Question

7．請分析回答下列有關(guān)植物生理問題：
Ⅰ、某興趣小組實(shí)驗(yàn)測定A植物、B植物和C植物在不同光照條件下的光合作用強(qiáng)度，結(jié)果如下表．

植物品種	光補(bǔ)償點(diǎn) （千勒克斯）	光飽和時(shí)光照強(qiáng)度（千勒克斯）	光飽和時(shí)植物光合作用CO2的消耗量（mgCO2/100cm2﹒h）	黑暗條件下植物呼吸作用CO2的釋放量（mgCO2/100cm2﹒h）
A	3	4	30	15
B	1	3	11	5.5
C	3	11	35	20

（1）如果本實(shí)驗(yàn)中定義“植物的光合速率=該植物在一定的條件下每100cm²的葉面積上每小時(shí)吸收CO₂的量”；則光照強(qiáng)度為3千勒克斯時(shí)，A、B植物的光合速率分別為0、5.5mg CO₂/100cm²﹒h；對(duì)于C植物，如果在光照強(qiáng)度為11千勒克斯時(shí)，白天正常光照10小時(shí)，其余時(shí)間黑暗．則C植物能否正常生長？并說明理由：不能，因?yàn)楣庹?0小時(shí)共合成有機(jī)物350＜一天中消耗的有機(jī)物480，因此C植物不能正常生長．．
（2）當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到11千勒克斯時(shí)，對(duì)于C植物如要進(jìn)一步提高植物光合作用強(qiáng)度，可采取的措施有適當(dāng)增加二氧化碳濃度和溫度．
（3）同樣控制光照強(qiáng)度為4千勒克司10小時(shí)，其余時(shí)間黑暗．則一天中A植物積累的葡萄糖比B植物─25.91（mg/100cm²葉•天．（以“+”表示增加，“-”表示減少，保留2位小數(shù)）
Ⅱ、CAM植物的光合作用過程不同于C₃植物和C₄植物，其吸收的CO₂首先會(huì)借助PEP羧化酶形成草酰乙酸，然后在蘋果酸脫氫酶（NADPH）作用下還原成蘋果酸進(jìn)入液泡暫時(shí)儲(chǔ)存；在適宜的條件下，蘋果酸從液泡中轉(zhuǎn)運(yùn)出來脫羧，釋放的CO₂被五碳化合物吸收從而進(jìn)入卡爾文循環(huán)．圖（一）表示CAM植物的光合作用過程示意圖，圖（二）表示典型CAM植物一天中CO₂固定速率、氣孔導(dǎo)度、蘋果酸和聚糖（如淀粉）的含量變化以及代謝過程．

（4）據(jù)圖（一）可知，[A]表示的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是液泡；生理過程[④]發(fā)生的細(xì)胞場所是線粒體．
（5）圖（一）中C₃途徑所表示的生理過程是二氧化碳的固定和三碳化合物的還原．
（6）根據(jù)圖（二）可知，CAM 植物吸收CO₂的時(shí)間主要是晚上． （白天/晚上）
（7）CAM植物體內(nèi)淀粉的合成途徑是丙酮酸轉(zhuǎn)化成丙糖磷酸，丙糖磷酸再轉(zhuǎn)化成淀粉；光合作用的直接產(chǎn)物（葡萄糖）轉(zhuǎn)化成淀粉．
（8）CAM植物這種特殊的光合作用過程的意義是適應(yīng)于干旱、炎熱的生態(tài)條件下生存和生長．（CAM植物生長在高溫干旱環(huán)境中，為了最大限度地減少水分的丟失，白天氣孔關(guān)閉，而在涼爽的夜晚開放氣孔來吸收光合作用所需的二氧化碳．）．

Answer 1

分析 植物在進(jìn)行光合作用積累物質(zhì)的同時(shí)，也在不斷進(jìn)行呼吸作用消耗有機(jī)物和O₂并釋放CO₂，因此，測定光合作用速率時(shí)沒有把呼吸作用以及呼吸釋放的CO₂被光合作用再固定等因素考慮在內(nèi)，得到的是實(shí)際光合作用速率與呼吸速率之差，稱為表觀光合作用速率或凈光合作用速率．如果在測得光合作用CO₂吸收量（或O₂釋收量）的同時(shí)，測定呼吸作用CO₂釋收量（或O₂吸收量）并把它加到表觀光合速率上去，即得到實(shí)際總的光合作用速率，稱為真正光合作用速率．即：真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率．

