Question

为了探明植物在遮荫处理下的光合特性，通过盆栽实验，测定了75%遮荫处理下臭柏的叶面积、叶绿素含量等生理指标。实验结果如下表所示。请分析回答：

组别	叶面积（cm^2）	总叶绿素 （mg·g^-1FW）	胞间CO2浓度 （μmol·mol^-1）	净光合速率 （μmol·mol^-2·s^-1）
75%遮荫	3715	1.67	297	4.47
自然条件	2856	1.41	178	14.05

（1）提取叶绿体中色素的原理是____________。色素捕获的光能转变成____________参与暗反应。

（2）自然条件下胞间CO₂浓度更低，推测其原因是____________。75%遮荫处理一段时间后，臭柏幼苗产生的有利于提升光能利用率的变化有：________________________。

（3）为了进一步研究臭柏光合作用O₂产生和CO₂吸收的部位，有人设计了“叶绿体膜和叶绿体基质”离体实验。

实验Ⅰ：用酶破坏细胞壁，离心分离叶绿体；

实验Ⅱ：用充分研磨的方法破坏细胞，离心分离生物膜。

在适宜光照和适宜缓冲液条件下，分别检测两组实验装置是否产生O₂和吸收CO₂，预测实验结果：

实验Ⅰ：____________________________________。

实验Ⅱ：____________________________________。

Answer

叶绿体中的色素溶于有机溶剂（丙酮、无水乙醇） ATP和[H]（中活跃的化学能） 光照强度大，净光合速率高，消耗CO2较快 总叶绿素含量增加，叶面积增大 既有O2的产生，也有CO2的吸收（因为叶绿体类囊体膜完整，叶绿体基质得以保留，或叶绿体完整，光合作用能正常进行） 能产生O2，但不能吸收CO2（因为叶绿体被破坏，分离只得到破碎的类囊体膜，叶绿体基质流失，或实验Ⅱ中只有类囊体膜，无叶绿体基质，只能进行光反应）

【解析】

分析表格数据可知：在75%遮荫条件下，臭柏的叶面积、总叶绿素及胞间CO2浓度均高于自然条件，但净光合速率遮荫条件低于自然条件。光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强，当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。

（1）叶绿体中的色素能够溶解于有机溶剂如丙酮、无水乙醇中，因此可以用无水乙醇提取；光合色素捕获的光能经过光反应过程会转化为ATP和[H]中活跃的化学能，可用于暗反应中C3的还原。

（2）据表格数据可知，自然条件下臭柏的净光合速率较遮荫条件高，原因是光照强度较强，植物光合作用较强，故消耗CO2也较快，使胞间CO2浓度更低；75%遮荫处理一段时间后，臭柏幼苗的总叶绿素含量增加，叶面积增大，这些变化均有利于提升光能利用率。

（3）光合作用过程O2产生和CO2吸收的部位分别是叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质。实验Ⅰ用酶破坏细胞壁，离心分离得到叶绿体，由于叶绿体类囊体膜完整，叶绿体基质得以保留，光反应和暗反应都能进行，故预期结果既有O2的产生，也有CO2的吸收；实验Ⅱ用充分研磨的方法破坏细胞，离心分离生物膜，由于只有类囊体膜，无叶绿体基质，只能进行光反应，故预期结果只能产生O2，但不能吸收CO2。