Question

将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中。研究在10℃、20℃的温度下，分别置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用，结果如下图所示：

（1）该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的_________倍。

（2）该叶片在10℃、5000勒克斯的光照条件下，每小时光合作用所产生的氧气量是_________mg。

（3）该叶片在20℃、20000勒克斯的光照下，如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为_________mg。

Answer 1

（1）3  （2）4  （3）7.03

解析:

本题所考查光合作用和呼吸作用的关系，以及影响光合作用和呼吸作用的因素。本题在能力方面，主要考查学生运用所学基础知识分析、理解图表资料和解答有关问题的能力；同时也考查学生运用简单的化学计算，定量地解释生物学问题的能力。光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO₂和H₂O合成有机物（糖类等），并释放O₂的过程。光合作用的强弱受光强度和温度等外界条件的影响。

呼吸作用（一般指有氧呼吸）是指植物细胞在O₂的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生CO₂和H₂O，同时释放大量能量的过程。

呼吸速率是指单位数量的活体组织，在单位时间内，分解有机物的速率。它是植物呼吸作用强弱的生理指标。由于测定有机物分解的速率非常困难。所以一般以植物释放CO₂或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。本题是用单位数量的活体组织，在单位时间内，吸收氧气的速率来反应呼吸速率。呼吸作用的强弱受温度的影响。植物的光合作用和呼吸作用是植物体内相互对立的两个过程，在光照下，植物体既进行光合作用，又进行呼吸作用；在黑暗中，植物体只进行呼吸作用。在相同温度下，植物的呼吸作用速率在白天和晚上基本是相等的。

解答此题时首先应仔细审题，确定该题所考查的知识点，再针对试题所设置的问题，充分利用题中给出的条件分析解答。

（1）该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的多少倍？解答该问时，应首先想到，呼吸速率是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率，本题中用叶片吸收O₂的速率来衡量。在黑暗条件下，叶片不进行光合作用，无氧气产生；此时叶片吸收的O₂量都是呼吸作用所消耗的，该叶片在单位时间内吸收O₂的量，就是呼吸消耗的O₂量，也就是呼吸速率。从A图不难看出，在20℃下，该叶片在2小时（或1小时）内氧气的吸收量是3 mg（或1.5mg），在10℃下氧气的吸收量是1 mg（或0.5 mg）。所以该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃的下的3倍。

（2）从B图可以看出，该叶片在此条件下，1小时释放的氧气量为3.5mg。但这并不是该叶片1小时光合作用产生的全部氧气量，因为叶片同时在进行呼吸作用消耗氧气，从第一图可以查出，在10℃下该叶片1小时的呼吸耗氧量是0.5mg，所以，光合作用产生的氧气量等于实测的叶片释放氧气量加上呼吸作用消耗氧气量，即3.5+0.5=4 mg。

（3）解答第（3）个问题时可按以下思路进行：①计算该叶片在上述条件下每小时光合作用产生的O₂量。从B图可知，在20℃、20000勒克斯的光照条件下，O₂的释放量为6mg；从A图可知，在20℃下，呼吸作用耗O₂量为1.5mg，所以每小时光合作用产生的O₂量应该是7.5mg。②根据光合作用产生的O₂量，计算产生的葡萄糖量。依据光合作用反应式可知。产生6分子O₂时，合成1分子葡萄糖，则产生7.5gO₂时，合成的葡萄糖量为7.03mg。