Question

菰的茎基部膨大可作蔬菜食用，称茭白。甲图表示菰叶肉细胞中的部分结构，①～⑥表示物质；乙图示科学家对菰的光合作用特性进行研究所测得的结果。其实验方法如下：将菰的倒数第三片功能叶片在不同温度和光照强度下进行离体培养，利用红外CO₂分析仪分析CO₂的变化，并将所测得的结果记录在乙图中。

（1）提取菰叶肉细胞中叶绿体色素时，为防止叶绿体色素被破坏需要加入的化学试剂是________；叶绿体中的叶绿素主要吸收________________。

（2）若供给植物CO₂后的60秒内，相隔不同时间取样，杀死细胞并分析细胞代谢产物，发现7秒后的代谢产物多达12种，而5秒内的代谢产物主要是一种物质，该物质最可能是甲图中的________(用图中编号表示)。

（3）根据乙图判断：当温度为________时，菰叶片的光合作用速率和呼吸作用速率相同；35 ℃时菰叶片的实际光合速率约为________μ mol·m^－2·s^－1。

（4）研究发现：一天中，菰叶片细胞间隙中CO₂的浓度和净光合速率的值呈现出负相关性，请简要解释出现这种现象的原因：_________________________________。

进一步研究发现：在黑暗时把叶绿体基粒放在pH=4的溶液中，让基粒类囊体膜腔的pH值下降至4，然后将基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的缓冲溶液中（如下图）。一段时间后，有ATP产生。

（5）上述实验结果表明：基粒类囊体合成ATP的原因是膜内外存在H^＋梯度（H^＋浓度差），据此推测，叶绿体在自然状态下产生ATP的过程中，光能的作用是       。

Answer

（1）CaCO3 红橙光和蓝紫光

（2）②

（3）3℃、50℃ 24.5

（4）净光合速率越大，CO2的消耗就越快，留在叶片间隙中（外界环境中）的CO2浓度就越低

（5）使水分解产生H+，使类囊体膜内外之间产生H+梯度（H+浓度差）

【解析】

试题分析：（1）提取菰叶肉细胞中叶绿体色素时，加入少许CaCO3可以防止研磨中色素被破坏；叶绿体中的叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光。

（2）根据甲图及卡尔文循环可知，甲图中①为C5化合物，②为C3化合物，③为ATP及[H]，④为ADP+Pi，⑤为水，⑥为氧气。CO2最先和C5结合生成C3化合物，所以②C3化合物是最早出现放射性的地方。

（3）菰叶片的光合作用速率和呼吸作用速率相同时，净光合速率为0，根据图乙可以看出此时温度为3℃、50℃；据图可知35 ℃时菰叶片的净光合速率为20μ mol·m－2·s－1，呼吸速率为4.5μ mol·m－2·s－1，所以35 ℃时菰叶片的实际光合速率约为净光合速率＋呼吸速率＝20＋4.5＝24.5μ mol·m－2·s－1。

（4）净光合速率越大，CO2的消耗就越快，留在叶片间隙中（外界环境中）的CO2浓度就越低，因此一天中菰叶片细胞间隙中CO2的浓度和净光合速率的值呈现出负相关性。

（5）根据题意可知，基粒类囊体合成ATP的原因是膜内外存在H＋梯度（H＋浓度差），据此推测，叶绿体在自然状态下产生ATP的过程中，光能的作用是使水分解产生H+，使类囊体膜内外之间产生H+梯度（H+浓度差）。

考点：本题考查光合作用和呼吸作用的相关知识，意在考查考生从课外材料中获取相关的生物学信息，并运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。