Question

（六）回答有关光合作用和细胞呼吸的有关问题
某科学研究小组利用小球藻为实验材料做了下列四个实验

（1）实验一：在相同培养液中，装置a和b分别培养等量的小球藻（抽去空气），将两个装置都同时放在阳光下．一段时间后观察，B、C两试管哪个更绿？

 

．实验中B试管的小球藻能长时间存活吗？

 

，为什么？

 

．
（2）实验二：通过通气管向密闭容器中通入¹⁴CO₂，密闭容器周围有固定的充足且适宜的光源．当反应进行到0.5s时，发现^l4C出现在一种三碳化合物（C₃）中．当反应进行到5s时，¹⁴C还出现在一种五碳化合物（C₅）和一种六碳糖（C₆）中，该实验是通过控制

 

来探究CO₂中碳原子的转移路径的．在该实验中，如果发现0.5s时C₅的含量较高，若降低其含量，可改变的实验条件是

 

．
（3）实验三：用高速离心法打破叶绿体膜后，类囊体薄膜和基质都释放出来．然后再用离心法去掉类囊体薄膜．黑暗条件下，在去掉类囊体薄膜的基质中加入ATP、NADPH和¹⁴C0₂，结果在这种基质中检出含¹⁴C的光合产物．光合作用中类囊体薄膜的作用是

 

．在基质中加入ATP、NADPH等物质的作用是

 

．如果不加入上述物质而只给予光照，反应能否进行？

 

．
（4）实验四：将小球藻分成重量相同的四等份，在不同温度下分别暗处理1h，再用适当的相同的光照射1h，测其重量变化（假设在光下和黑暗条件下，细胞呼吸消耗有机物量相同），得到下表的数据．请分析并回答问题：

组  别	1	2	3	4
温度/℃	27	28	29	30
暗处理后重量变化/mg	-1	-2	-3	-1
光照后与暗处理前重量变化/mg	+3	+3	+3	+1

根据本实验所测数据，该绿叶细胞呼吸速率最高的温度是

 

；     27℃时绿叶的净光合速率是

 

mg/h；30℃时真光合速率为：

 

mg/h．

Answer 1

考点：细胞呼吸原理在生产和生活中的应用,影响光合作用速率的环境因素

专题：

分析：（1）由于装置中都抽去了空气，因此酵母菌和乳酸菌均能进行无氧呼吸，但是无氧呼吸的产物不同．酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，乳酸菌无氧呼吸只产生乳酸．（2）在光合作用的暗反应中，二氧化碳中的C的转移途径为CO₂→C₃→（CH₂O）．光合作用过程中，光照强度和二氧化碳浓度均可影响光合速率，只是光照是通过光反应进而影响暗反应的，二氧化碳是通过暗反应进而影响光反应的．（3）光合作用光反应的场所为类囊体薄膜，暗反应的场所为叶绿体基质．（4）在此计算过程中，关键掌握净光合速率=真光合速率-呼吸速率．

解答： 解：（1）由于装置a和b抽去空气，因此此时酵母菌无氧呼吸可以产生二氧化碳，而乳酸菌无氧呼吸产生的是乳酸，因此此时B中的小球藻就可以进行光合作用并且进行大量繁殖，从而使试管更绿．装置a中的葡萄糖是有限的，当葡萄糖消耗结束后小球藻就失去光合作用的原料，因此实验中B试管的小球藻不能长时间存活．
（2）题中可以看出，实验二是通过控制反应时间来探究CO₂中碳原子的转移路径的．若要降低光合作用过程中C₅的含量，可以采用降低光照或适当增加二氧化碳的供应等措施．因为降低光照可以减少ATP、NADPH的生成量，从而抑制C₃的还原，使C₅的含量有所降低；若适当增加二氧化碳的供应，会促进二氧化碳固定的发生，同样也可以使C₅的含量有所降低．
（3）光合作用光反应的场所为类囊体薄膜，光反应能为暗反应提供ATP、NADPH，用于C₃的还原；暗反应的场所为叶绿体基质，暗反应也能为光反应提供ADP和Pi．黑暗条件下，在去掉类囊体薄膜的基质中加入ATP、NADPH和¹⁴C0₂，结果在这种基质中检出含¹⁴C的光合产物，说明此时发生了暗反应．如果不加入上述物质而只给予光照，由于缺少光反应的场所，反应无法进行．
（4）在暗处理时，只进行呼吸作用，因此有表格可以看出，在温度为29℃时，重量变化最多，即呼吸作用最强．由于净光合速率=真光合速率-呼吸速率，27℃时小球藻，1h消耗有机物为1mg，光照后与暗处理前重量变化为3mg，这段时间进行了2h的呼吸作用，1h的光合作用，因此净光合速率=3+1=4mg/h．30℃时，小球藻的真光合速率=1+1×2=3 mg/h．
故答案为：（13分）
（1）B   不能  葡萄糖消耗完后，酵母菌不能继续产生二氧化碳
（2）反应时间  降低光照或适当增加二氧化碳的供应
（3）光反应场所（或为暗反应提供ATP、NADPH） 还原三碳化合物  不能
（4）29℃4（2分）     3（2分）

点评：本题比较综合，考查了光合作用、有氧呼吸、无氧呼吸等方面的知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力；能用数学方式准确地描述生物学方面的内容、以及数据处理能力．