Question

1．太阳能是几乎所有生命系统中的能量的最终源头．外界能量输入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应．甲图是某高等生物细胞内发生的生理过程，其中1、2、3、4、5表示生理过程，A、B、C、D表示化学物质．根据你对生理过程的理解，请回答下列问题：

（1）甲图中在生物膜上发生的生理过程有3和4（用图中数字表示），CO₂由2过程产生到5过程利用，至少穿过4层生物膜．
（2）有氧呼吸过程包括三个阶段，在图中可以用1、2、3（用图中数字表示）表示，A表示丙酮酸（或C₃H₄O₃），C表示ADP和Pi．
（3）从乙图中可以看出，光合作用速率最大时的温度为30℃．在15℃时，光合作用速率为呼吸作用速率的3.5倍．假设每天光照12小时，最有利于植物生长的温度是20℃．
（4）已经知道植物的种子的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关．为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料用具设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论．
I．材料用具：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等．
II．实验课题：探究光的有无对该种子萌发的影响．
III．方法步骤：①向培养皿中倒入适量的水，将等量（表面消毒过的）种子分别放入甲、乙两组培养皿中．
②将甲组置于有光照的环境中，乙组置于黑暗环境中．使两组所处温度、水分、空气状况相同且适宜的条件下培养．
③一段时间后统计两组种子的萌发率（发芽率），并分析其差异程度．
IV．预测实验结果并对实验结果进行分析（略）

Answer 1

分析 分析图1，①代表有氧呼吸第一阶段，②代表有氧呼吸第二阶段，③代表有氧呼吸第三阶段，④代表光反应，⑤代表暗反应；A代表丙酮酸，B表示[H]，C代表ADP，D代表[H]和ATP．分析图2，光照条件下二氧化碳的吸收量代表净光合作用量，黑暗条件下二氧化碳的释放量代表呼吸作用量．

解答 解：（1）甲图中①表示有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中；②表示有氧呼吸的第二阶段，发生线粒体基质中；③表示有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上；④表示光反应，发生在叶绿体类囊体膜上；⑤表示暗反应，发生在叶绿体基质中，可见，其中③和④过程发生在生物膜上．CO₂由②过程产生到⑤过程利用，至少要穿过4层膜（双层线粒体膜+双层叶绿体膜）．
（2）由以上分析可知，有氧呼吸过程包括三个阶段，在图中可以用1、2、3表示，其中A表示丙酮酸（或C₃H₄O₃），C表示ADP和Pi．
（3）乙图中，黑暗中释放CO₂的量表示呼吸速率，光照下吸收CO₂的量代表净光合速率，而光合速率=呼吸速率+净光合速率．从乙图中可以看出，光合作用速率最大时的温度为30℃．在15℃时，呼吸作用速率为1，净光合速率为2.5，则光合作用速率=呼吸速率+净光合速率=3.5，因此光合速率为呼吸作用速率的3.5倍．假设每天光照12小时，则一天中植物有机物的积累量=白天12小时的净光合速率-夜间12小时的呼吸速率，代入图中数据可知，最有利于植物生长的温度是20℃．
（4）由实验目的可得实验课题，即探究光的有无对该种子萌发的影响，故实验自变量为有无光照，因变量为种子的萌发率，而无关变量要保持相同且适宜．故可得实验步骤为：①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中．②将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同．③一段时间后统计两组种子的萌发率（发芽率），并分析其差异程度．
故答案为：
（1）3和4     4层       
（2）1、2、3     丙酮酸（或C₃H₄O₃）     ADP和Pi
（3）30    3.5    20    
（4）II．探究光的有无对该种子萌发的影响
 III．①等量（表面消毒过的）种子    ②相同且适宜  ③萌发率（发芽率）

点评 本题考查光合作用和呼吸作用的相关知识，解答本题首先要熟悉图中表示的各种生命活动的详细过程；其次，据图写出各字母（或数字）代表的物质（或生理过程）的名称；第三，要善于将所学过的知识进行整合，弄清楚它们之间的联系与区别．