Question

某实验小组将菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片（面积和质量相同），装入含蒸馏水的注射器中，排出叶片内的气体，使叶圆片下沉。然后将叶圆片分别放入不同浓度的NaHCO₃溶液中进行实验（注：NaHCO₃溶液为光合作用提供原料，且浓度变化对溶液pH的影响忽略不计，其他实验条件相同），观察第1片叶圆片上浮所需时间（min），结果如图，请分析回答：

（1）当NaHCO₃溶液的浓度为1%～4%时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，可能是由于幼叶的光合作用能力比成熟叶_____（填“强”或“弱”）。有人推测幼叶与成熟叶光合作用能力的差异可能是叶片中光合色素的含量不同所致。为寻求证据，可以用____________________分别提取菠菜幼叶、成熟叶的色素，再用__________法分离色素，观察并比较滤纸条上色素带的宽度及颜色深浅。

（2）在NaHCO₃浓度为0%的溶液中，叶圆片直至实验结束仍未上浮，其原因是缺乏NaHCO₃，直接影响光合作用的_____阶段。当浓度超过5%，叶圆片也不上浮，最可能的原因是浓度过大，导致_____。

（3）当NaHCO₃浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象不能说明提高后的温度已经超过总光合作用的最适温度，请说明理由__________________________

Answer

（11分，除注明外，每空2分）

（1）弱 （1分） 无水乙醇 纸层析

（2）暗反应 细胞因渗透失水过多而死亡（其他合理答案也可）

（3）叶圆片上浮时间延长，只能表明净光合速率低（或只能表明总光合作用与呼吸作用的差值降低）

【解析】试题分析：

（1）依题意可知，叶圆片上浮所需时间表示光合作用强度，上浮所需时间越长，光合作用强度越弱，当NaHC03溶液浓度为1% -4%a时，相同浓度下，幼叶上浮时间均比成熟叶长，表明幼叶的光合作用能力比成熟叶弱。叶绿体中的色素易溶于有机溶剂无水乙醇中，因此可用无水乙醇提取。叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得慢，因而可用纸层析法将不同的色素分离。

（2）已知NaHC03溶液为光合作用提供C02原料，在NaHCO3浓度为0%的溶液中，因缺乏C02，光合作用的暗反应阶段不能进行，进而导致光合作用不能进行。当NaHCO3浓度过高，会导致细胞因渗透失水过多而死亡，细胞死亡后，光合作用也随之停止。

（3）依题意可知，本实验的原理是：取叶圆片用真空渗入法，排除叶内细胞间隙的空气，充以水分使叶片下沉。植物照光后，由于光合作用放出的氧气在水中的溶解度很小，而积累于细胞间隙，叶圆片即由下沉转为上浮。根据上浮所需时间，即能比较光合作用的强弱。在该实验中，光合作用放出的氧气量表示的是净光合速率，净光合速率＝总光合作用速率－呼吸作用速率。当NaHCO3浓度为3%时，适当提高溶液温度，第一片叶圆片上浮时间延长，该现象只能表明净光合速率低，而不能表明提高后的温度已超过总光合作用的最适温度。

考点：本题考查细胞的吸水和失水、绿叶中色素的提取和分离、探究环境因素对光合作用强度影响的实验的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。