Question

12．某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片在相同的条件下进行实验，结果如下图．据图回答：

（1）当NaHCO₃溶液浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，表明幼叶的光合作用能力比成熟叶弱（填“强”或“弱”）．
有人推测幼叶与成熟叶光合作用能力差异可能是叶片中光合色素的含量不同，为了证明这种推测，某同学设计了以下实验：
①用无水乙醇分别提取菠菜幼叶、成熟叶的色素；
②用纸层析法分离色素；
③观察并比较二者色素带的宽度与颜色的深浅．
（2）当NaHCO₃浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象不能（填“能”或“不能”）表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度，请说明理由：叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合速率低（或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低）．
（3）当NaHCO₃浓度超过5%，叶圆片不上浮，最可能的原因是NaHCO₃浓度过高，导致细胞因渗透失水过多而死亡，细胞死亡后，光合作用也随之停止．

Answer 1

分析 1、真空渗水法的原理：排除叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中．植物吸收CO₂，释放出的O₂溶解度小，积累在细胞间隙，从而使叶片上浮．
2、根据题意和图表分析可知：NaHCO₃溶液为0时，植物不进行光合作用作用，不产生氧气，故叶片不浮起；在一定的范围内，随着NaHCO₃溶液浓度的增大，产生的氧气增多，叶片浮起所需的时间减少；超过一定的范围，NaHCO₃溶液浓度过大，叶圆片不上浮．

解答 解：（1）依题意可知，叶圆片上浮所需时间表示光合作用强度，上浮所需时间越长，光合作用强度越弱，当NaHCO₃溶液浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，表明幼叶的光合作用能力比成熟叶弱．叶绿体中的色素易溶于有机溶剂--无水乙醇中，可用无水乙醇提取．叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢，可用纸层析法将不同的色素分离．如果菠菜的叶片中色素含量较高，则色素带较宽，且颜色较深，反之色素带较窄，颜色较浅．
（2）在该实验中，光合作用放出的氧气量表示净光合速率，净光合速率=总光合速率-呼吸速率．当NaHCO₃浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象只能表明净光合速率降低，而不能表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度．
（3）NaHCO₃溶液为光合作用提供CO₂，但当NaHCO₃浓度过高时，会导致细胞因渗透失水过多而死亡，细胞死亡后，光合作用也随之停止．
故答案为：
（1）弱　   无水乙醇　   纸层析   　色素带的宽度与颜色的深浅
（2）不能　  叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合速率低（或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低）
（3）NaHCO₃浓度过高，导致细胞因渗透失水过多而死亡，细胞死亡后，光合作用也随之停止

点评 本题考查了光合作用强度与二氧化碳的浓度之间的关系，是属于课本上探究光照强度与光合作用强度之间关系的一个变式训练，本题解题的关键是明确植物叶片上浮的原因，上浮时间越短，证明光合作用强度越大．