Question

某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验，结合所给材料，回答相关问题．

实验-：
（1）探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如甲图所示．与M点相比，N点限制单株光合作用强度的外界因素是

 

、

 

．实验还发现，不仅单株番茄光合作用强度与种植密度成负相关，番茄植株的生长也与种植密度成负相关．番茄生长的调节方式是

 

，与番茄果实发育关系最密切的是

 

，环境温度降低时，该物质运输速度会

 

．
实验二：
（2）测量种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO₂含量变化，结果如乙图所示．B→C时间段，叶绿体内ADP的移动方向是

 

，叶绿体内C₃含量将

 

．图中表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是

 

．
实验三：
（3）采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片如图甲的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移．在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm2?h）．
实验步骤如下：
①请设计一张表格用于记录实验数据．（假设实验选定叶片数目为3）
②若M=MB-MA，则M表示

 

．
实验四：
（4）在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定番茄叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系（如图一），细胞呼吸与环境中O₂浓度关系（如图二）．

①图一中，影响a点上下移动的主要外界因素是

 

；b点所示条件下，该植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位是

 

．
②图二中细胞呼吸的有关曲线需在什么条件下测得？

 

；当O₂浓度为5%时，细胞呼吸的方式为

 

；若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于

 

%．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化,细胞呼吸的过程和意义

专题：

分析：分析甲图：图甲表示种植密度对单株植物光合作用的影响．合理密植有利于植物合理的利用光照，并能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳．
分析乙图：图乙为种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO₂含量变化．图中AB段和DE段，呼吸速率大于光合速率，所以大棚内CO₂含量逐渐升高；BD段，光合速率大于呼吸速率，因此大棚内CO₂含量逐渐降低；B点和D点，光合速率等于呼吸速率．
分析丙图：图丙表示采用“半叶法”测定番茄叶片的光合作用强度．相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行．
分析图一：图一表示在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定番茄叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系．a点时，光合强度为0，此时植物细胞只进行呼吸作用；ab段，呼吸作用强度大于光合作用强度；b点时，呼吸作用强度等于光合作用强度；b点之后，呼吸作用强度小于光合作用强度．
分析图二：图二表示细胞呼吸与环境中O₂浓度关系．实线表示有氧呼吸强度与环境中O₂浓度关系，虚线表示总的细胞呼吸强度与环境中O₂浓度关系．

解答： 解：（1）甲图中，合理密植有利于植物合理的利用光照，同时能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳，N点与M点相比较，N点的种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照减弱，同时也会导致植物周围环境中的二氧化碳浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低．因此与M点相比，N点限制单株光合作用强度的外界因素是光照强度、CO₂浓度．实验还发现，不仅单株番茄光合作用强度与种植密度成负相关，番茄植株的生长也与种植密度成负相关．番茄生长的调节方式是激素调节，与番茄果实发育关系最密切的是生长素，环境温度降低时，该物质运输速度会减慢．
（2）乙图中，B→C时间段，细胞进行光合作用，光反应消耗ADP，暗反应产生ADP，故叶绿体内ADP的移动方向是由叶绿体基质向类囊体片层．B→C时间段，CO₂浓度降低，CO₂被C₅固定形成C₃的量减少，而C₃的还原过程不变，故叶绿体内C₃含量将减少．B、D两点时，曲线的斜率为0，即二氧化碳浓度不变，此时光合作用和呼吸作用强度相等．
（3）②（图丙）采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移，相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行，故B叶片进行的生理活动状况相当于乙图中曲线的BD段，实验开始时两者的起始质量相同（可设为a），则两者的重量差M=MB-MA=（a+6小时内光合作用合成量-6小时内细胞呼吸消耗量）-（a-6小时内细胞呼吸消耗量）=6小时内光合作用合成量．若M=MB-MA，则M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量．
（4）①a点时，光照强度为0，只进行细胞呼吸，故影响其大小的主要外界因素为温度，b点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质．
②由于光合作用也能吸收和释放气体，因此图二中细胞呼吸的有关曲线需在黑暗条件下测得；由图二可知，当O₂浓度为5%时，总的呼吸强度大于有氧呼吸强度，因此细胞呼吸的方式为无氧呼吸和有氧呼吸；由图二可知，氧气浓度达到15%时细胞呼吸速率达到最大值，若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于15%．
故答案为：
（1）光照强度    　CO₂浓度　    激素调节   　 生长素    　减慢
（2）由叶绿体基质向类囊体片层   　减少　      B、D
（3）①

叶片编号	MA	MB
1
2
3
平均值

②B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
（4）①温度       细胞质基质、线粒体、叶绿体
②黑暗（或无光、遮光）      无氧呼吸和有氧呼吸       15

点评：本题以实验为背景，以坐标曲线为载体，考查影响光合作用的因素及光合作用和细胞呼吸的综合计算，要求考生识记光合作用和细胞呼吸的过程，掌握影响光合作用速率的因素，能准确判断曲线图中各点或各区段的含义，能分析题图提取有效信息答题．光合作用和呼吸作用过程是考查的重点和难点．光合作用合成有机物，而呼吸作用分解有机物．光合作用为呼吸作用提供有机物和氧气，呼吸作用为光合作用提供二氧化碳和水．净光合作用速率=真光合作用速率-呼吸作用速率．