Question

2．光合作用和细胞呼吸
如图表示一个水稻叶肉细胞内发生的部分代谢简图．图中①～⑤表示反应过程，A～L表示细胞代谢过程中的相关物质，a、b、c表示细胞的相应结构．请据图作答：

（1）图中，反应过程①的场所是类囊体膜，反应过程④的场所是线粒体基质．
（2）结构a中发生的能量转换过程是光能→（电子能）→活跃化学能→稳定化学能．在其他环境条件适宜而净光合速率为零时，单位时间内A～L各物质中产生的质量与消耗质量相等的有A、C（多选）
A．G=I      B．A=B     C．D=K    D．E=F    E．D=G
（3）干旱初期，水稻光合作用速率明显下降，其主要原因是反应过程②受阻（填编号）．
（4）小麦灌浆期（光合作用较旺盛）若遇阴雨天则会减产，其原因是反应过程①受阻（填编号）．
实验室探究光照强度对水稻生理代谢的影响时，实验测得相关生理代谢数据如下：
（a） 黑暗条件下，CO₂释放量为0.4mol/cm²叶•小时；
（b） 光饱和时光照强度为2.5千勒克司；
（c） 光合速率和呼吸速率相等时的光照强度为1.0千勒克司；
（d） 光照强度为3.0千勒克司时光合作用释放O₂量是1.0mol/cm²叶•小时．
（5）如果水稻发生图示的生理过程，当“D”和“K”的量相等时，所需要的光照条件是B．（其他条件适宜）
A．小于1.0千勒克司       B．1.0千勒克司       C． 2.5千勒克司
D． 3.0千勒克司           E．大于1.0千勒克司，但小于2.5千勒克司
（5）当光照强度为2.5千勒克司时，水稻光合作用固定的CO₂量是1.4（mol/cm²叶•小时）．

Answer 1

分析 1、植物在光照条件下进行光合作用，光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行水的光解，产生ATP和[H]，同时释放氧气，ATP和[H]用于暗反应阶段三碳化合物的还原，细胞的呼吸作用不受光照的限制，有光无光都可以进行，为细胞的各项生命活动提供能量．
2、根据图中物质变化可以判断：图中a为叶绿体，①是光反应，场所是类囊体；②是暗反应，场所是叶绿体基质，A是ATP，B是ADP，C是[H]，D是氧气，F是C₅，G是CO₂，E是C₃．
b是线粒体，③是有氧呼吸第一阶段，④是有氧呼吸第二阶段，⑤是有氧呼吸第三阶段，H是丙酮酸，L是水，I是二氧化碳，J是[H]，K是氧气．据此分析解答．

解答 解：（1）根据题意和图示分析可知：代谢过程为光合作用和呼吸作用．过程①是光合作用的光反应，它发生在叶绿体囊状结构薄膜上；过程④是有氧呼吸的第二阶段，它发生在线粒体基质中．
（2）结构a为叶绿体，发生的能量转换过程是光能转变成活跃的化学能，再转变成稳定的化学能．图中A表示ATP，B表示ADP，C表示[H]，D和K表示氧气，E表示三碳化合物，F表示五碳化合物，G表示二氧化碳，H表示丙酮酸，I表示二氧化碳，光合作用等于呼吸作用时，ATP与ADP之间相互转化，数量相等，一分子五碳化合物结合一个二氧化碳形成2分子的三碳化合物，G和I、D和K是相等的．
（3）干旱初期，水稻光合作用速率明显下降，其主要原因是植物缺水，气孔部分关闭，影响二氧化碳进入植物体，进而影响②暗反应速率．
（4）小麦灌浆期若遇阴雨天，光照不足，影响光合作用的①光反应阶段．
（5）①如果水稻发生图示的生理过程，当“D”和“K”的量相等时，即光合作用产生的氧气等于呼吸作用消耗的氧气，根据题干中“光合速率和呼吸速率相等时的光照强度为1.0千勒克司”可知，当“D”和“K”的量相等时所需要的光照条件是1.0千勒克司．
②光照强度为3.0千勒克司时光合作用释放O₂量是1.0mol/cm²叶•小时．光饱和时光照强度为2.5千勒克司，则当光照强度为2.5千勒克司时，净光合速率等于1.0mol/cm²叶•小时，而黑暗条件下，CO₂释放量为0.4mol/cm²叶•小时，即呼吸速率为0.4mol/cm²叶•小时．根据真光合速率等于净光合速率+呼吸速率，水稻光合作用固定的CO₂量是1.0+0.4=1.4mol/cm²叶•小时．
故答案为：
（1）类囊体膜     线粒体基质   
（2）光能→（电子能）→活跃化学能→稳定化学能   A、C
（3）②
（4）①
（5）B     
（6）1.4

点评 本题以叶肉细胞内发生的部分代谢简图为载体，考查了光合作用和呼吸作用的相关知识，考生要识记光合作用和呼吸作用过程中的物质变化和能量变化，并能够根据变化判断图中标号表示的物质或结构；能够对影响光合作用强度问题进行一些原因分析，难度适中．