解答 解：Ⅰ（1）本實(shí)驗(yàn)中定義“植物的光合速率=該植物在一定的條件下每100cm²的葉面積上每小時(shí)吸收CO₂的量”；則從表格熟記分析，光照強(qiáng)度為3千勒克斯時(shí)，A植物從外界吸收的二氧化碳的量為0，A植物的光合速率為0mgCO₂/100cm²﹒h，B植物光合作用CO₂的消耗量（mgCO₂/100cm²﹒h）為11，此時(shí)自身呼吸作用提供的二氧化碳量為5.5mgCO₂/100cm²﹒h，從外界吸收的二氧化碳量為11-5.5=5.5mgCO₂/100cm²﹒h．植物若能生長，則一天有機(jī)物合成量＞一天中消耗的有機(jī)物，對(duì)于C植物，如果在光照強(qiáng)度為11千勒克斯時(shí)，白天正常光照10小時(shí)，其余時(shí)間黑暗．則C植物一天有機(jī)物合成量=10×35=350，一天中消耗的有機(jī)物為24×20=480，10小時(shí)共合成有機(jī)物350＜一天中消耗的有機(jī)物480，因此C植物不能正常生長．
（2）溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度是影響光合作用的外界因素，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到11千勒克斯時(shí)，光照強(qiáng)度不再是限制光合作用的因素，如要進(jìn)一步提高植物光合作用強(qiáng)度，可采取的措施有適當(dāng)增加二氧化碳濃度和溫度．
（3）控制光照強(qiáng)度為4千勒克司10小時(shí)，其余時(shí)間黑暗．則一天中A植物凈光合量（以二氧化碳吸收量表示）=30×10-24×15=-60，根據(jù)6CO₂～1葡萄糖，則此時(shí)葡萄糖的積累量=（-60×180）÷264=-40.91．一天中B植物凈光合量（以二氧化碳吸收量表示）11×10-24×5.5=-22．根據(jù)6CO₂～1葡萄糖，則此時(shí)葡萄糖的積累量=（-22×180）÷264=-15．則一天中A植物積累的葡萄糖比B植物減少25.91．
Ⅱ（4）根據(jù)題干信息“其吸收的CO₂首先會(huì)借助PEP羧化酶形成草酰乙酸，然后在蘋果酸脫氫酶（NADPH）作用下還原成蘋果酸進(jìn)入液泡暫時(shí)儲(chǔ)存；A是液泡．④丙酮酸形成物質(zhì)乙，乙參與C₃途徑，則乙是二氧化碳，能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞是進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞，其二氧化碳的而產(chǎn)生在線粒體．
（5）圖（一）中C₃途徑所表示的生理過程是二氧化碳的固定和三碳化合物的還原．
（6）根據(jù)圖二可知，氣孔導(dǎo)度在夜間較大，故CAM 植物吸收CO₂的時(shí)間主要是晚上．
（7）CAM植物體內(nèi)淀粉的合成途徑是：丙酮酸轉(zhuǎn)化成丙糖磷酸，丙糖磷酸再轉(zhuǎn)化成淀粉；光合作用的直接產(chǎn)物（葡萄糖）轉(zhuǎn)化成淀粉．
（8）CAM植物適應(yīng)于干旱、炎熱的生態(tài)條件下生存和生長．（CAM植物生長在高溫干旱環(huán)境中，為了最大限度地減少水分的丟失，白天氣孔關(guān)閉，而在涼爽的夜晚開放氣孔來吸收光合作用所需的二氧化碳．） 
故答案為：
（1）0    5.5
不能，因?yàn)楣庹?0小時(shí)共合成有機(jī)物350＜一天中消耗的有機(jī)物480，因此C 植物不能正常生長．
（2）適當(dāng)增加二氧化碳濃度和溫度
（3）─25.91
（4）液泡     線粒體
（5）二氧化碳的固定和三碳化合物的還原 （卡爾文循環(huán)）
（6）晚上
（7）丙酮酸轉(zhuǎn)化成丙糖磷酸，丙糖磷酸再轉(zhuǎn)化成淀粉；光合作用的直接產(chǎn)物（葡萄糖）轉(zhuǎn)化成淀粉
（8）適應(yīng)于干旱、炎熱的生態(tài)條件下生存和生長．（CAM植物生長在高溫干旱環(huán)境中，為了最大限度地減少水分的丟失，白天氣孔關(guān)閉，而在涼爽的夜晚開放氣孔來吸收光合作用所需的二氧化碳．）

點(diǎn)評(píng) 本題難度適中，考查了影響光合作用的環(huán)境因素，以及光合作用和呼吸作用兩者之間的關(guān)系，在分析表格中利用真光合作用量=凈光合作用量+呼吸量，進(jìn)而計(jì)算真光合作用以及兩者光合作用的差值．