Question

下图为测定植物光合速率的简易实验装置，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度。取6套同样的装置，分别置于适宜的温度、不同的光照条件下，24小时后测定各组装置中的氧含量，测得原初氧的含量为20mg/L，记录数据如下：

（1）已知光合作用中水的光解发生于叶绿体的类囊体腔内。当叶肉细胞产生的氧气被相邻细胞消耗时，氧气分子至少穿过______层磷脖双分子层。

（2）光照条件下，若装置中液滴不移动，叶肉细胞的光合作用强度__（大于、小于或等于）呼吸作用强度。

（3）当光照强度为3．0klx时，植物光合作用产生的氧气量为______mg/L·d。

（4）若一天中给予装置9h光照，则光照强度至少为____klx时，该植物才能正常生长。

（5）当光照强度大于6．0klx时，限制光合作用的内部因素可能有________。

（6）如果用同样的已杀死的植物替换原装置中的绿色植物，设置此对照实验装置的目的是_____________。

Answer

（1）7 （2）大于 （3）32 （4）3

（5）酶和色素含量 （6）排除非生物因素对实验结果的干扰

【解析】（1）叶肉细胞光合作用的光反应阶段产生氧气，发生于叶绿体的类囊体腔内，氧气被相邻细胞消耗的场所是线粒体，故氧气从产生到利用经过的膜依次为类囊体膜（1层）、叶绿体膜（2层）、叶肉细胞膜（1层）、相邻细胞的细胞膜（1层）、线粒体膜（2层）共7层膜，生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，故氧气分子至少穿过7层磷脂双分子层。

（2）光照条件下，若装置中液滴不移动，说明植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，而光合作用主要发生在叶肉细胞内，但所有的植物细胞都要进行呼吸作用，故叶肉细胞的光合作用强度应大于呼吸作用强度。

（3）据题干可知，原初氧的含量为20mg/L，而没有光照时植物只进行呼吸作用，24小时后测知氧含量为8mg/L，故装置中植物的呼吸消耗的氧气速率为20-8=12mg/L•d；植物实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸强度，据曲线图可知，当光照强度为3．0klx时，植物光合作用产生的氧气量为a，则有40-20=a-12，所以a=32mg/L•d。

（4）若一天中给予装置9h光照，该植物能正常生长的条件是必须光合作用大于呼吸作用，设光照时的净光合速率为X，则24小时的净光合作用量=9X，光照下的净光合作用量-（24-9）h黑暗下的呼吸作用量=9X-12×（24-9）＞0，解得X＞20mg/L，而原初氧的含量为20mg/L，则光照下的氧含量为20+20=40mg/L，对应曲线图中光照强度为3klx，故当光照强度为3klx时，该植物才能正常生长。

（5）当光照强度大于6，0klx时，图中曲线不再变化，说明此时限制光合作用的外因主要是二氧化碳浓度，内因是参与光合作用的酶和色素的含量。

（6）如果用同样的已杀死的植物替换原装置中的绿色植物，设置此对照实验装置的目的是排除非生物因素对实验结果的干扰。

【考点定位】影响光合作用的因素及其实验

【名师点睛】1．光照条件下，若装置中液滴不移动，说明整个植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，由于光合作用主要发生在叶肉细胞内，但所有的植物细胞都要进行呼吸作用，故叶肉细胞的光合作用强度应大于呼吸作用强度。2．原初氧的含量为20mg/L，而没有光照时植物只进行呼吸作用，24小时后测知氧含量为8mg/L，故装置中植物的呼吸消耗的氧气速率为20-8=12mg/L•d；植物实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸强度，据曲线图可知，当光照强度为3．0klx时，植物光合作用产生的氧气量为a，则有40-20=a-12，所以a=32mg/L•d。3．设光照时的净光合速率为X，则24小时的净光合作用量=9X，光照下的净光合作用量-（24-9）h黑暗下的呼吸作用量=9X-12×（24-9）＞0，解得X＞20mg/L，而原初氧的含量为20mg/L，则光照下的氧含量为20+20=40mg/L，对应曲线图中光照强度为3klx，故当光照强度为3klx时，该植物才能正常生长。4．如果用同样的已杀死的植物替换原装置中的绿色植物，设置此对照实验装置的目的是排除非生物因素如环境温度及气压变化等对实验结果的干扰。