Question

如图是有关棉花成熟绿叶的相关图解，其中图 1 是叶肉细胞的光合作用过程图解；图 2 表示某 光照强度和温度下，光合作用强度增长率随 CO₂ 浓度变化的情况。请回答下列问题：

（1）由图 1 可知，乙代表的物质是_________。要想使叶绿体内 C₃ 的含量快速下降，可以改变的 环境条件是_____。光反应中产生的 O₂ 扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过_____层生物膜。

（2）图 2 中限制 D 点光合速率的主要环境因素是_____。

（3）图 3 表示棉花叶肉细胞与外界环境间、叶绿体与线粒体间的气体交换，图 4 表示光照强度与棉花叶 肉细胞光合作用速率的关系。请据图回答：

①若叶肉细胞处于图 3 状态时，对应图 4 曲线中______(填A、B或C)点。

②如果其他条件不变，CO₂ 浓度增大，B 点_____(填向左、向右或不)移动。

③如果 A 点时 CO₂ 释放量为 a μmol/(m2·s)，C 点时的 CO₂ 吸收量为 b μmol/(m²·s)，则在 C 点时 O₂ 的 产生量为_____μmol/(m²·s)。

Answer

[H]和ATP 不提供CO2或增强光照 4 光照强度和温度 C 向左 a＋b

【解析】

图1是光合作用过程图解，图中甲表示CO2，乙表示光反应产生的[H]和ATP，丙表示ADP和Pi；图2中BC段增长速率最大，到D点时增长速率降为0，此时光合作用强度达到最大；图3可以看出叶绿体和线粒体之间可以进行气体的交换，一般情况下，当光合作用大于呼吸作用时，叶绿体需从细胞外吸收二氧化碳和释放氧气；当光合作用等于呼吸作用时，细胞没有气体释放的吸收；当光合作用小于呼吸作用时，线粒体需从细胞外吸收氧气和释放二氧化碳；图4中，A点无光照，只进行呼吸作用；B点为光补偿点，此时光合作用等于呼吸作用；C点光饱和点，此时光照不是限制因素，二氧化碳浓度、温度等为限制因素。

（1）根据图1光合作用过程可知，甲表示CO2，乙表示水光解生成的[H]和ATP；要想使C3化合物含量快速下降，可以使其合成减少（即不提供CO2）或去路增多（即增强光照）；光反应中产生的O2扩散到邻近的线粒体中被利用首先要从叶绿体中出来穿过叶绿体的两层膜，然后再进入线粒体穿过线粒体的两层膜，共4层膜。
（2）图2表示光合作用增长率，只要光合作用增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，故在增长率达到0时（即D点）光合作用速率达到最大，此时CO2浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO2，应是光照强度和温度。
（3）①图3中的叶肉细胞有二氧化碳的净吸收和氧气的净释放，说明光合作用大于呼吸作用，对应图4曲线中光补偿点B点之后，对应C点。
②B点为光补偿点，此时光合强度等于呼吸强度，如果其他条件不变，CO2浓度增大，光合强度增大，故在较低的光照强度下就能使光合强度等于呼吸强度，故B点左移。
③O2的产生量为总光合速率，其等于净光合速率+呼吸速率，若A点（黑暗下）时CO2释放量为aμmol/（m2•s），即呼吸速率，C 点时的CO2吸收量为bμmol/（m2•s），即净光合速率，则在 C点时O2的产生量为a+bμmol/（m2•s）。