Question

【題目】下圖為某植株在不同溫度下處于光照或黑暗環(huán)境中CO2的吸收/釋放速率（該測量過程中光照強(qiáng)度不變且不考慮該植株非綠色部分的細(xì)胞呼吸），以及該植株某葉肉細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)圖回答下列問題：

（1）在上圖所示的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，涉及能量轉(zhuǎn)化的膜結(jié)構(gòu)是__________和_______。

（2）當(dāng)溫度為32°C時(shí)，植株在光照下CO2吸收量等于黑暗中CO2釋放量，此時(shí)光照下的葉肉細(xì)胞中會(huì)出現(xiàn)af中的_________；當(dāng)溫度為t°C時(shí)，植株周圍環(huán)境中的CO2濃度不變，光照下的葉肉細(xì)胞中不會(huì)出現(xiàn)af中的_________。

（3）在15°C下，光合作用速率是呼吸作用速率的_______倍；若恒定光強(qiáng)照射14小時(shí)，再黑暗處理10小時(shí)，將溫度改為35°C，則植株的有機(jī)物積累量會(huì)__________（增加/減少）。

（4）一段時(shí)間后，該植株部分葉片變黃，為探究其原因做了以下實(shí)驗(yàn)：

步驟一：取部分葉片研磨后，用無水乙醇提取色素并過濾，置于透明離心管中；

步驟二：用細(xì)光束照射離心管，透過的光線經(jīng)三棱鏡色散后在前方光屏上形成光譜；

步驟三：不斷撤走、放回離心管，觀察前后光譜的區(qū)別并記錄。

預(yù)測：兩種光譜最大的區(qū)別在于______光區(qū)域，前后明暗差異很大，這很有可能是由于植株缺乏_______元素造成的。若將該濾液進(jìn)行紙層析，最終在濾紙條上會(huì)出現(xiàn)___________色素帶。

Answer 1

【答案】線粒體內(nèi)膜 類囊體薄膜 a、b、c、d c、d、e、f 3. 5 增加 藍(lán)紫 Mg（或鎂） 2

【解析】

分析題圖：左圖是某葉肉細(xì)胞的線粒體和葉綠體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a、b、c、d、e、f等表示該細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸和光合作用中氣體擴(kuò)散過程，當(dāng)該細(xì)胞有氧呼吸速率等于光合速率時(shí)，只發(fā)生a、b過程；當(dāng)有氧呼吸速率大于光合速率時(shí)，會(huì)發(fā)生a、b、e、f過程；當(dāng)有氧呼吸速率小于光合速率時(shí)，會(huì)發(fā)生a、b、c、d過程。

右圖是某植株在不同溫度下處于光照或黑暗環(huán)境中CO2的吸收/釋放速率變化曲線，其中光照下單位時(shí)間吸收的CO2量可代表植株的凈光合速率，黑暗下單位時(shí)間釋放CO2量可代表植株的呼吸速率。

（1）在上圖所示的細(xì)胞結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)了線粒體和葉綠體，從兩種結(jié)構(gòu)完成的生理過程考慮，其中有能量轉(zhuǎn)化的膜結(jié)構(gòu)一個(gè)是線粒體內(nèi)膜上完成有氧呼吸第三階段涉及有機(jī)物中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>ATP中化學(xué)能和熱能；另一個(gè)結(jié)構(gòu)是葉綠體中類囊體薄膜上進(jìn)行光反應(yīng)過程涉及光能轉(zhuǎn)化為ATP等活躍的化學(xué)能。

（2）當(dāng)溫度為32°C時(shí)，植株在光照下CO2吸收量等于黑暗中CO2釋放量，此時(shí)光照下的葉肉細(xì)胞中光合速率大于其有氧呼吸速率，會(huì)出現(xiàn)a、b、c、d等氣體擴(kuò)散過程；當(dāng)溫度為t°C時(shí)，植株周圍環(huán)境中的CO2濃度不變，說明植株的凈光合速率為0，結(jié)合題干標(biāo)注信息“不考慮該植株非綠色部分的細(xì)胞呼吸”，該葉肉細(xì)胞的光合速率等于其有氧呼吸速率，所以此時(shí)光照下的葉肉細(xì)胞中只出現(xiàn)a、b過程，不會(huì)出現(xiàn)c、d、e、f過程。

（3）結(jié)合右圖曲線，在15°C下，植株的凈光合速率為2.5mg/h，呼吸速率為1mg/h，故植株的總光合作用速率為2.5+1=3.5mg/h，正好是其呼吸作用速率的3.5倍；若溫度為35°C，植株的凈光合速率為3mg/h，呼吸速率為3.5mg/h，此時(shí)恒定光強(qiáng)照射14小時(shí)，共凈吸收CO2量為14×3=42mg，再黑暗處理10小時(shí)，共產(chǎn)生CO2量為10×3.5=35mg，24h內(nèi)二者抵消，該植株還凈吸收CO2 7mg，由此說明該植株的有機(jī)物積累量會(huì)增加。

（4）植株葉片變黃是因?yàn)槿~片內(nèi)葉綠素大量降解，但保留了原有的類胡蘿卜素（胡蘿卜素和葉黃素），若提取該葉片的光合色素，再用白光照射并用三棱鏡進(jìn)行分光處理，由于類胡蘿卜素主要吸收了藍(lán)紫光，所以最終在光譜上該出現(xiàn)藍(lán)紫光的區(qū)域而變得灰暗，與其他光譜帶呈現(xiàn)明顯區(qū)別。葉綠素的合成需要Mg元素，缺少Mg則葉綠素合成減少，植株中相對衰老的葉片中葉綠素降解轉(zhuǎn)移到幼嫩葉片中使部分衰老葉片變黃。如果用紙層析法分離色素，此時(shí)明顯能觀察到的色素帶只有胡蘿卜素和葉黃素2條色素帶。