Question

3．图1是棉花叶肉细胞中光合作用的过程图解，图中A-E代表相应的物质，1-4代表相应的生理过程．图2为不同温度和光照强度组合处理对棉花叶片光合速率以及气功开度的影响的实验结果，请据图回答下列问题：

（1）图1中过程3发生的场所是叶绿体基质，物质A和（CH₂O）可用于同一细胞中某一生理过程，这两种物质参与该反应的场所分别是线粒体（内膜）和细胞质基质．
（2）由图2可知，在这两种光照强度下，随着温度的升高，棉花叶片光合速率都下降（填“升高”或“下降”）．可能的原因是随着温度的升高，棉花叶片气孔开度减小，导致CO₂的吸收量减少；由此推知，高温主要影响光合作用的暗反应阶段．
（3）在适当增强光照强度而其他条件不变的情况下，图1中物质A的含量增加（填“增加”或“减少”），同时C₃的含量减少（填“增加”或“减少”）．将棉花某对称叶片的一部分（U）遮光，另一部分（V）不遮光，并设法使两部分之间的物质不发生转移，用适宜强度的光照射6h后，若在 U和V的对应部位截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为M_U和M_V（单位：mg），则该棉花细胞实际光合作用速率为$\frac{{{M}_{V}-M}_{U}}{6}$mg/h．

Answer 1

分析 由图1可知，A是氧气，B是NADPH，C是ATP，D是ADP和Pi，E是二氧化碳，1是水的光解，2是ATP的合成与分解，3是二氧化碳的固定，4是三碳化合物的还原．
由图2可知，该实验的自变量为光照强度和温度，其余因素为无关变量．在两种光照强度下，随着温度的升高，叶片的光合速率都下降，据图分析可能的原因是：①随着温度的升高，酶的活性下降外；②随着温度的升高，叶片的气孔开度减小，因此二氧化碳吸收量减少．

解答 解：（1）图1中过程3为CO₂的固定，发生的场所是叶绿体基质；物质A为O₂，在线粒体（内膜）中参与有氧呼吸第三阶段，（CH₂O）在细胞质基质中被氧化分解为丙酮酸．
（2）根据图2，在这两种光照强度下，随着温度的升高，叶片光合速速率均下降，原因可能是随着温度的升高，棉花叶片的气孔开度减小，使叶片吸收的CO₂减少，进而使暗反应受到抑制；由此推知，高温影响了光合作用的暗反应阶段．
（3）在其他条件不变的情况下，适当增加光照强度，光反应增强，产生的A（O₂）和[H]也增加，同时C₃的还原加快，从而导致C₃的含量减少．根据题干信息分析，经过6 h后，遮光部位和不遮光部位有机物的含量分别为构M_U和M_V，设遮光部位和不遮光部位叶片的初始质量为m，则6 h内，该棉花细胞呼吸消耗的有机物的含量为m-M_U，净光合作用产生的有机物的含量为M_V-m，两者之和[（m-M_U）+（M_V-m）=M_V-M_U]表示光合作用合成的有机物的量，所以该棉花细胞实际光合作用速率为  $\frac{{{M}_{V}-M}_{U}}{6}$mg/h．
故答案为：
（1）叶绿体基质       线粒体（内膜）      细胞质基质（后两空顺序不可颠倒）
（2）下降        棉花叶片气孔开度减小，导致CO₂的吸收量减少       暗反应
（3）增加        减少          $\frac{{{M}_{V}-M}_{U}}{6}$

点评 本题的知识点是光合作用的过程和影响光合作用的环境因素，光合作用与呼吸作用的关系，分析题图曲线获取信息是解题的关键，解读题图曲线应用光合作用呼吸作用知识解决问题是本题考查的重点．