Question

有多种方法可以测定植物的光合作用速率。请回答以下相关问题：

（1）在光照适宜、温度恒定的条件下，图甲的实验装置为密闭容器，图甲中的曲线为测量1h内该容器中CO₂的变化量。图甲中AB段，叶绿体内ADP含量最高的场所是______________。导致AB段曲线变化的主要原因是______________。该绿色植物前30min实际光合作用的平均速率为______________μL·L^–1CO₂/min。AB段植物根尖细胞合成[H]的具体场所有：__________________________________________（不区分[H]的种类）

（2）某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室?（如图乙A所示；其中CO₂缓冲液可以吸收和提供CO₂，保证瓶中CO₂恒定）。

①该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，得到如图乙B所示曲线，那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是_______________；影响A点变化的内因是_______________；装置中氧气浓度最高的时间是__________点（填字母）；图中装置刻度管中液滴移到最左点是在曲线中的_______点（填字母）。

②在实验过程中某段光照时间内，记录液滴的移动，获得以下数据：

每隔一定时间记录一次刻度数据

该组实验数据是在B曲线的_______________段获得的。

（3）如果要测定该植物呼吸作用的速率，怎样利用该装置设计实验?

在装置的烧杯中加入_______________溶液，将装置放在_______________环境中1h，保持温度定，观察并记录_________________速率。

Answer

叶绿体基质 容器内二氧化碳的量随着光合作用的消耗在逐渐减少 146
细胞质基质、线粒体基质 温度和光照强度 与呼吸有关的酶活性低 18点（或G） 8点（或C） DEF或DF NaOH溶液 黑暗（遮光） 液滴移动的速率（氧气消耗速率）

【解析】

题图分析：图甲中，在30分钟时二氧化碳浓度最低，说明此时光合速率等于呼吸速率。图乙A中，液滴的移动只与密闭小室中的氧气的变化有关。图乙B中，C、G表示光补偿点，H表示呼吸作用速率，DE段下降的原因是气孔部分关闭，二氧化碳供应不足导致光合作用下降。真正的光合作用速率=净光合速率+呼吸速率。

（1）光反应的场所是类囊体膜，消耗ADP产生ATP，暗反应的场所是叶绿体基质，消耗ATP产生ADP，所以，叶绿体内ADP含量最高的场所是叶绿体基质。A～B段容器中CO2逐渐被光合作用消耗，导致A～B段CO2浓度不断减降低，即表示光合作用大于呼吸作用。分析题图甲曲线可知，前30分钟净光合作用强度是（3620-220）÷30=113.3μL•L-1CO2/min。呼吸作用强度是（1200-220）÷30=32.7μL•L-1CO2/min。因此，该绿色植物前30分钟实际光合作用的平均速率为113.3+32.7=146μL•L-1CO2/min。AB段植物根尖细胞只能进行呼吸作用，呼吸作用过程中产生[H]的具体场所为细胞质基质、线粒体基质。

（2）①影响光合作用的因素主要有光照强度、温度、二氧化碳浓度等。图A是密闭装置，内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素就只有光照强度和温度。图B中A点呼吸速率最小，此时影响呼吸速率变化的内因是温度低影响了酶的活性导致的；装置刻度管中液滴移动是由氧气的增减造成的，只要有氧气释放，液滴就会右移。图B中G点表示光合作用与呼吸作用相等，超过该点将消耗氧气，所以18（或G）点时储存氧气最多。装置刻度管中液滴移动是由氧气的增减造成的，只在氧气不断消耗的过程中液滴会左移。图B中C点表示光合作用与呼吸作用相等，超过该点将释放氧气，所以8（或C）点时储存氧气最低点。即为液滴移动的最左点。

②根据表中数据可以看出，单位时间内液滴移动的距离先减小后增大，与图中的DF段相符合。

（3）如果要测定该植物呼吸作用的速率，需要在装置的烧杯中加入氢氧化钠溶液，同时将装置放在黑暗环境中1h，避免光合作用对气体变化的影响，还需要保持温度定，观察并记录液滴移动的速率（这里代表的是氧气消耗的速率）。