Question

某研究者对某一大豆新品种种子萌发和幼苗生长过程开展研究，首先将大豆种子置于水分、空气、光照等条件适宜的环境中培养，定期检测萌发种子的重量变化，结果如图甲所示。图乙表示在光照充足CO₂浓度适宜的条件下，温度对大豆真正光合作用速率和呼吸作用速率的影响，其中实线表示光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率，图丙为大豆在适宜条件下，光合作用速率随光照强度变化的示意图。请据图回答：

（1）如图甲所示，实验小组在第4天测得的种子吸收的O₂量与释放的CO₂量之比为1：3，此时大豆细胞内有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比值为__________；6天后种子重量减少的主要原因是___________，第_____________天，大豆的光合速率与呼吸速率大致相当，研究者用含¹⁸O的葡葡糖追根细胞有氧呼吸中的氧原子，其转移途径是__________________________。

（2）由图乙可知：与_____________作用有关的酶对高温更为敏感。

（3）已知图丙是在30℃条件下绘制而成的曲线，从理论上分析，如果温度变为45℃，图中b点将向___移。

（4）某研究性小组的同学将两株长势、叶面积等完全相同的大豆放在甲乙两种玻璃容器内，使之处于气密状态，甲玻璃容器无色透明，乙玻璃容器用黑纸罩住。实验处在适直温度的暗室中并从距玻璃0．3m处用不同功率的灯泡分别给于光照1h。其间用仪器记录了该容器内氧气浓度的变化（浓度单位为g/m³·h），结果如下。请据表分析回答：

	15W	20W	25W	30W	35W	40W	45W
甲	-6	-4	-2	0	2	5	10
乙	-10	-10	-10	-10	-10	-10	-10

甲容器在光照25W时产生氧气量是_____________g/m³·h，如果每天光照12h，当光照强度为_________W时。此植物才能正常生长发育。

Answer

1∶6 细胞呼吸分解了有机物，并且此时还不能进行光合作用产生有机物 10 葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳 光合作用 右 8g/m3•h 45W

【解析】

从图甲看出，随着种子萌发天数的增加，种子重量先增加后降低，然后在10天后增加；

从图乙看出，在高温时，真正光合作用速率曲线比呼吸作用速率曲线下降的快，说明与光合作用有关的酶对高温更为敏感；并且在温度为30℃条件下，真正光合作用速率与呼吸作用速率的差值最大；当环境温度为40℃时，真正光合作用速率等于呼吸作用速率．净光合作用速率=真正光合作用速率-呼吸作用速率，只有净光合作用速率大于零时，植物才能生长。

从图丙看出随着光照强度的不断增加，光合作用增强，而呼吸作用基本不变。

（1）如果底物是葡萄糖，则进行有氧呼吸时吸收6分子O2，释放6分子CO2，进行无氧呼吸释放2分子CO2，设无氧呼吸过程消耗的葡萄糖为X，则无氧呼吸产生的二氧化碳为2X，有氧呼吸消耗的葡萄糖为Y，有氧呼吸过程吸收的氧气为6Y，产生的二氧化碳为6Y，由题意可得关系式：6Y∶（6Y+2X）=1∶3，解得：X∶Y=6∶1，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比值为1∶6；

6天后种子重量减少的主要原因是细胞呼吸分解了有机物，并且此时还不能进行光合作用产生有机物；第10天大豆的呼吸速率与光合速率大致相当，所以此时种子的重量维持稳定，第10天后，种子重量增加，说明光合作用大于呼吸作用。

用含18O的葡萄糖追踪根细胞有氧呼吸中的氧原子，在有氧呼吸过程中，葡萄糖首先生成丙酮酸，再在线粒体基质中被彻底分解成CO2，所以其转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。

（2）由乙图可知，在高温时，真正光合作用速率曲线比呼吸作用速率曲线下降的快，说明与光合作用有关的酶对高温更为敏感。

（3）丙图b点代表光合作用速率等于呼吸作用速率，若将乙图从30℃改变为45℃，从乙图可知，植物的呼吸作用速率加快，要使光合作用速率等于呼吸作用速率，应增大光照强度，所以乙图中的b点应向右移。

（4）析题干可知，甲甲玻璃容器无色透明，乙玻璃容器用黑纸罩住，因此乙容器氧气的变化是呼吸作用强度，甲容器内的氧气变化是净光合作用强度，及实际光合作用强度与呼吸作用强度之差，植物呼吸作用强度是10g/m3•h，甲容器内氧气的变化为-2g/m3•h，因此甲容器在光照25W时产生氧气量8g/m3•h。

设植物净光合作用为X时才能正常生长发育时，由题意可得关系式；12X-12×10＞0，解得：X＞10，因此植物净光合作用为10g/m3•h时才能正常生长发育时，该点对应的光照强度是45W。