Question

某生物小组利用图1装置在光合作用最适温度（25℃）下培养某植株幼苗，通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的O₂释放速率来测量光合速率，结果如图2所示。请据图回答：

（1）若用缺镁的完全培养液培养，叶肉细胞内___________合成减少，从而影响植物对光的吸收。

（2）光照条件下植物吸收的CO₂在_________________（细胞具体结构）中参与反应，而在黑暗、氧气充足条件下CO₂是由_________________（细胞具体结构）中释放的。光照条件下，根尖细胞内合成ATP的场所除线粒体外还有_________________。

（3）曲线中t₁～t₄时段，玻璃罩内CO₂浓度最高点和最低点依次是_________________和_________________；t₄时补充CO₂，此时叶绿体内C₃的含量将_________________。

（4）根据测量结果t₄时玻璃罩内O₂的量与t₀时相比增加了128mg，此时植株积累葡萄糖的量为__________mg。若t₅时温度由25℃升高至35℃，植株光合速率的变化是___________（升高/不变/降低）。

Answer

叶绿素 叶绿体基质 线粒体基质 细胞质基质 t2 t4 增多 120 降低

【解析】

装置图1是植物幼苗在密闭罩内进行光合作用的示意图，在充足光照下，随时间的推移，罩内CO2浓度逐渐下降，光合速率逐渐减低至与呼吸速率相等。图2中曲线分别表示幼苗在不同条件下释放氧气的速率变化。在t0〜t1内，黑暗条件下，幼苗只进行稳定的有氧呼吸消耗氧气，速率不变；在t1〜t4内，光照充足，幼苗开始净光合速率释放氧气速率逐渐增大，之后因CO2浓度下降，释放氧气速率下降，到t4时，罩内氧气浓度最高，CO2浓度最低；其中在t2时，由于净光合速率为0，说明此时罩内氧气浓度最低，CO2浓度最高；在期间，由于补充CO2，固定CO2加快，暗反应加快，光反应随之加快，释放氧气速率再次增大。

（1）镁元素为合成叶绿素所必需的元素，缺镁会使叶肉细胞内叶绿素的合成减少，影响植物对光的吸收。

（2）光照条件下，植物进行光合作用，吸收C02释放氧气，C02参与光合作用的暗反应阶段，场所为叶绿体基质。黑暗、氧气充足条件下，植物进行有氧呼吸，有氧呼吸的第二阶段会产生C02，场所为线粒体基质。根尖细胞没有叶绿体，因此光照条件下只能进行呼吸作用，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，在细胞质基质中葡萄糖被分解为丙酮酸与[H]，同时合成少量ATP。

（3）观察图2，t1〜t4时段光合速率小于呼吸速率，表现为消耗氧气，释放C02，C02含量增多，t2～t4时段光合速率大于呼吸速率，表现为吸收C02，C02含量减少，因此C02浓度最高的点是t2点，最低的点是t4点。由于t3～t4阶段氧气的释放速率下降，而补充C02后，氧气的释放速率又逐渐增高，故推测t3～t4阶段下降的原因为C02浓度不足，抑制了光合作用的暗反应阶段，故补充C02后，暗反应速率加快，叶绿体内C3的含量增加。

（4）根据光合作用的总反应式：，氧气增加了128/32=4mmol，因此增加的葡萄糖的质量为180×4/6=120mg。光合作用需要酶的参与，由题可知，光合作用的最适温度为25℃，因此将温度调到35℃后，酶的活性降低，光合速率也随之降低。