Question

20．如图甲表示在某密闭装置中，一昼夜内每小时测得的某绿色植物周围空气中O₂和CO₂的相对含量．图乙是该植物体内碳元素的转移路径，回答下列问题：

（1）图甲中F对应时刻，总光合速率和呼吸速率之间的关系是总光合速率大于呼吸速率．该植物一昼夜有机物积累量最多的时刻是t₄．
（2）图乙中②④过程发生的场所分别是叶绿体基质、细胞质基质和线粒体基质．
（3）经研究发现，当土壤干旱时，该植物根细胞会迅速合成某种化学物质X．有人推测根部合成的X物质运输到叶片，能调节气孔的开闭．某同学做了如下实验：从该植株剪取若干大小和生理状态一致的叶片，随机均分为四组，分别将叶柄下部浸在不含物质X的完全培养液及三种不同浓度X的完全培养液中，以分析叶片中X物质浓度与气孔导度（气孔开放程度）之间的关系，一段时间后，测出实验组的有关数据．结果表明：随着培养液中X浓度的增大，植物光合作用强度减弱，原因可能是X使气孔导度逐渐减小，CO₂吸收减少．

Answer 1

分析 1、密闭容器中二氧化碳、氧气的相对含量变化是光合作用和呼吸作用共同决定的，当光合作用大于呼吸作用时，密闭容器中氧气相对含量增加，二氧化碳相对含量减少，当光合作用小于呼吸作用时，密闭容器中氧气相对含量减少，二氧化碳的相对含量增加氧气或二氧化碳含量变化的拐点是光合作用与呼吸作用强度相同的点，图中D、E和G、H是光合作用与呼吸作用相同的点．
2、题图乙①是二氧化碳与五碳化合物结合形成三碳化合物的过程，叫二氧化碳固定，②是三碳化合物还原形成有机物的过程，叫三碳化合物还原，该过程还形成了五碳化合物，①②是光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中；③过程是葡萄糖酵解形成丙酮酸的过程，是有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质中，④是有氧呼吸第二、第三阶段，发生在线粒体中，④过程也可能是无氧呼吸第二阶段，发生在细胞质基质中．

解答 解：（1）由题图甲可知，F点密闭容器中氧气相对含量增加，二氧化碳的相对含量减少，说明光合作用大于呼吸作用；t₂到t₄之前，光合作用大于呼吸作用，有机物积累，t₄时光合作用与呼吸作用相等，t₄之后，光合作用小于呼吸作用，有机物减少，因此该植物一昼夜有机物积累量最多的时刻是t₄．
（2）图乙中②属于暗反应，发生在叶绿体基质中，③可能是有氧呼吸第二、第三阶段或无氧呼吸第二阶段，前者发生在线粒体中，后者发生在细胞质基质中．
（3）该实验的目的是探究X物质与气孔导度的关系，实验的自变量是X物质的浓度，因变量是气孔导度，实验设计因应该遵循对照原则和单一变量的原则，因此方法是从该植株剪取若干大小和生理状态一致的叶片，随机均分为四组，分别将叶柄下部浸在不含物质X的完全培养液、三种不同浓度X的完全培养液中，一段时间后分析叶片中X物质浓度与气孔导度的关系；随着培养液中X浓度的增大，叶片中X浓度增大，气孔导度降低，二氧化碳通过气孔进入叶肉细胞的速度降低，植物光合作用强度减弱．
故答案为：
（1）总光合速率大于呼吸速率   t₄
（2）叶绿体基质   细胞质基质和线粒体基质
（3）若干大小和生理状态一致的    不含物质X的完全培养液     X使气孔导度逐渐减小，CO₂吸收减少

点评 本题旨在考查学生理解光合作用和呼吸作用过程中的物质变化和场所，光合作用与呼吸作用之间的关系，光照强度、二氧化碳浓度对光合作用的影响，把握知识的内在联系，形成知识网络，并应用相关知识结合题干信息和题图信息进行推理、解答问题．