Question

某研究小组欲探究马铃薯植株的生理作用，以下是他们的尝试：

（一）在研究马铃薯植株光合作用的实验中，该研究小组在密封的容器A中充入足量的含同位素¹⁴C的“¹⁴CO₂”，随着时间的推移，他们发现该植物的不同器官相继出现了同位素¹⁴C(如图1，黑色部分表示检测到同位素¹⁴C的部位)。据此回答：

（1）¹⁴CO₂主要是通过图2中______（结构）进入到叶片中。该植物叶肉细胞中的能量转换器有______。写出¹⁴CO₂在叶肉细胞中被合成有机物的文字表达式_______。 

（2）叶片中的 ¹⁴C主要是通过茎中的_______（结构）送到该植物的根部。一段时间后，研究小组在容器A外的空气中发现了¹⁴CO₂，原因是该植物中含有的¹⁴C同位素的有机物通过______，并散失到周围的空气中。  

（二）图3表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO₂浓度的变化，图4曲线a表示马铃薯植株在温度为20 ℃、CO₂浓度为0.03%的环境中随着光照强度的变化光合作用强度的变化，在B点时改变某种条件，结果发生了曲线b的变化，请分析回答：

（1）图3中，在a时植物光合作用强度_______(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。一天内大棚中氧气浓度最大的时候是___点(用曲线中字母表示）。 

（2）分析图4在B点时条件可能发生了怎样的改变(列举一种情况)：____。 

（三）有营养学家研究发现马铃薯蛋白质含量高，拥有人体必需的氨基酸比较齐全。维生素的含量也比较全面，特别是含有禾谷类粮食所没有的维生素C，其所含维生素C是苹果的8倍左右（提示：维生素C可以使紫色的高锰酸钾溶液褪色），依据材料，该研究小组欲探究马铃薯中的维生素C含量是否高于苹果，进行了如下的实验：请帮他们完善探究方案：

①取2支洁净的试管，分别编号为甲和乙，然后分别注入2毫升高锰酸钾溶液。

②用滴管向甲试管滴入苹果提取液，向乙试管滴入_______，边滴边震荡，直到溶液颜色完全褪去。

③记录实验现象发现：加入等量的两种提取液后，乙试管紫色褪去时间更短，依据实验现象写出结论：______。

Answer

气孔 叶绿体和线粒体 筛管 呼吸作用被分解为含14C的二氧化碳 等于 C 温度升高（或二氧化碳浓度增大） 等量的马铃薯提取液 马铃薯中的维生素C含量高于苹果

【解析】

本题考查的知识点包括气孔是植物蒸腾作用的“门户”，也是气体交换的“窗口”。气孔在光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等气体代谢中，成为空气和水蒸气的通路。细胞质中的叶绿体和线粒体是能量转换器。根、茎、叶等处有运输水和无机盐的导管，也有运输有机物的筛管，它们都属于输导组织。光合作用实质上是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物（如淀粉），并释放氧气的过程。呼吸作用是指细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并将储存在有机物中的能量释放出来，供生命活动需要的过程。

（一）图1表示出现同位素14C的部位示意图，图2表示叶片的结构示意图，叶片由表皮、叶肉与叶脉三部分组成。

（二）图3表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化，图4曲线a表示马铃薯植株在温度为20℃、CO2浓度为0.03%的环境中随着光照强度的变化光合作用强度的变化；曲线b表示在B点时改变某种条件后发生的变化。

（三）对照实验是指在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同之外，其他条件都相同的实验。

（一）（1）图2中的气孔是气体交换的“窗口”，其中二氧化碳（包括14CO2）主要是通过气孔进入到叶片中。能量转换器有线粒体和叶绿体，叶肉细胞中含有线粒体和叶绿体，即叶肉细胞中的能量转换器有线粒体和叶绿体。绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳和水，产生有机物和氧气，即14CO2在叶肉细胞中被合成有机物的文字表达式是。

（2）绿叶制造的有机物经叶脉、叶柄、茎中的筛管可以运到植物体的各处，由于叶片中的14C存在于有机物中，因此主要是通过茎中的筛管送到该植物的根部。绿色植物通过呼吸作用消耗体内有机物，释放二氧化碳到空气中，因此研究小组在容器A外的空气中发现了14CO2，原因是该植物中含有的14C同位素的有机物通过呼吸作用被分解为含14C的二氧化碳，并散失到周围的空气中。

（二）（1）图3表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化，其中曲线AB表示大棚内二氧化碳的浓度增加，说明植物体的呼吸作用强度大于光合作用强度，消耗氧气产生二氧化碳；当到达B点，大棚内的二氧化碳浓度到达最高点，随后二氧化碳浓度下降，说明a时植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度；曲线BC表示大棚内二氧化碳的浓度减少，说明植物体的光合作用强度大于呼吸作用强度，吸收二氧化碳产生氧气；当到达C点，大棚内的二氧化碳浓度到达最低点，随后二氧化碳浓度增加，说明b时植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度；曲线CD表示大棚内二氧化碳的浓度增加，说明植物体的光合作用强度小于呼吸作用强度，消耗氧气产生二氧化碳。因此在a时植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度，一天内大棚中氧气浓度最大的时候是C点。

（2）影响光合作用的因素有光照强度、二氧化碳的浓度、温度等等。在一定范围内，当二氧化碳浓度增大，植物的光合作用强度随之增加；当温度增加，植物的光合作用强度随之增加。根据图4中可知，在B点时，条件发生变化后导致植物的光合作用强度增大，则该条件可能是温度升高（或二氧化碳浓度增大）。

（三）②对照实验是指其他条件都相同，只有一个变量不同的实验。该实验探究的是马铃薯中的维生素C含量是否高于苹果，因此向甲试管滴入苹果提取液，则向乙试管滴入等量的马铃薯提取液。

③维生素C可以使紫色的高锰酸钾溶液褪色，维生素C的浓度越高，紫色高锰酸钾溶液的褪色速度越快，所用时间越短。因此加入马铃薯提取液的乙试管紫色褪去时间比加入苹果提取液的甲试管的时间更短，可以得出结论马铃薯中的维生素C含量高于苹果。