Question

研究人员在密闭广口瓶中用二氧化碳缓冲液培养小球藻，在适宜温度条件下，先给予6小时适宜光照然后再置于黑暗条件下6小时，溶液pH的变化情况如图所示，回答下列有关问题：

（1）AC段与CE段比较，小球藻细胞中直接产生ATP的不同部位是_____________。

（2）AB、BC段的斜率不同，造成这种差异的主要影响因素有两种，外因是_____________，内因是pH的变化会影响___________。

（3）在小球藻的叶绿体基质中，_____________（填“AB”、“BC”或“CD”）对应的时间段内C₃化合物的相对含量最多。

（4）研究人员增大二氧化碳缓冲液的浓度（仍将pH调到7），结果发现小球藻的光合速率并没有提高反而降低，造成该现象的主要原因可能是_________________________。

（5）如果继续延长实验时间，最终细胞中产生二氧化碳的主要场所是__________________。

Answer

叶绿体中类囊体薄膜 二氧化碳浓度 酶活性 CD 二氧化碳缓冲液的浓度过高，导致细胞失水 细胞质基质

【解析】

本题结合曲线图考查光合作用与细胞呼吸过程，及影响光合作用与细胞呼吸的因素，要求考生明确二氧化碳缓冲液的作用是维持瓶内二氧化碳浓度不变，但缓冲液pH值的改变会影响酶的活性；同时停止光照也会对光合作用产生影响、细胞呼吸产生二氧化碳都会导致缓冲液pH值发生改变；缓冲液的浓度过大会导致细胞失水，进而影响光合作用与细胞呼吸；再结合光合作用与细胞呼吸过程可分析回答相关问题。

（1）密闭广口瓶中用二氧化碳缓冲液能维持瓶内二氧化碳浓度不变，AC段光照条件下缓冲液的pH值升高，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度，此时小球藻细胞中直接产生ATP的部位是叶绿体中类囊体薄膜和细胞质基质、线粒体基质与线粒体内膜；CE段暗黑条件下小球藻细胞只进行细胞呼吸，其细胞中直接产生ATP的部位是细胞质基质、线粒体基质与线粒体内膜。

（2）AB、BC段的斜率不同，说明其光合速率不同，但光照条件和环境温度都适宜，因此造成这种差异的主要影响因素有两种，外因是二氧化碳浓度，内因是pH的变化会影响酶活性。

（3）在小球藻的叶绿体基质中，AB和BC段都有[H]和ATP的供应，消耗C3生成糖类，而CD段内没有光照，没有[H]和ATP的供应，不消耗C3，因此CD时间段内C3化合物的相对含量最多。

（4）增大二氧化碳缓冲液的浓度（仍将pH调到7），即增大二氧化碳的供应量，结果发现小球藻的光合速率并没有提高反而降低，可能是二氧化碳缓冲液的浓度过高，导致细胞失水，光合速率下降。

（5）如果继续延长实验时间，随着密闭装置内氧气消耗，有氧呼吸减弱，无氧呼吸出现并逐渐增强，故最终细胞中产生二氧化碳的主要场所是细胞质基质。