Question

某兴趣小组的同学为研究光合作用和呼吸作用，取同种植物形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片设计了一组实验如下图。烧杯中的营养液保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应，气体量的变化可以通过观察有色液滴的位置进行判断。请回答下列问题：

（1）该组实验中叶肉细胞内合成ATP的场所或细胞器有           个，叶绿体中含光合色素的结构称为           ，含量最高的色素为           。

（2）该组实验应当考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用产生的系统误差，因此每组均需要设置对照组，对照组应为             。

（3）设置对照组后发现系统误差可以忽略。适宜的光照下，装置A中有色液滴的移动情况是       ，短时间内装置B中有色液滴的移动情况是      。原因是          。装置C中有色液滴的移动情况会随着光照条件的变化而变化，适宜光照条件下，装置C中有色液滴的移动情况是            。此时突然将C装置从光下移动到黑暗处，极短时间内叶肉细胞中的C₃物质含量变化是__________，C₅物质含量变化是__________。当装置C中有色液滴不移动时，叶片的光合作用速率         呼吸作用速率（填“大于”、“小于”或“等于”）。要测定叶片细胞呼吸的强度最好选择装置________（填字母）。

Answer

（1）3 类囊体薄膜或者基粒 叶绿素a

（2）叶片换成大小相同的死叶片，其他同各组装置

（3）不移动 向左移动 叶肉细胞呼吸消耗氧气，而产生的CO2被装置内NaOH或者叶片内光合作用全部吸收，因此有色液滴左移 向右移动 上升 下降 等于 D

【解析】（1）在光照的条件下，叶肉细胞既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，所以细胞内合成ATP的场所或细胞器有叶绿体、细胞质基质、线粒体，即3个。叶绿体中含光合色素的结构称为类囊体薄膜（或者基粒），含量最高的色素为叶绿素a。

（2）实验设计应遵循对照原则，欲排除环境因素等对实验结果产生的干扰，需要设置对照组，对照组除了将各装置中的叶片换成大小相同的死叶片外，其他应与各组装置相同。

（3）适宜的光照下，装置A中的叶片光合作用吸收的CO2体积等于释放出的O2体积，呼吸作用吸收的O2体积等于释放出的CO2的体积，因此装置A中有色液滴不移动。B装置内的叶肉细胞呼吸消耗氧气，而产生的CO2被装置内NaOH溶液吸收或被叶片内光合作用全部消耗，导致装置B内的气体压强减小，因此短时间内有色液滴左移。装置C中的CO2缓冲液使CO2浓度保持相对稳定，适宜光照条件下，装置C中叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度时，因此光合作用释放的O2量大于呼吸作用消耗的O2量，导致装置内的气体压强增大，有色液滴向右移动。此时突然将C装置从光下移动到黑暗处，CO2的固定照常进行，因没有光照，光反应停止，不再有ATP和[H]的产生，C3的还原受阻，因此极短时间内叶肉细胞中的C3物质的含量上升，C3物质的含量下降。当装置C中有色液滴不移动时，说明光合作用释放的O2量与呼吸作用消耗的O2量相等，即光合作用速率等于呼吸作用速率。要测定叶片细胞呼吸的强度，需排除光合作用对实验结果的干扰，因此最好选择装置D。

【考点定位】光合作用、呼吸作用以及实验设计相关知识