Question

1．图1表示绿色植物叶肉细胞中发生的两种物质代谢过程，图中C₃代表含有3个碳原子的有机化合物；图2是研究叶肉细胞中上述两种物质代谢过程的实验装置，在密闭小室内放有一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，缓冲液能补充CO₂，保持小室内二氧化碳浓度稳定在0.03%，小室内气体体积的变化可根据毛细管内水柱的移动距离测得．请据图回答下列问题．

（1）若图1中C₃为丙酮酸，则过程①发生在细胞质基质中，在①②过程中都产生[H]和ATP．
（2）在光照条件下，磷酸分子在叶绿体中的移动方向是叶绿体基质到类囊体薄膜．
（3）用图2所示的装置研究③④过程时，刻度毛细管内水柱移动的距离表示叶肉细胞进行光合作用释放O₂的量．
（4）若用图2装置测定叶片的呼吸速率，则需对装置做两处改进：①关闭光源；
②CO₂缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液．
（5）从生长状况、部位相同的棉花叶片上用打孔器打出大小相同的若干圆形叶片，均分成若干份．抽取叶片细胞内的气体，然后置于不同浓度的NaHCO₃溶液中，给予相同且适宜的光照等条件（如图3）．圆叶片进行光合作用释放氧气，部分氧气存在于叶肉细胞内和细胞间隙，导致圆叶片上浮．测量圆叶片上浮至液面所需时间，将记录结果绘成图4．

①该实验的目的是探究CO₂浓度对光合作用速率的影响．
②c点以后曲线上行，原因是浓度过大导致细胞失水影响细胞代谢．

Answer 1

分析 1、图1是光合作用与呼吸作用之间的关系，①过程是有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，场所是细胞质基质，②是有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，发生在线粒体基质中，③过程是二氧化碳的固定，二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物，③是三碳化合物还原形成葡萄糖，④③是光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中；2、图是研究光合作用速率的装置，二氧化碳缓冲液维持密闭玻璃室内二氧化碳的压力，光合作用产生氧气使密闭玻璃室气压升高，液滴右移；
3、光合作用产物淀粉常用碘液检测，由于叶绿体中的色素对出现的颜色反应具有遮盖作用，叶绿体色素易溶于有机溶剂，所以滴碘鉴定之前，绿叶要用酒精脱色处理．
4、如果用图2装置测定叶片的呼吸速率，光合作用产生氧气，会干扰实验结果，因此要进行遮光处理，同时将二氧化碳缓冲液换成氢氧化钠溶液，吸收有氧呼吸产生的二氧化碳，液滴移动的距离代表氧气的吸收量；
5、根据题干分析实验的自变量，根据实验的自变量判断实验目的，根据光合作用的光反应阶段与暗反应阶段的物质变化和相互关系进行分析．

解答 解：（1）①是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，②是有氧呼吸的第二阶段发生在线粒体基质中；有氧呼吸的第一、第二阶段共同的产物是[H]和ATP．
（2）在光照条件下，光反应阶段消耗磷酸，暗反应阶段产生磷酸，因此磷酸分子在叶绿体中的移动方向是叶绿体基质到类囊体薄膜．
（3）用图2所示的装置研究光合作用速率，光合作用过程产生的氧气使密闭容器内气压升高，刻度毛细管内水柱移动的距离表示叶片光合作用释放的氧气量．
（4）有氧呼吸过程吸收氧气释放二氧化碳，光合作用释放氧气吸收二氧化碳，因此为了消除光合作用的影响，在测定有氧呼吸速率时应该关闭光源，同时将装置中的
二氧化碳缓冲液换成氢氧化钠溶液，吸收有氧呼吸产生的二氧化碳．
（5）分析题干可知，该实验的自变量是不同浓度的NaHCO3溶液中，且光照条件等适宜，因此该实验的目的是探究二氧化碳浓度对光合作用的影响；分析题图4可知，在一定的范围内随NaHCO3溶液浓度升高，光合作用速率升高，由于b点比a点二氧化碳浓度高，暗反应过程中二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物过程消耗的五碳化合物多，光照条件不变，光反应产生的还原氢和ATP不变，三碳化合物还原形成五碳化合物的速率不变，因此五碳化合物含量降低；，超过一定浓度后，随NaHCO3溶液浓度的升高，光合作用速率减弱，说明NaHCO3溶液浓度过大导致细胞失水影响光合作用进行．
故答案为：
（1）细胞质基质[H]和ATP
（2）叶绿体基质到类囊体薄膜
（3）叶肉细胞进行光合作用释放O₂的量
（4）①关闭光源    　②CO₂缓冲液换为适宜浓度的NaOH溶液
（5）①探究CO₂浓度对光合作用速率的影响
②浓度过大导致细胞失水影响细胞代谢

点评 本题是知识点是光合作用与呼吸作用之间的关系，细胞呼吸速和光合速率率测定实验，影响光合作用的因素的探究，对于光合作用与呼吸作用的过程、光合作用与呼吸作用之间的关系、影响光合作用与呼吸作用的因素的掌握和应用，并把握知识点间的内在联系是解题的关键．