Question

19．研究者用儀器檢測(cè)擬南芥葉片在光-暗轉(zhuǎn)換條件下CO₂吸收量的變化，每2s記錄一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖甲中以點(diǎn)的形式呈現(xiàn)，如圖乙為擬南芥幼苗的光合速率、呼吸速率隨溫度變化的曲線圖，請(qǐng)分析回答相關(guān)問(wèn)題．

（1）擬南芥葉片細(xì)胞內(nèi)通過(guò)光合作用固定CO₂的細(xì)胞器是葉綠體．光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物主要以蔗糖的形式運(yùn)輸至種子．種子細(xì)胞內(nèi)的蔗糖濃度比細(xì)胞外高，說(shuō)明種子細(xì)胞吸收蔗糖的跨（穿）膜運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸．
（2）圖中顯示，擬南芥葉片在照光條件下，CO₂吸收量在0.2～0.6μmol•m^-2•s^-1范圍內(nèi)，在300s時(shí)CO₂釋放達(dá)到2.2μmol•m^-2•s^-1．由此得出，葉片的總（真正）光合速率大約是2.4～2.8μmol CO₂•m^-2•s^-1．（本小題所填數(shù)值保留到小數(shù)點(diǎn)后一位）
（3）該植物光反應(yīng)的產(chǎn)物中，被暗反應(yīng)利用的物質(zhì)是ATP[H]．A點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞中O₂的移動(dòng)方向是部分?jǐn)U散到線粒體，部分?jǐn)U散出細(xì)胞．研究者用含¹⁸O的葡萄糖追蹤根細(xì)胞有氧呼吸中的氧原子，其轉(zhuǎn)移途徑是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳．
（4）據(jù)圖分析，溫室栽培該植物，為獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)控制的最低溫度為20℃，圖中B、D點(diǎn)光合作用制造的有機(jī)物是呼吸作用消耗有機(jī)物的兩倍．
（5）為證明葉片在光下呼吸產(chǎn)生的CO₂中的碳元素一部分來(lái)自葉綠體中的五碳化合物，可利用14_C同位素示蹤技術(shù)進(jìn)行研究．

Answer 1

分析 光合作用可以分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段．光反應(yīng)階段主要發(fā)生水的光解，生成氧氣、[H]和ATP，其中[H]和ATP 可以參與暗反應(yīng)．植物通過(guò)呼吸作用消耗有機(jī)物實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向熱能和ATP的轉(zhuǎn)變．據(jù)圖分析，擬南芥在光照條件下二氧化碳的吸收達(dá)到最大值，黑暗條件下，二氧化碳的釋放量逐漸減少并趨于穩(wěn)定．

解答 解：（1）固定二氧化碳的細(xì)胞器是葉綠體．種子細(xì)胞內(nèi)的蔗糖濃度比細(xì)胞外高，說(shuō)明種子細(xì)胞吸收蔗糖的跨（穿）膜運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸．
（2）據(jù)圖分析，擬南芥葉片在照光條件下進(jìn)行光合作用，CO₂吸收量在0.2～0.6μmol•m^-2•s^-1范圍內(nèi)，在300s時(shí)擬南芥只進(jìn)行呼吸作用，所以CO₂釋放量達(dá)到2.2μmol•m^-2•s^-1．真正的光合作用速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率=（0.2～0.6）+2.2=2.4～2.8μmolCO₂•m^-2•s^-1．
（3）擬南芥葉肉細(xì)胞利用光能將水光解為氧氣、[H]和ATP，其中[H]和ATP 可以參與暗反應(yīng)．A點(diǎn)時(shí)植物的光合作用等于呼吸作用，但葉肉細(xì)胞的光合作用要大于呼吸作用，故葉肉細(xì)胞中O₂的移動(dòng)方向是部分?jǐn)U散到線粒體，部分?jǐn)U散出細(xì)胞．用含¹⁸O的葡萄糖追蹤根細(xì)胞有氧呼吸中的氧原子，根據(jù)有氧呼吸的過(guò)程可知，其轉(zhuǎn)移途徑是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳．
（4）溫室栽培該植物，為獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，圖乙中20℃時(shí)二氧化碳的吸收量與有氧呼吸的耗氧量的差值最大，有機(jī)物積累最多，故應(yīng)控制的最低溫度為20℃．據(jù)圖分析，圖中B、D點(diǎn)是兩曲線的交點(diǎn)，光合作用制造的有機(jī)物是呼吸作用消耗有機(jī)物的兩倍．
（5）為證明葉片在光下呼吸產(chǎn)生的CO₂中的碳元素的來(lái)源與去向可以采用14_C同位素示蹤技術(shù)進(jìn)行研究．
故答案為：
（1）葉綠體    主動(dòng)運(yùn)輸    
（2）0.2～0.6      2.4～2.8
（3）ATP[H]部分?jǐn)U散到線粒體，部分?jǐn)U散出細(xì)胞   葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳   
（4）20    B、D    
（5）14_C同位素示蹤

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖示主要考查光合作用的過(guò)程與呼吸作用的過(guò)程，意在提高學(xué)生的識(shí)圖判斷和分析作答及對(duì)真正的光合作用速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率的理解與運(yùn)用．