Question

13．为验证KHCO₃对某植物幼苗光合作用的影响，称取其幼叶3g，均分为两份，分别做如下实验． （实验中使用的氧电极可测量溶液中O₂变化的速率）
实验一：采用差速离心法将一份叶片制备叶绿体，均分为4组，分别置于不同浓度的KHCO₃溶液中，在适宜光照、20℃恒温条件下，分别用氧电极测定其O₂释放速率．
实验二：将另一份叶片切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，分别置于不同浓度的KHCO₃溶液中，在适宜光照、20℃恒温条件下，分别用氧电极测定其O₂释放速率．实验结果如图．请回答：
（1）在光合作用的光反应中，水在光下分解可产生[H]、O₂．暗反应中CO₂的固定是在叶绿体的基质中完成的．
（2）在实验的浓度范围内，随着KHCO₃溶液浓度的升高，叶绿体、叶切片的O₂释放速率均上升，原因是光合作用所需的CO₂浓度增加．
（3）在适宜光照、温度和相同KHCO₃溶液浓度下，叶绿体的O₂释放速率大于（大于、小于或等于）叶切片的O₂释放速率．原因可能是叶切片光合作用产生的O₂一部分被呼吸作用消耗．
（4）为探究第（3）题的原因分析是否正确，设计以下实验方案，请补充：称取1.5g上述植物幼叶，切成约1.0mm×1.0mm小块，均分为4组，分别置于0、0.01、0.05、0.1mol．L^-1的KHCO₃溶液中，在20℃恒温、黑暗条件下，分别用氧电极测定其O₂消耗速率（或呼吸速率）．

Answer 1

分析 本题分析实验操作和实验结果曲线为解题关键．实验一中制备的是叶绿体，该实验装置中只进行光合作用；而实验二中是将叶片切成小块，该实验装置既进行光合作用有进行呼吸作用．从曲线图可以看出，随着KHCO₃溶液浓度的升高，叶绿体、叶切片的O₂释放速率均上升，这是由于KHCO₃溶液可以提供CO₂的结果，但是实验一结果的曲线始终处于实验二曲线之上，即在相同KHCO₃溶液浓度下，叶切片的O₂释放速率小于叶绿体的O₂释放速率，这可能是叶切片要进行呼吸作用消耗氧气的原因．

解答 解：（1）在光合作用的光反应中，水在光下分解可产生[H]、O₂．暗反应中CO₂的固定是在叶绿体的基质中完成的．
（2）在实验的浓度范围内，随着KHCO₃溶液浓度的升高，光合作用所需的CO₂浓度增加，光合作用增强，因此叶绿体、叶切片的O₂释放速率均上升．
（3）在适宜光照、温度和相同KHCO₃溶液浓度下，由于叶切片光合作用产生的O₂一部分被呼吸作用消耗，因此叶绿体的O₂释放速率大于叶切片的O₂释放速率．    
（4）要探究第（2）题的原因分析是否正确，只需设置实验二的对照实验即可，即其他操作均相同，但是将叶切片放在20℃恒温、黑暗条件下，来测定其氧气消耗速率即可．
故答案为：
（1）[H]、O₂        基质
（2）O₂释放速率       光合作用所需的CO₂浓度增加
（3）大于       叶切片光合作用产生的O₂一部分被呼吸作用消耗
（4）1.5       黑暗        O₂消耗速率（或呼吸速率）

点评 本题考查了影响光合作用和呼吸作用的环境因素，意在考查考生能从题目所给的图形中获取有效信息的能力；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．