Question

4．盆栽天竺葵是一种常用的实验植物，图1中的Ⅰ、Ⅱ表示其细胞内的两项生理过程；图2为利用密闭的透明装置测定其一昼夜CO₂浓度变化结果；图3表示其在某光照强度和最适温度下，光合作用强度增长速率随CO₂浓度变化的情况．请据图回答问题：

（1）图1中的物质a是水，过程Ⅰ发生的场所是细胞质基质和线粒体．
（2）分析图2可知，一昼夜中天竺葵积累有机物最多的时间约为18点钟；B点时刻迅速提高装置中CO₂浓度，叶绿体内C₃化合物含量将基本不变（增多、减少或基本不变）．
（3）图3中在D点时光合作用速率达到最大，此时限制光合作用速率的主要环境因素是光照强度．
（4）从气体进出细胞的情况分析，图1所示生理状态与图2中B-C两点之间的曲线段的含义相同．若处于图3中A点之前的环境条件，天竺葵叶肉细胞在光下可发生图1中的生理过程是II．

Answer 1

分析 根据题意和图1分析可知：水分解成氧气和[H]，是光合作用的光反应阶段；氧气与[H]结合生成水和ATP，是有氧呼吸的第三阶段；二氧化碳在[H]和ATP的作用下合成葡萄糖，是光合作用的暗反应阶段；葡萄糖分解成二氧化碳，生成[H]和ATP，是有氧呼吸的第一、二阶段．a是水，b是二氧化碳，c是丙酮酸．I为光合作用，II为有氧呼吸．
图3是在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO₂浓度变化的情况，光合作用增长速率类似于加速度，因此只要增长速率大于零，光合作用强度就不断增加．图中可以看出，BC段增长速率最大，到D点是增长速率降为0，此时光合作用强度达到最大．

解答 解：（1）图1中的物质a是由氧气和[H]氧化分解产生的水．I为光合作用，过程I发生的场所是叶绿体．
（2）分析图2可知，一昼夜中天竺葵积累有机物最多的时间就是二氧化碳含量最少的时候，即约为18点钟．若图2中B点和C点的呼吸作用强度相等，而B点的光合作用强度等于呼吸作用强度，因此B点的光合作用强度相等．B点时刻迅速提高装置中CO₂浓度，二氧化碳固定过程增强，叶绿体内C₃化合物生成量增多，但是消耗量不变，含量将增加．
（3）图1表示光合作用增长率，只要光合作用增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，所以在增长率达到0时（即D点）光合作用速率达到最大，此时CO₂浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO₂应是光照强度；
（4）图1所示生理状态为光合作用强度大于呼吸作用强度，与图2中的B～C两点之间的曲线段的意义相同．若处于图3中A点之前的环境条件，天竺葵叶肉细胞在光下可发生图1中的生理过程是II．
故答案为：
（1）水  叶绿体
（2）18  增加
（3）D   光照强度
（4）B-C    II

点评 本题难度适中，属于考纲中理解、应用层次的考查，考查光合作用过程中的物质变化、影响光合作用的环境因素及探究实验等方面的知识点．解答本题的关键是准确分析过程图和曲线图，利用控制变量的方法分析实验装置，能通过比较、分析与综合等方法对实验装置和实验结果做出合理的判断或得出正确的结论能力