg/L，因此；植物光合作用产生的氧气量为16-（20-12）=8mg/（L•d）；由于细胞呼吸强度是12mg/（L•d），若光照和黑暗均为12h，该植物的产氧量能维持正常生长耗氧所需时净光合作用产氧量应该是大于或等于12mg/（L•d），即实际光合作用强度应该大于或等于24mg/（L•d），表格中光照强度3.0时，实际光合作用强度是32-（20-8）=24mg/（L•d）．
（4）为排除气压和温度等因素对气体膨胀的影响，需要设置的对照实验装置为用同样的已死亡的植株替换原装置中的绿色植物，对气压和温度等因素对气体膨胀的影响进矫正．
故答案为：
（1）5      叶绿体基质→类囊体（或基粒）
（2）CO₂浓度（或NaHCO₃溶液的浓度）        内因（或色素、酶等）
（3）12       8        3.0
（4）用同样的已死亡的植株替换原装置中的绿色植物

点评 本题旨在考查学生分析和处理实验数据的能力，理解光合作用与呼吸作用的关系、影响光合作用与呼吸作用的因素等知识要点，把握找知识的内在联系形成知识网络的能力，利用实验数据获取信息综合解答问题的能力．