Question

某轉(zhuǎn)基因作物有很強的光合作用能力．某中學(xué)生物興趣小組在暑假開展了對該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強度測試的研究課題，設(shè)計了如下裝置．請你利用下列裝置完成光合作用強度的測試實驗，并分析回答有關(guān)問題：

Ⅰ．實驗步驟
（1）先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟是：
①甲、乙兩裝置的D中都放入

 

，裝置乙作對照．
②將裝置甲、乙的玻璃鐘罩

 

處理，放在溫度等相同的環(huán)境中．
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度．
（2）測定植物的凈光合作用強度，方法步驟是：
①甲、乙兩裝置D中放入

 

．
②把裝置甲、乙放在

 

．
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度．
（3）實驗操作30分鐘后，請在下表中記錄甲裝置紅墨水滴移動情況：

		實驗30分鐘后紅墨水滴移動情況
測定植物 呼吸作用強度	甲裝置	（填左或右移）1.5cm
	乙裝置	右移0.5cm
測定植物凈 光合作用強度	甲裝置	（填左或右移）4.5cm
	乙裝置	右移0.5cm

Ⅱ．實驗分析：
假設(shè)紅墨水滴每移動1cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1g．那么該植物的呼吸作用速率是

 

g/h；白天光照15h，一晝夜葡萄糖的積累量是

 

g．（不考慮晝夜溫差影響） 
III．正常進行光合作用的葉片，若突然停止供給CO₂，請在下圖中繪出葉綠體中NADPH（[H]）含量在短時間內(nèi)的變化曲線．

IV．某生物興趣小組以該轉(zhuǎn)基因作物實驗材料，研究不同條件下光合作用速率和呼吸作用速率，繪制了如甲、乙、丙、丁所示的四幅圖．除哪幅圖外，其余三幅圖中“a”點都可表示光合作用速率與呼吸作用速率相等

 

Answer 1

考點：細胞呼吸的過程和意義,影響光合作用速率的環(huán)境因素

專題：

分析：凈光合作用（表現(xiàn)光合作用）=實際光合作用-呼吸作用，所以要測定實際光合作用量要先測定呼吸作用．呼吸作用過程消耗氧氣釋放二氧化碳，所以氧氣和二氧化碳量的變化都可以作為衡量呼吸強度的指標．根據(jù)題干中的裝置圖可以知道，該實驗是以耗氧量作為衡量指標的．所以實驗過程中就要用NaOH吸收二氧化碳以測定耗氧量．而測定呼吸強度要避免光合作用，所以要在黑暗中進行，即要做遮光處理．測定出呼吸強度后測定表觀光合作用．光合作用消耗二氧化碳釋放氧氣，所以實驗中要有提供二氧化碳的裝置，即在D中盛有碳酸氫鈉．通過測定氧氣的釋放量來測定表觀光合作用．最后根據(jù)上面的公式可計算實際光合作用量．
一般在曲線中光補償點時，光合作用吸收的二氧化碳和呼吸作用釋放的二氧化碳量相等，表示此時的光合速率等于呼吸速率．甲圖中，光照下二氧化碳的吸收量為光合作用二氧化碳的凈吸收量，該值表示的凈光合作用量．

解答： 解：Ⅰ（1）要測光合作用強度必須先測呼吸作用強度，在測呼吸作用強度時一定要將實驗裝置置于黑暗條件下，使植物只進行呼吸作用．用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO₂，植物呼吸作用消耗一定量O₂，釋放等量CO₂，而CO₂被NaOH溶液吸收，根據(jù)玻璃鐘罩內(nèi)氧氣體積的減少量即可測呼吸作用強度．
（2）凈光合作用強度的測試實驗要滿足光合作用的條件：充足的光照、一定濃度的CO₂（由NaHCO₃溶液提供），光合作用過程中消耗一定量CO₂，釋放等量O₂，而CO₂由NaHCO₃溶液提供，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O₂釋放量的影響，而不受CO₂氣體減少量的影響．
（3）根據(jù)以上裝置可得，在測定呼吸作用速率時，裝置中氣體量主要是氧氣的消耗，因此甲裝置中液滴左移；在測定凈光合速率時，由于二氧化碳維持相對穩(wěn)定，氣體變化主要是光合作用氧氣的凈釋放，因此液滴右移．
Ⅱ．對照裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素（如溫度變化等）對實驗影響的結(jié)果，實驗裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O₂量等于玻璃鐘罩內(nèi)氧氣體積的改變量，即1.5+0.5=2（g/半小時）；根據(jù)凈光合作用的測定值是4.5-0.5=4（g/半小時），白天光照15小時的凈光合作用量是（4×2）×15=120（g），一晝夜葡萄糖的積累量是15小時光合作用實際量減去24小時呼吸作用消耗量，等同于15小時的凈光合作用量減去9小時的呼吸作用消耗量，即8×15-4×9=84（g）．
III．正常進行光合作用的葉片，二氧化碳用于暗反應(yīng)中二氧化碳的固定，若突然停止供給CO₂，暗反應(yīng)中三碳化合物將減少，消耗的NADPH（[H]）也減少；而此時光反應(yīng)仍在進行，因此NADPH（[H]）會逐漸增多．
IV．A、甲圖中a點的含義是二氧化碳的吸收量等于釋放量，表示凈光合作用速率等于呼吸作用速率，此時光合作用速率大于呼吸作用速率，A錯誤；
B、乙圖中a點后二氧化碳的含量降低，說明光合作用速率大于呼吸作用速率，故a點含義是光合作用速率等于光合作用速率，B正確；
C、丙圖根據(jù)圖中的曲線的含義可知，a點代表光合作用速率等于呼吸作用速率，C正確；
D、丁圖中，a點二氧化碳的吸收量為0，說明此時的光合作用速率等于呼吸作用速率，D正確．
故答案為：
Ⅰ（1）①NaOH溶液�、谡诠狻�
（2）①NaHCO₃溶液，（裝置乙作對照）�、诠庹粘渥恪�溫度相同的環(huán)境中　
（3）左　右
Ⅱ、4　84
III、見圖
IV、A

點評：本題難度適中，主要考查環(huán)境因素影響光合作用強度以及光合作用和呼吸作用的關(guān)系，要求考生具有較強的曲線分析能力，從題中獲取信息的能力，在分析圖解時關(guān)鍵找到二氧化碳凈釋放為0的點．