Question

图1表示在适宜条件下测得的小球藻光照强度与光合速率的关系；图2表示小球藻细胞中两种细胞器在不同光照强度下的生理状态（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）。请据图回答下列问题：

 

（1）小球藻中Mg²⁺浓度是培养液的10倍，Mg^2＋进入小球藻的方式为____；Mg^2＋在细胞中可用于合成_______进行光合作用。

（2）图2中细胞器①利用CO₂的场所和细胞器②产生CO₂的场所分别是_______；对小球藻来说，图1中b点对应图2中的生理状态是_______。

（3）从湖泊不同深度分别取两种等量的单细胞藻类，分别放在两个相同的密闭透明玻璃瓶中，在适宜温度条件下，逐渐增加光照强度，测定放氧速率的数据如下表。请回答相关问题：

光强μmol光子/（100g·s）		0	10	30	50	100	200	450	500
放氧速率 μmolO2/（100g·s）	藻类A	-20	-10	-5	-1	5	15	29	28
藻类B	-2	-0.5	1.5	3	6	10	11	10

①由表中数据可以推测，两种藻类中取自浅水区的藻类是_______；当光照强度大于450μmol光子/（100g·s）时，可推知藻类B放氧速率主要受_______限制。

②若绘制A、B两种藻类的放氧速率曲线图，则在两条曲线相交时所对应的光照强度下，A、B两藻类产生氧气的差值为________μmolO₂/（100g·s）。

Answer

主动运输 叶绿素 叶绿体基质、线粒体基质 II 藻类A CO2浓度 18

【解析】

1、分析题图可知，图1是在适宜条件下测得的某植物光照强度与光合速率的关系，该光合速率是净光合速率，该曲线中，a点不进行光合作用，只进行呼吸作用，表示呼吸作用的强度，c点是光照强度的补偿点，该光照强度下光合作用速率与呼吸作用速率相等，d点是光照强度的饱和点，d点以后限制光合作用速率的因素不再是光照强度。

2、图2是表示不同光照强度下，光合作用与呼吸作用的大小，分析题图可知，①是叶绿体，②是线粒体，Ⅰ中叶绿体消耗的二氧化碳来自线粒体产生的二氧化碳和外界吸收的二氧化碳，说明光合作用大于呼吸作用；Ⅱ中线粒体产生的二氧化碳一部分被叶绿体吸收，还有一部分释放到细胞外，说明光合作用小于呼吸作用；Ⅲ中线粒体产生的二氧化碳正好被叶绿体吸收，说明光合作用与呼吸作用相等；Ⅳ中线粒体消耗外界中的氧气，将产生的二氧化碳全部释放到细胞外，说明只进行呼吸作用不进行光合作用。

3、分析表格中数据，光照强度为0时，只进行呼吸作用，此时的值可表示呼吸作用强度；当放氧速率大于0之后，此时的值表示净光合速率，即净光合速率=真光合速率-呼吸速率。表中数据可以看出，藻类A为喜阳植物，藻类B为喜阴植物。影响光合作用的环境因素主要有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量、矿质元素等，光照强度主要影响光反应，二氧化碳浓度主要影响暗反应。

（1）小球藻中Mg2+浓度是培养液的10倍，溶液中的Mg2+进入小球藻为逆浓度梯度，为主动运输；Mg2+是构成细胞中叶绿素的主要成分。

（2）图2中细胞器①是叶绿体，是进行光合作用的场所，在暗反应过程中固定CO2，场所是叶绿体基质；细胞器②是线粒体，是进行有氧呼吸的主要场所，在第二阶段丙酮酸与水发生反应产生CO2，场所是线粒体基质；对小球藻来说，图1中b点既进行细胞呼吸，也进行光合作用，并呼吸作用强度大于光合作用强度，呼吸作用产生的二氧化碳被光合作用吸收外，还要部分释放到细胞外，对应图2中的生理状态是Ⅱ。

（3）①表中数据可以看出，藻类A为喜阳植物，藻类B为喜阴植物，藻类A来自浅水区；表格中数据是在适宜温度条件下，逐渐增加光照强度，测定放氧速率的数据。当光照强度大于450μmol光子/（100g·s）时，可推知藻类B放氧速率几乎不发生改变，因此光照强度和温度不是影响因素，推知此时CO2浓度是影响藻类B放氧速率主要因素。

②根据题意，两条曲线相交，此交点的生物学含义是A、B的净光合作用速率相等。根据表格中光子为0时，藻类A放氧速率=-20μmolO2/（100g·s），藻类B放氧速率=-2μmolO2/（100g·s），可推知藻类A的呼吸速率为20μmolO2/（100g·s），藻类B的呼吸速率为2μmolO2/（100g·s），因此A、B的净光合作用速率相等时，产生氧气的差值为20-2=18μmolO2/（100g·s）。