Question

12．研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg²⁺的培养液中，其他条件相同且适宜．一段时间后，持续提供¹⁴C标记的CO₂进行光合作用，然后检测并比较¹⁴C标记的有机化合物的量．请回答下列问题．
（1）该实验的目的是探究Mg²⁺对植物光合作用的影响．
（2）B组¹⁴C标记的（CH₂O）的量比A组低，原因是缺少镁离子不利于叶绿素的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，三碳化合物的还原减少，形成的碳水化合物减少．
（3）在检测过程中，发现6s后有十余种产物含有放射性，而0.5s内只发现一种产物含有放射性，这种产物最可能是三碳化合物
（4）实验中的“其他条件”主要是指温度、光照和pH等（至少答两项）．若在实验过程中突然停止¹⁴CO₂供应，则此时两组实验中¹⁴C的含量均会升高，$\frac{C{H}_{2}O}{{C}_{3}}$比值会升高．

Answer 1

分析 根据题意可知，该实验的自变量是培养液中是否含有镁离子，因变量是光合作用产生的有机物．影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等，据此分析作答．

解答 解：（1）该实验的自变量是培养液中是否含有镁离子，因变量是光合作用产生的有机物，探究的题目是探究Mg²⁺对植物光合作用的影响．
（2）B组培养在缺Mg²⁺的培养液中，镁元素是叶绿素的组成元素，缺少镁离子不利于叶绿素的合成，使得光反应产生的[H]和ATP不足，三碳化合物的还原减少，形成的碳水化合物减少，故B组¹⁴C标记的（CH₂O）的量比A组低．
（3）提供¹⁴C标记的CO₂进行光合作用，二氧化碳进入叶绿体后首先与五碳化合物结合而被固定形成三碳化合物，所以0.5s内只发现一种产物含有放射性，这种产物最可能是三碳化合物．
（4）实验中的“其他条件”主要是指无关变量，主要包括温度、光照和pH等．在实验过程中突然停止¹⁴CO₂供应，二氧化碳的固定减弱，¹⁴CO₂会在细胞间隙积累，则此时两组实验中¹⁴C的含量均会升高．此时三碳化合物的生成减少，短时间内有机物的形成不变，$\frac{C{H}_{2}O}{{C}_{3}}$比值升高．
故答案为：
（1）探究Mg²⁺对植物光合作用的影响
（2）缺少镁离子不利于叶绿素的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，三碳化合物的还原减少，形成的碳水化合物减少
（3）三碳化合物
（4）温度、光照和pH等    升高    升高

点评 本题主要考查镁元素及其他环境条件对光合作用的影响，意在强化学生对影响光合作用的环境因素及内在因素的理解与运用．