Question

10．为研究植物的光合作用过程及速率，某生物兴趣小组开展了如下实验．图1是番茄光合作用过程图解，图2是在密闭、透明的玻璃小室中培养番茄的幼苗，图3是图2装置在自然环境下，测定并记录夏季一昼夜（零点开始）小室内植物氧气释放速率的变化．

（1）由图1可知，甲、乙分别代表的物质是CO₂、[H]和ATP．要想使叶绿体内A的含量快速下降，可以改变的环境条件是不提供CO₂或增强光照．光反应中O₂的生成发生在类囊体膜内，产生的O₂扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过5层生物膜．
（2）在适宜温度和光照条件下，向图2所示的装置通入¹⁴CO₂．当反应进行到0.5s时，¹⁴C出现在A中；反应进行到5s时，¹⁴C出现在（CH₂O）和B中．该实验是通过控制反应时间（条件）来探究CO₂中碳的转移路径，用到的实验方法为同位素标记法．
（3）将图2所示的装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜（零点开始）小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图3所示曲线．观察装置中液滴的位置，c点时刻的液滴位于起始位置的左侧，液滴移到最右点是在一天中的g（18时）点．在12点之后的下午某时间段内，记录液滴的移动，获得以下数据：

每隔20分钟记录一次数据
…	25	27	31	37	…

该组实验数据是在图3所示曲线的e～f段获得的．
（4）要测定图2装置中植物的呼吸作用强度，请简要叙述实验的设计思路：
①设置如图2一样的装置，将该装置遮光或黑暗处理．
②控制与图2相同的环境条件．
③每隔20分钟记录一次液滴刻度数据．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：
图1中，上半部分表示光反应，下半部分表示暗反应．甲为CO₂，乙为光反应为暗反应提供[H]和ATP．
图2是密闭装置，内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，因此刻度移动表示是氧气的变化量．液滴移到最右边，此时一天中储存氧气最多．
图3中g点表示光合作用与呼吸作用相等，超过该点将消耗氧气，所以g点时储存氧气最多．由数据可知，相同的时间刻度变化越来越小，说明释放的氧气量在减少，对应图3中de段或fg段．

解答 解：（1）由图1可知，甲、乙分别代表的物质是CO₂、[H]和ATP．要想使叶绿体内A（三碳化合物）的含量快速下降，可以改变的环境条件是不提供CO₂或增强光照，即不能产生三碳化合物或使三碳化合物快速被还原．光反应中O₂的生成发生在类囊体膜内，产生的O₂扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜1层，叶绿体膜2层，线粒体膜2层，共5层膜．
（2）在适宜温度和光照条件下，向图2所示的装置通入¹⁴CO₂．当反应进行到0.5s时，¹⁴C出现在C₃中；反应进行到5s时，¹⁴C出现在（CH₂O）中．该实验是通过控制反应时间来探究CO₂中碳原子的转移路径，用到的实验方法为同位素标记法．
（3）由曲线可知，c光合强度与呼吸强度相等，在此点之前，光合强度小于呼吸强度，小室内氧气浓度降低，液滴左移，c点以后，液滴逐渐向右移动，在18（g）时移至最右．分析表格中数据可知，随时间的推移光合速率越来越强，该组实验数据是在图3所示曲线e〜f段测得．
（4）要测定图2装置中植物的呼吸作用强度，实验的设计思路：
①设置如图2一样的装置，将该装置遮光或黑暗处理．
②控制与图2相同的环境条件．
③每隔20分钟记录一次液滴刻度数据．
故答案为：
（1）CO₂ [H]和ATP　不提供CO₂或增强光照　5
（2）反应时间　同位素标记法         
（3）左　g（18时）　e～f
（4）①遮光或黑暗处理　②环境条件

点评 本题考查光合作用和呼吸作用的场所和物质变化，以及影响光合作用的环境因素等相关知识，意在考查考生的识记能力、析图能力和实验设计能力，难度适中．考生要能够识记光合作用和呼吸作用过程中的物质变化，进而判断图1中各过程；并且明确装置中的液滴移动的表示的生理意义，能够运用真光合速率=净光合速率+呼吸速率的关系，对实验进行设计．