Question

海带是我国北方大规模养殖的食用海藻，具有重要的经济价值。养殖区重金属离子超标会造成海带大幅减产。

（1）研究发现，在一定浓度的Cu²⁺溶液中，短时间内海带细胞中叶绿素含量显著下降，这一变化会对海带利用光能产生影响，直接抑制光合作用的_____阶段。同时Cu²⁺还可通过抑制光合电子传递过程，使ATP的合成受阻，直接抑制暗反应中_____过程。

（2）科研人员定量研究了水体中Cu²⁺对海带光合作用、呼吸作用的影响。

①将海带分别放入含不同浓度Cu²⁺溶液的透明瓶中，测定初始时瓶内溶氧量为M。将瓶口密封置于光下一段时间后，测定瓶内溶氧量为N。本实验用单位质量海带在单位时间内引起的溶氧量变化来表示海带的净光合作用速率。计算公式为：[（______）/t×w]×100%（w：海带湿重；t：反应时间）。在利用同样装置研究呼吸作用时，需要对装置进行_______处理。

②由下图可知，在Cu²⁺浓度为1.00mg/L 时，光合放氧率_______（大于/等于/小于）呼吸耗氧率，此浓度下的总光合速率_______（大于/等于/小于）Cu²⁺浓度为0.50mg/L下的总光合速率。

（3）若想进一步从细胞水平上探究Cu²⁺对海带光合作用及呼吸作用的影响，可在电子显微镜下观察相关细胞器的_______。根据上述实验信息，推测Cu²⁺对_______（填细胞器名称）破坏较小。

Answer

光反应 C3的还原 N-M 遮光 小于 小于 形态（结构）、数量 线粒体

【解析】

依题文信息可知，由于用单位质量海带在单位时间内引起的溶氧量变化来表示海带的净光合作用速率，所以光照结束时溶氧量和光照开始时溶氧量的差值就是净光合作用速率，净光合作用速率和呼吸作用速率之和是总光合作用速率，据此相关知识解答。

（1）依题文信息可知，因为一定浓度的Cu2+溶液中，短时间内使海带细胞中叶绿素含下降，叶绿素作用之一是吸收光能，所以海带吸收光能受到影响，从而直接抑制光合作用的光反应阶段。因为Cu2+抑制光合电子传递过程，ATP的合成受阻，无法为暗反应提供能量，所以会直接抑制暗反应中C3的还原。

（2）①根据分析可知，光照结束时溶氧量和光照开始时溶氧量的差值就是净光合作用速率，计算式为：N-M；只测其呼吸作用时，需要对装置进行遮光处理，因为需要停止其光合作用，以避免光合作用中气体变化对实验结果的影响。

②由题图纵轴数据可知，在Cu2+浓度为1.00mg/L时，溶氧量的相对变化为负值，说明光合放氧率小于呼吸耗氧率；真光合速率即总光合速率，其等于净光合速率与呼吸速率之和；识图可知，Cu2+浓度为0.50mg/L时的溶氧量的变化为正值，说明光合强度大于呼吸强度，故Cu2+浓度为1.00mg/L 时的真光合速率小于Cu2+浓度为0.50mg/L时的真光合速率。

（3）光合作用在叶绿体内进行，呼吸作用主要在线粒体内进行，二者的形态、结构、数量都会影响各自的代谢活动，所以在电子显微镜下应观察相关细胞器的形态、结构、数量；综合题文信息可知Cu2+对呼吸速率的影响较小，即对线粒体破坏较小。