Question

某实验小组用小球藻进行实验，探究影响光合作用速率的因素．他们将一定量的小球藻浸入适宜培养液的试管中，以白炽台灯作为光源．移动台灯改变光源与试管的距离；CO₂浓度分别设置为0.03%和0.05%，根据实验结果绘制成曲线1、曲线2（如图）．请分析回答：
（1）比较C、D两点的光合作用速率，可见限制D点光合作用速率的主要因素是

 

，EF段不再成为光合作用速率的主要限制因素，若C处突然关闭台灯，叶绿体中C3的含量将如何变化？

 

．
（2）F点的含义是

 

．
（3）该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实验，实验结果见表：

温度（℃）	10	20	30	40	50
光照下释放O2（mg/h）	9.67	14.67	19.67	21.67	19.33

请根据预实验结果，设计进一步的探究实验：
材料用具：小球藻若干、大试管若干、含CO2缓冲液的培养液、水浴锅（控制温度）、量筒等．
该实验应控制好的两个主要无关变量是：
①

 

；
②

 

．
实验步骤：
第一步：

 

．
第二步：分组控制温度，

 

（温度梯度差为1℃）．
第三步：光照6h后测定O₂释放量．

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：识别该坐标图时要注意横坐标的含义是白炽台灯与试管的距离，距离越远则光照强度越弱，AC段和BD段的光合速率与该距离无关（随着距离的改变而光合速率不变），所以该段上的任何一点的光合速率的限制因素都是光照强度以外的限制因素CO₂浓度，生物学实验的涉及原则有对照原则和单一变量原则，涉及无关变量应相同且适宜．

解答： 解：（1）识别该坐标图时要注意横坐标的含义是白炽台灯与试管的距离，距离越远则光照强度越弱，AC段和BD段的光合速率与该距离无关（随着距离的改变而光合速率不变），所以该段上的任何一点的光合速率的限制因素都是光照强度以外的限制因素CO₂浓度，EF段两条曲线重合，说明CO₂浓度不再是光合作用的限制因素（两组实验的CO₂浓度不同），与C点相比，D点光照强度相同，CO₂浓度较低，则D点光合速率小于C点，C处突然关闭台灯，则光照强度降低，[H]和ATP含量减少，C₃还原减弱，而CO₂固定正常进行，所以C₃的含量将增加、C₅含量减少．
（2）F点的含义容易误答为不进行光合作用，实际是在该光照强度下净光合速率为0，小球藻总光合作用速率等于细胞呼吸速率．
（3）本实验的单一变量是温度，其他需要控制的条件属于无关变量，如光照强度、小球藻的数量等，且无关变量的原则应该相同且适宜，所以无关变量的控制应为相同光照时间和距离（相同的光照强度）和小球藻的数量相同，此实验设计的基本步骤是：分组→控制变量→经过一段时间观察实验结果，所以第一步应将等量的含CO₂缓冲液的培养液装入试管，数量相同的小球藻浸入试管中，分别放入5个水浴锅中，然后用水浴锅依次控制好温度为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以适当增加温度梯度），依次编号1～5．
故答案为：
（1）CO₂浓度    C₃的含量将增加
（2）该光照强度时，小球藻光合作用速率等于细胞呼吸速率
（3）①相同光照时间和距离（相同的光照强度）②小球藻的数量相同
第一步：将等量的含CO₂缓冲液的培养液装入试管，数量相同的小球藻浸入试管中，分别放入5个水浴锅中
第二步：用水浴锅依次控制好温度为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以适当增加温度梯度），编号1～5

点评：本题主要考查光合作用和呼吸作用过程，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构和具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法的能力．