Question

12．某同学用导管把图示若干透明装置连接成一个密闭的循环系统（箭头表示气流的方向），进行有关实验探究．请你根据所给条件，分析可能的现象或结论．

（1）乙叶片在结构上的主要特点是维管束细胞外具有“花环型”结构．
（2）将乙和丙装置连接，一天中有18小时给予充足的光照，4小时黑暗，一段时间后该植物死亡；说明CO₂是影响植物生长的重要的生态因素．
（3）将甲、乙装置相连，若光照和黑暗各12小时，一周后能正常生长的是乙，原因是C₄植物能利用低浓度的CO₂，若用C¹⁴标记C₃植物中的光合产物，则在C₄植物的呼吸产物中可发现C¹⁴，写出C¹⁴所经过的主要结构途径：C₃植物线粒体-C₄植物叶肉细胞叶绿体-C₄植物维管束鞘细胞叶绿体-C₄植物线粒体．
（4）若利用甲、丙装置探究光照强度对植物光合作用的影响，必须对装置所作的改变是丙装置中NaOH换成NaHCO₃，可通过测量和计算A、B处单位时间内CO₂浓度或O₂浓度的变化量作为量化指标．

Answer 1

分析 据图分析：甲中的植物是C₃植物，乙中的植物是C4植物，丙中的烧杯中的氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳．C₃植物和C₄植物的区别主要看其在光合作用中二氧化碳固定后的最初产物，如果受体是1-5二磷酸核酮糖（RuBP），则二氧化碳结合后生成3碳化合物3-磷酸甘油酸，这样进行光合作用的植物就是C₃植物，大部分植物都是C₃植物；如果受体是磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），则二氧化碳结合后生成的是4碳化合物草酰乙酸，这样进行光合作用的植物就是C₄植物，主要是一些热带植物，如玉米、甘蔗等．
两者的叶片结构也有很大差别．C₃植物叶维管束鞘细胞不发达，而C₄植物维管束鞘细胞则比较发达，因C₄植物的暗反应在其中进行．另外C₄植物光呼吸也比C₃植物小得多．

解答 解：（1）乙中的植物是C₄植物，其叶片结构上的主要特点是维管束细胞外具有“花环型”结构．
（2）乙和丙装置连接，一天中有18小时给予充足的光照，4小时黑暗，一方面二氧化碳被光合作用消耗，另一方面呼吸作用产生的二氧化碳被丙中的氢氧化铜吸收，所以一段时间后该植物死亡，原因是二氧化碳是乙植物生长的重要的生态因素．
（3）将甲、乙装置相连，若光照和黑暗各12小时，由于乙植物是C₄植物，能利用低浓度的 CO₂，一周后能正常生长．用C¹⁴标记C3植物中的光合产物，其呼吸作用产生的二氧化碳含有C¹⁴标记，所以其经过的主要结构途径为C₃植物线粒体-C₄植物叶肉细胞叶绿体-C₄植物维管束鞘细胞叶绿体-C₄植物线粒体．
（4）利用甲、丙装置探究光照强度对植物光合作用的影响，自变量是光照强度，所以必须对装置所作的改变是丙装置中NaOH换成NaHCO₃．因变量为光合作用数量或强度，可以用A、B处单位时间内CO₂浓度或O₂浓度的变化量作为测量指标．
故答案为：
（1）维管束细胞外具有“花环型”结构  
（2）死亡  CO₂
（3）乙    C₄植物能利用低浓度的CO₂ C₃植物线粒体-C₄植物叶肉细胞叶绿体-C₄植物维管束鞘细胞叶绿体-C₄植物线粒体   
（4）丙装置中NaOH换成NaHCO₃    CO₂浓度或O₂浓度

点评 本题主要考查C₃植物和C₄植物在光合作用过程中的异同，意在强化学生对光合作用的过程的理解与运用，试题难度中等．