Question

某实验小组用小球藻进行实验，探究影响光合速率的因素。他们将一定量的小球藻浸入适宜且相同温度的培养液的试管中，以白炽灯作为光源。移动台灯可改变光源与试管的距离；CO₂浓度分别设置为0.03%和0.05%，根据实验结果绘制成曲线1、曲线2（如图所示）。请分析回答下列问题：

（1）比较C、D两点的光合速率，可见限制D点光合速率的主要因素是         ,在        段该因素不再成为光合速率的主要限制因素，若C处突然关闭台灯，叶绿体中C₅含量将如何变化？            。

（2）在光照下，叶肉细胞中能合成ATP的膜结构是           。F点的含义是                                                  。若用缺镁培养液培养小球藻，其他条件不变，F点应向        移。

（3）卡尔文给小球藻悬浮液通入¹⁴CO₂，光照一定时间（从1秒到数分钟）后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种类的化合物。想要探究CO₂转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是                    。

（4）该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实验，实验结果见下表：

温度（℃）	10	20	30	40	50
光照下释放O2（mg/h）	9．67	14．67	19．67	21．67	19．33

请根据预实验结果，设计进一步的探究实验：

材料用具：小球藻、大试管、含CO₂缓冲液的培养液、水浴锅（控制温度）、量筒等。

该实验应控制好的两个主要无关变量是：

①                       ；②是小球藻的数量相同。

实验步骤：

第一步：将                      装入试管，数量相同的小球藻浸入试管中，分别放入5个水浴锅中 。

第二步：分组控制温度，                               （温度梯度差为1℃）。

第三步：光照6 h后测定O₂的释放量。

Answer

（1）CO2浓度 EF 减少

（2）类囊体薄膜和线粒体内膜 该光照强度（与光源相距105 cm）时小球藻光合速率等于呼吸速率 左

（3）缩短光照时间，并同时检测，当检测的化合物只有一种时，这个化合物就是第一个产物

（4）①相同光照时间和距离（或相同的光照强度）

第一步：等量的含有足量CO2缓冲液的培养液

第二步：使其依次为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃，并分别编号为1～5号

【解析】

试题分析：（1）坐标图的横轴表示台灯与试管的距离，距离越远则光照强度越弱。根据题意和图示可知，C点与D点都处于相同的光照条件下，但1号试管比2号试管的光合速率高，所以，限制D点光合速率的主要因素是CO2浓度(两组实验的CO2浓度不同)；EF段两条曲线重合，说明CO2浓度不再是光合速率的限制因素；若C处突然关闭台灯，则光反应产生的[H]和ATP减少，C3生成C5减少，而CO2的固定(消耗C5)正常进行，所以C5含量将减少。

（2）在光照下，叶肉细胞中既进行光合作用也进行有氧呼吸，所以能合成ATP的膜结构是叶绿体的类囊体薄膜(进行光反应)和线粒体内膜(进行有氧呼吸第三阶段)；F点时小球藻氧气释放速率(净光合速率)为0，其含义是该光照强度（与光源相距105 cm）时小球藻的的光合速率等于呼吸速率；缺镁培养液培养的小球藻会因缺乏叶绿素而在相同光照下的光合速率变小，但呼吸速率不受影响，所以其他条件不变时，F点应向左移(即需要更强的光照)。

（3）光照时间足够短时，CO2转化成第一个化合物后就不能够进行下面的反应了，所以这个化合物就是第一个产物。

（4）①本实验的目的是探究小球藻生长的最适温度，显然自变量为温度，而因变量是O2的释放速率，其他影响光合速率的因素如光照强度和时间、CO2浓度和小球藻的数量等都是无关变量，需要控制在相同且适宜的状态；实验设计的基本步骤是：分组→控制变量→经过一段时间观察实验结果，对温度的设置要注意参照题中给出的预实验，注意找出O2的释放速率变化中的“拐点”所对应的温度。

考点：本题考查“探究影响植物光合作用强度的因素”的相关实验，意在考查考生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能力。