Question

19．对农作物光合作用和呼吸作用的研究，可以指导我们的农业生产．下面是某研究小组以番茄为材料所做的相关实验及其结果，请回答相关问题．

（1）图1表示植物叶肉细胞内两个重要生理过程中C、H、O的变化．请据图回答：
①图中甲、乙生理过程所发生的场所分别是叶绿体、细胞质基质和线粒体．
②在光合作用的发现历程中，鲁宾和卡门探明了O₂的来源，卡尔文探明了卡尔文循环途径．以上科学家在研究中都使用了同位素标记法技术，请用箭头表示暗反应过程中¹⁴C的转移途径：¹⁴CO₂→¹⁴C₃→（¹⁴CH₂O）．
（2）由图2可推知，与P点相比，Q点限制番茄单株光合作用强度的外界因素最可能是光照强度、C0₂浓度．
（3）种植番茄的密闭大棚内，一昼夜空气中的CO₂含量变化如图3所示．若番茄长期处于图3所示的环境条件下，其能否正常生长？能，原因是一昼夜C0₂浓度降低，
说明有有机物积累．图3曲线中表示番茄光合作用强度与呼吸作用强度相等的点为BD（图中字母表示），含有机物最多的点为D（图中字母表示）．在图3的B→D段，叶绿体内ADP的移动方向为从叶绿体基质到类囊体薄膜．
（4）将对称叶片左侧遮光右侧曝光（如图4），
并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移．在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b（单位：g）．则12小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量为b-ag（用字母表示）．
（5）图5所示装置可用来探究光照强度对光合作用强度的影响．根据该图的材料及设置，可以确定该实验的因变量应该是单位时间内上浮叶圆片的数量（浮起相同数目叶圆片所需时间）．

Answer 1

分析 据图分析：图1中，甲是光合作用，乙是有氧呼吸，①是暗反应，②是光反应，③是有氧呼吸第三阶段，④是细胞呼吸第一阶段．
图2中，随种植密度增大，田间的通风、透光条件都变差，故与P点比，限制Q点光合强度的外界因素是光照、CO2浓度．
图3中，B点和D点为二氧化碳的平衡点，此时光合速率等于呼吸速率；在6～18h之间二氧化碳之所以不断下降，是因为光合作用强度大于呼吸作用强度；比较图中的A点和E点，可以看出一昼夜后即E点的二氧化碳浓度降低，因此表现出生长现象．
图4中，可视为一组对照实验，照光与不照光部分的生理过程中差别是光合作用是否进行．
装置5可用来探究光照强度对光合作用强度的影响，因此实验的自变量是光照强度，因变量应该是反映光合作用强度的指标是叶片上浮速率或一定时间内圆叶片浮起的数量．

解答 解：（1）①据图1分析，甲是光合作用，乙是有氧呼吸，所发生的场所分别是叶绿体、细胞质基质和线粒体．
②卡尔文循环实验使用了同位素标记法，暗反应过程中¹⁴C的转移途径为¹⁴CO₂→¹⁴C₃→（¹⁴CH₂O）．
（2）由图2可知随种植密度增大，田间的通风、透光条件都变差，故与P点比，限制Q点光合强度的外界因素是光照、CO₂浓度．
（3）比较图中的A点和E点，可以看出一昼夜后即F点的二氧化碳浓度降低，该二氧化碳用于合成有机物储存于植物体中，因此表现出生长现象．图3中，B点和D点为二氧化碳的平衡点，此时光合速率等于呼吸速率．其中D点二氧化碳浓度最低，有机物积累最多．B→D段，二氧化碳浓度不断降低，光合作用大于呼吸作用，叶绿体内ADP的移动方向为从叶绿体基质到类囊体薄膜．
（4）图4中，照光与不照光部分的生理过程中差别是光合作用是否进行，但同时它们都进行呼吸作用，b=叶片原重量+总光合作用-呼吸消耗，a=叶片原重量-呼吸消耗，因此b-a=总光合作用．
（5）图5中，该实验的自变量是光照强度或灯泡距烧杯的距离，因变量应该是反映光合作用强度的指标是叶片上浮速率或一定时间内圆叶片浮起的数量，而影响光合作用强度的其他因素都是无关变量．
故答案为：
（1）①叶绿体   细胞质基质和线粒体   ②同位素标记法    ¹⁴C₃→（¹⁴CH₂O）
（2）光照强度   C0₂浓度   
（3）能   一昼夜C0₂浓度降低，说明有有机物积累    BD   D   从叶绿体基质到类囊体薄膜   
（4）b-a   （5）单位时间内上浮叶圆片的数量（浮起相同数目叶圆片所需时间）

点评 本题考查了环境因素对光合作用、呼吸作用的影响的有关知识，意在考查考生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；从题目所给的图形中获取有效信息的能力．