Question

下图是研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花为实验材料进行的三组实验，实验处理如下：甲组提供大气CO₂浓度（375μmol·mol^-1）；乙组提供CO₂浓度倍增环境（750μmol·mol^-1）；丙组先在CO²浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO₂浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。分析回答：

 

（1）上述作物进行光合作用的细胞器是叶绿体，该细胞器中与捕获光能、进行光合作用的结构基础是______________和  __________。

（2）由图可知，当CO₂浓度增加时，上述作物光合作用速率随之提高，出现该种变化的原因是 __________。

（3）实验过程中发现，在CO₂浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的内在因素可能是 __________。（答出1点即可）。

（4）由图可知，丙组的光合作用速率比甲组低，其原因可能是因为作物长期处于高浓度CO₂环境中而降低了 ____________。

Answer

在类囊体膜表面分布着色素分子 在类囊体膜和叶绿体基质中含有酶 在光照充足的情况下，增加CO2浓度，CO2固定加快，C3还原加快 NADPH和ATP浓度（酶的含量、C5浓度、有机物浓度等） 固定CO2的酶的活性或含量

【解析】

影响光合作用的环境因素。
1.温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
2.二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3.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。题图分析 ，甲组和乙组之间进行比较可知，CO2浓度升高有利于光合作用，甲组和丙组比较可知，作物长期处于高CO2浓度条件下有可能会使固定CO2的酶的活性降低或者是数量减少。

（1）进行光合作用的细胞器是叶绿体，叶绿体的类囊体薄膜上有色素分子以及与光合作用光反应有关的酶，在叶绿体基质中含有与光合作用暗反应有关的酶，所以叶绿体能够作为光合作用的场所，其中的光合色素能吸收、传递和转化光能。

（2）CO2是影响光合作用（暗反应阶段）的原料，在光照充足的情况下，在一定范围内CO2浓度越高，其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物增加，暗反应速度加快，光合作用速率也加快，即光合速率在一定范围内随着二氧化碳浓度的提高而加快。

（3）实验过程中发现，在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，则可能是酶的含量、C5浓度限制了暗反应的过程，进而影响了光反应，最终表现为二氧化碳浓度虽然升高但光合速率并未提高。

（4）由图一可以看出，丙组的光合作用速率比甲组低，推测可能是作物长期处于高CO2浓度环境引起固定CO2的酶的活性降低，进而光合速率减慢。