Question

某科研小组进行了细胞代谢的相关实验。小组成员将某植株幼苗放在温度适宜的图1装置内，测定其在黑暗和适宜光照条件下装置内氧气量的变化，结果如图2所示，实验过程中呼吸强度保持不变。请据图回答：

（1）图2中a点后的短时间内，叶肉细胞中C₅的量将会__________。ab段曲线上升逐渐减缓，光合速率逐渐_______，原因是____________________________________。

（2）由实验结果分析可知，植株幼苗在5～15分钟平均产氧量为______mol/h。

（3）实验中科研人员给幼苗提供了¹⁸O₂，结果在玻璃罩内可检测到C¹⁸O₂，其产生的途径是___________。

（4）科研人员想用图1装置来验证Mg元素是植物必需的矿质元素，需要增加一个装置，做法是将水槽中的完全培养液替换成_____________________，其他条件与图1装置相同，适宜条件下培养一段时间，观察植株的生长情况。

Answer

增多 降低（减小） 植株幼苗在适宜光照条件下，光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使玻璃罩内的CO2浓度不断降低，影响了光合作用的暗反应，光合速率也随之降低 3．6×10-6 18O2（有氧呼吸第三阶段）→H218O（有氧呼吸第二阶段）→C18O2 等量的缺少Mg元素的完全培养液

【解析】

据图2在0～5min之间，容器处于黑暗条件下，此时植物只进行呼吸作用，因此氧气的减少量可表示呼吸作用消耗量，同时也可以计算出呼吸速率；5min之后，给予光照，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，因此氧气的变化量可以表示净光合作用量。

（1）据图2分析，图2中a点后，给予光照条件，光反应产生ATP和[H]，C3被还原生成C5速率增加，故短时间内叶肉细胞中C5的量将会增多。由于植株幼苗在适宜光照条件下，光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使玻璃罩内的CO2浓度不断降低，影响了光合作用的暗反应，光合速率也随之降低，故ab段曲线上升逐渐减缓，光合速率逐渐降低（减小）。

（2）由实验结果分析可知，细胞呼吸速率为：（5-4）÷5×60×10-7=1．2×10-6mol/h，植株幼苗在5～15分钟净光合速率为：（8-4）÷10×60×10-7=2．4×10-6mol/h，故植株幼苗在5～15分钟平均产氧量为1．2×10-6+2．4×10-6=3．6×10-6mol/h。

（3）有氧呼吸第三阶段，[H]与18O2结合生成H218O，有氧呼吸第二阶段H218O与丙酮酸彻底分解产生C18O2。

（4）用图1装置来验证Mg元素是植物必需的矿质元素，需要增加一个装置，做法是将水槽中的完全培养液替换成等量的缺少Mg元素的完全培养液，其他条件与图1装置相同，适宜条件下培养一段时间，观察植株的生长状况。