Question

(12分)科研人员在22℃、3klx光照条件下对黄化突变体玉米(以下简称黄化玉米)和正常玉米的色素含量和光合作用的关系进行研究,得到下表所示结果。

	叶绿素含量	净光合速率	实际光合速率
(mg·g^-1)	(µmolCO2·m^-2·s^-1)	(µm0lCO2·m^-2·s^-1)
黄化玉米	9.06	6.55	7.03
正常玉米	13.63	8.32	9.23

注:净光合速率＋呼吸速率=实际光合速率

根据表中信息回答问题:

（1）提取叶绿素的材料，最好选择的          叶片；黄化玉米的净光合速率小于正常玉米的原因之一是由于黄化玉米的光反应提供的             少于正常玉米。

（2）测定黄化玉米和正常玉米的实际光合速率时需要测定其呼吸速率，在测定过程中应将实验装量置于 条件下进行，此时，叶肉细胞内合成[H]的作用是                              ，所测得的两种玉米的呼吸速率        (填“相同”或“不相同”)。

（3）在22℃、3klx条件下，黄化玉米叶绿体制造的O₂将移向                      。

Answer

（1）正常玉米 ATP和[H]

（2）黑暗、22℃ 与O2结合生成水 不相同

（3）线粒体和细胞外

【解析】

（1）正常玉米叶片中叶绿素含量明显多于黄化玉米，可用于提取叶绿素；表中数据表明，黄化玉米的叶绿素含量低于正常玉米，导致黄化玉米光反应提供的ATP和[H]少于正常玉米，因此其净光合速率小于正常玉米。

（2）植物实际光合速率=呼吸速率+净光合速率；测定黄化玉米和正常玉米的呼吸速率时要避免光合作用产生影响，所以测定过程中应将实验装量置于黑暗、22℃条件下进行；此时叶肉细胞的细胞呼吸合成的[H]参与有氧呼吸第三阶段反应，与O2结合生成水；表中数据表明，所测得的黄化玉米呼吸速率为7.03-6.55=0.48µmolCO2·m-2·s-1，正常玉米呼吸速率为9.23-8.32=0.91µmolCO2·m-2·s-1，两者呼吸速率不同。

（3）在22℃、3klx条件下，黄化玉米的净光合速率大于0，此时实际光合作用强度大于细胞呼吸强度，叶绿体制造的O2将移向线粒体和细胞外。

【考点定位】光照强度、温度及叶绿素含量对光合速率及呼吸速率的影响

【名师点睛】1.光合作用速率与呼吸作用速率:

(1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。

(2)净光合速率和真正光合速率

①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示；

②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。

(3)光合速率与呼吸速率的关系：

①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。

②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。

③真正光合速率＝净(表观)光合速率＋呼吸速率。

由关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：

A．光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量

B．光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量

C．光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量

2.光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下气体变化规律:

（1）黑暗状态时，植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。此状态下，植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外，如图甲所示。

（2）弱光情况下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸。

①细胞呼吸速率大于光合作用速率，此状态下，植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同。但吸收O2与放出CO2量较少（如图乙）。细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：①用CO2释放量表示：N1=N2-N；②用O2吸收量表示：m2=m1-m；③用植物重量（有机物）减少量表示。

②细胞呼吸速率等于光合作用速率时，植物与外界不进行气体交换,即没有O2和CO2的吸收与释放（如图丙）。此时表现为呼吸速率或光合速率等于0。

（3）较强光照时，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，且光合作用速率大于细胞呼吸速率。

①气体代谢特点（如图丁）：植物光合作用所利用的CO2（用N表示）除来自植物自身细胞呼吸（N2）之外，不足部分来自外界（N1）；植物光合作用产生的氧气（m）除用于自身细胞呼吸之外(m1),其余氧气释放到周围环境中（m2）。分析图可知：N=N1+N2，m=m1+m2。

②光合作用相对强度的表示方法

①用O2释放量（或容器中O2的增加量）表示：m2 =m-m1；②用CO2吸收量(或容器中CO2的减少量)表示:N1=N-N2；③用植物重量（或有机物量）的增加量表示。