Question

为探究大气CO₂浓度上升及紫外线（UV）辐射强度增加对农业生产的影响，研究人员人工模拟一定量的UV辐射和加倍的CO₂ 浓度处理番茄幼苗，直至果实成熟，测定了番茄株高及光合作用相关生理指标，结果见下表．请分析回答：

分组及实验处理		株高（cm）			叶绿素含量（mg?g-1）			光合速率（μmol?m-2?s?1）
		15天	30天	45天	15天	30天	45天
A	对照（自然条件）	21.5	35.2	54.5	1.65	2.0	2.0	8.86
B	UV辐射	21.1	31.6	48.3	1.5	1.8	1.8	6.52
C	CO2浓度倍增	21.9	38.3	61.2	1.75	2.4	2.45	14.28
D	UV辐射和CO2浓度倍增	21.5	35.9	55.7	1.55	1.95	2.25	9.02

（1）番茄叶肉细胞中产生和利用CO₂的具体部位分别是

 

．
（2）据表分析，C组光合速率明显高于对照组，其原因一方面是由于

 

，加快了碳反应的速率；另一方面是由于

 

含量增加，使光反应速率也加快．D组光合速率与对照组相比无显著差异，说明CO₂ 浓度倍增对光合作用的影响可以

 

UV辐射增强对光合作用的影响．
（3）由表可知，CO₂ 浓度倍增可以促进番茄植株生长．有研究者认为，这可能与CO₂参与了植物生长素的合成启动有关．要检验此假设，还需要测定A、C组植株中

 

的含量．若检测结果是

 

，则支持假设．
（4）科学家在黑暗时把叶绿体基粒放在pH=4的溶液中，让基粒类囊体膜腔的pH值下降至4，然后将基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的缓冲溶液中（如图）．一段时间后，有ATP产生．上述实验结果表明，基粒类囊体合成ATP的原因是

 

．据此推测，叶绿体在自然状态下产生ATP的过程中，光能的作用是

 

．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素

专题：

分析：分析表格中数据可以看出：
（1）AB对照：变量是否UV照射，经过UV照射后，株高变矮、叶绿素含量降低，光合作用强度下降．
（2）AC对照：变量是二氧化碳浓度高低，增大二氧化碳浓度下，株高长高，叶绿素含量增加，光合作用强度增强．
（3）BD对照：变量是二氧化碳浓度高低，增大二氧化碳浓度下，株高长高，叶绿素含量增加，光合作用强度增强．
（4）CD对照：变量是否UV照射，经过UV照射后，株高变矮、叶绿素含量降低，光合作用强度下降．

解答： 解：（1）番茄叶肉细胞中有氧呼吸的第二阶段产生CO₂，光合作用暗反应利用CO₂，所以产生和利用CO₂的具体部位分别是线粒体基质和叶绿体基质．
（2）分析表格中数据可以看出，C组光合速率较大，一方面由于二氧化碳浓度倍增，加快了暗反应速率；另一方面，叶绿素的含量增加，吸收光能增加．D组光合速率与对照组相比无明显差异，说明二氧化碳浓度倍增可以抵消UV辐射对光合作用的影响．
（3）由于假设内容为：CO₂浓度倍增可以促进番茄植株生长可能与CO₂参与了生长素的合成启动有关，因此需要测定植株中生长素的含量，如果C组的生长素含量高于A组，可以证明假设内容．
（4）由题意可知，基粒类囊体膜内外存在H⁺浓度差，这是合成ATP的主要原因，自然状态下光合作用需要水，而水能分解成H⁺进而使类囊体膜两侧产生H⁺浓度差而产生ATP．
故答案为：
（1）线粒体基质、叶绿体基质
（2）CO₂浓度倍增   叶绿素    降低（抵消）
（3）生长素     C组生长素含量高于A组
（4）膜内外存在H⁺梯度（H⁺浓度差）   使水分解产生H⁺，使类囊体膜内外之间产生H⁺梯度（H⁺浓度差）

点评：本题考查了影响光合作用的因素，要求考生能够识记光合作用的物质变化过程以及各阶段的反应场所；能够通过表格的分析得出相关结论；能够根据实验的目的确定实验的方法步骤以及做出合理的推测等．