Question

城市高楼林立，屋顶花园能有效增加绿地覆盖率，逐渐成为净化空气，降低室温的一项重要举措，为提高屋顶植物的生态效益，有人做了相关实验，并绘出了有关图象．请据图分析回答下列问题．

（1）夏季中午，屋顶植物的光合强度与呼吸强度之间的关系可用甲图中的

 

表示（填字母），此时细胞内产生CO₂的具体场所是

 

．若长期处于甲图中

 

所示状态（填字母），则植物无法正常生长．
（2）图乙是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度．实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X．10分钟后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X．据此实验回答下列问题：
①以氧气的释放量代表光合作用速率，图示条件下，光合作用速率是

 

mL/h．
②用这一方法测得的光合作用速率，要比实际的光合作用速率低，原因是

 

．
③有同学认为该实验缺少对照组导致实验结果误差较大，请简述如何设置对照组．

 

（3）某研究小组欲使用该装置测定某屋顶植物在不同氧气条件下时的细胞呼吸速率，需要将装置中的碳酸氢钠溶液换成

 

，同时应将该装置置于

 

环境中，图丙为测得在氧浓度为a、b、c、d时，CO₂释放量和O₂吸收量的关系图，若细胞呼吸的底物是葡萄糖，则在氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的

 

倍，该无氧呼吸的反应式为：

 

．

Answer 1

考点：细胞呼吸的过程和意义,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：分析图解：图甲中，A细胞中，线粒体有氧呼吸产生的二氧化碳除了供应给叶绿体进行光合作用，还有部分释放到细胞外，说明呼吸作用大于光合作用；B细胞中，只有线粒体进行呼吸作用；C细胞中，线粒体产生的二氧化碳刚好供给叶绿体光合作用，即光合作用等于呼吸作用；D细胞中，叶绿体除吸收线粒体释放的二氧化碳外，还需从细胞外吸收部分二氧化碳，说明光合作用大于呼吸作用．
图乙中，实验装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，因此实验装置测的气体变化量表示氧气量．此值为表观光合速率（即净光合速率）．
丙图中，以CO₂释放量相对值计算：a浓度：氧吸收为0，只有无氧呼吸．b浓度：有氧呼吸为3，无氧呼吸为（8-3）；c浓度：有氧呼吸为4，无氧呼吸为（6-4）；d浓度：有氧呼吸为7，无氧呼吸为0．由此判断：c浓度最适于贮藏；b浓度无氧呼吸消耗葡萄糖为2.5，为有氧呼吸（0.5）的5倍；d点无氧呼吸为0．

解答： 解：（1）夏季中午，屋顶植物的光合强度远远大于呼吸强度，即线粒体有氧呼吸释放的二氧化碳供给叶绿体利用之外，叶绿体还需要从细胞外吸收二氧化碳，即之间的关系可用甲图中的D表示．有氧呼吸过程中，CO₂是在有氧呼吸的第二阶段产生的，即具体场所是线粒体基质．若长期处于甲图中A、B、C所示状态，即光合作用小于呼吸作用或只进行呼吸作用是，植物无法正常生长．
（2）①10分钟内，针筒的读数由0.2mL变为0.6mL，说明产生了0.4mL的氧气，因此，植物的光合作用速率是0.4÷

1

6

=2.4mL/h．
②由于植物在进行光合作用的同时，也进行呼吸作用，消耗了部分氧气，所以测量提出的光合作用速率，比实际的光合速率为低．
③有同学认为该实验缺少对照组导致实验结果误差较大，因此在设置对照组时，可以除去原装置中的植物，其他均不变．
（3）某研究小组欲使用该装置测定某屋顶植物在不同氧气条件下时的细胞呼吸速率，需要将装置中的碳酸氢钠溶液换成NaOH或KOH，用于吸收装置中的二氧化碳，从而测定消耗的氧气量，同时应将该装置置于黑暗环境中．氧浓度为b时，据图可看出，释放二氧化碳为8，吸收氧气为3，只要二者不等，植物就同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，根据有氧呼吸和无氧呼吸反应式，可以求出无氧呼吸消耗2.5的葡萄糖，而有氧呼吸只消耗0.5的葡萄糖，该无氧呼吸的反应式为：C₆H₁₂O₆

酶

2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量．
故答案为：
（1）D     线粒体基质     A、B、C
（2）①2.4
②植物同时进行呼吸作用，消耗氧气
③答案要点：除去原装置中的植物，其他均不变
（3）NaOH/KOH（或其他可吸收二氧化碳的碱性溶液）      黑暗     5
C₆H₁₂O₆

酶

2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量

点评：本题具有一定的综合性和难度，考查了光合作用、呼吸作用的有关知识，考生要能够通过细胞中二氧化碳的吸收和释放的方向判断光合作用和呼吸作用强度关系；实验设计比较巧妙，可以通过针筒上的读数测出一定时间内的氧气释放量，进而可计算出净光合速率；同时要求考生能够根据有氧呼吸和无氧呼吸过程中葡萄糖、氧气、二氧化碳之间的比值进行相关计算．