Question

12．光合作用
材料1：科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)植物在光照條件下，進行光合作用的同時發(fā)生“光呼吸”作用．光呼吸是所有進行光合作用的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程．它是光合作用一個損耗能量的副反應(yīng)．具體過程如圖1所示：

（1）通過比較碳固定數(shù)發(fā)現(xiàn)，有光呼吸發(fā)生時，光合作用效率降低了30%．
（2）“光呼吸”之所以發(fā)生，是因為Rubisco酶與大多數(shù)酶相比較弱．氧氣和二氧化碳都能與酶的活性部位結(jié)合而互為抑制劑．
（3）在大棚種植蔬菜時可通過采取C措施，降低“光呼吸”作用．
A．延長光照時間   B．補充照明    C．增施有機肥    D．降低溫度
（4）“光呼吸”作用對于光合作用也有積極意義：當(dāng)CO₂供應(yīng)不足時，葉綠體內(nèi)通常會積累NADPH和ATP，對葉綠體造成傷害，而“光呼吸”作用可以消耗多余的NADPH和ATP．
（5）下列說法正確的是ACD（多選）
A．“光呼吸”與“細胞呼吸”一樣，都消耗了氧氣，釋放出二氧化碳
B．“光呼吸”第一階段反應(yīng)發(fā)生在葉綠體中，而細胞呼吸第一階段反應(yīng)發(fā)生于線粒體中
C．“光呼吸”消耗ATP，而細胞呼吸則產(chǎn)生ATP
D．“光呼吸”的發(fā)生必須要在有光的條件下，而“細胞呼吸”則與光照條件無關(guān)
材料2：為研究浮游藻類的光合作用，將一種綠藻培養(yǎng)至指數(shù)生長期，并以此為材料，測定了藻細胞在不同條件下的凈光合速率（Pn）．圖2為光合放氧測定裝置的示意圖；圖3是不同的NaHCO₃濃度（pH 8.5，25℃）條件下測得Pn曲線圖．
（6）通過變換圖2中光源，可研究光強、光質(zhì)對光合作用的影響．
（7）由于弱堿性的藻培養(yǎng)液中游離CO₂濃度很低，藻光合作用主要通過胞內(nèi)碳酸酐酶（CA）分解水中的HCO₃^-獲得CO₂．圖3中達到最大Pn值的最低NaHCO₃濃度為120mg•L^-1；在更高NaHCO₃濃度下，Pn不再增加的主要原因有達到了CO₂飽和點（受光反應(yīng)速率的限制）、CA量有限．

Answer 1

分析 影響光合作用的環(huán)境因素．
（1）溫度對光合作用的影響：在最適溫度下酶的活性最強，光合作用強度最大，當(dāng)溫度低于最適溫度，光合作用強度隨溫度的增加而加強，當(dāng)溫度高于最適溫度，光合作用強度隨溫度的增加而減弱．
（2）二氧化碳濃度對光合作用的影響：在一定范圍內(nèi)，光合作用強度隨二氧化碳濃度的增加而增強．當(dāng)二氧化碳濃度增加到一定的值，光合作用強度不再增強．
（3）光照強度對光合作用的影響：在一定范圍內(nèi)，光合作用強度隨光照強度的增加而增強．當(dāng)光照強度增加到一定的值，光合作用強度不再增強．
2、圖1中，光呼吸需要用到C₅為原料，光合作用在暗反應(yīng)階段又生成了C₅化合物，實現(xiàn)了該物質(zhì)的再生，而且光呼吸最終將該物質(zhì)徹底氧化分解成CO₂．光呼吸消耗氧氣，生成二氧化碳．消耗NADPH和ATP．

解答 解：（1）看圖可知：無光呼吸發(fā)生時，10分子C₅結(jié)合10分子CO₂；有光呼吸時，10分子C₅結(jié)合8分子CO₂，在生成乙醇酸時還釋放了1分子CO₂，可見有光呼吸時，10分子C₅結(jié)合7分子CO₂，故有光呼吸發(fā)生時，光合作用效率降低了30%．
（2）“光呼吸”之所以發(fā)生，是因為Rubisco酶與大多數(shù)酶相比較弱．氧氣和二氧化碳都能與酶的活性部位結(jié)合，而互為抑制劑．
（3）解：根據(jù)題干信息：光呼吸是所有進行光合作用的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程．故黑暗、提高二氧化碳濃度，或者降低氧氣的濃度，都可以降低光呼吸，
AB、延長光照時間或補充照明都可以增強光呼吸，AB錯誤；
C、有機肥含有C元素，被微生物分解，可產(chǎn)生二氧化碳，增施有機肥可以提高環(huán)境中的二氧化碳濃度，從而降低“光呼吸”作用．，C正確；
D、降低溫度對氧氣和二氧化碳的產(chǎn)生都有影響，不一定抑制光呼吸，D錯誤．
故選：C．
（4）看圖可知：“光呼吸”作用可以NADPH和ATP．“光呼吸”作用對于光合作用也有積極意義：當(dāng)CO₂供應(yīng)不足葉綠體內(nèi)通常會積累NADPH和ATP，對葉綠體造成傷害，而“光呼吸”作用可以消耗多余的NADPH和ATP．
（5）解：A、看圖可知：“光呼吸”消耗了氧氣，釋放出二氧化碳，A正確；
B、“光呼吸”第一階段反應(yīng)發(fā)生在葉綠體中，而細胞呼吸第一階段反應(yīng)發(fā)生于細胞質(zhì)基質(zhì)中，B錯誤；
C、看圖可知“光呼吸”消耗ATP和NADPH，而細胞呼吸則產(chǎn)生ATP，C正確；
D、根據(jù)題干信息“光呼吸是所有進行光合作用的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程．”“光呼吸”的發(fā)生必須要在有光的條件下，而“細胞呼吸”則與光照條件無關(guān)，D正確．
故選：ACD．
（6）可調(diào)光源可改變光照強度、光的波長（光質(zhì)），從而可以研究光強和光質(zhì)對光合作用的影響．
（7）由圖3可以看出，達到最大Pn值的最低NaHCO₃濃度為120m•L^-1．在更高NaHCO₃濃度下，外界因素是CO₂濃度達到了CO₂飽和點，不能吸收更多的CO₂；內(nèi)部因素是CA量不足，不能催化分解更多的HCO₃^-．
故答案為：
（1）30
（2）專一性   活性部位   競爭性
（3）C
（4）CO₂供應(yīng)不足（氣孔關(guān)閉、CO₂吸收減少等）
（5）ACD
（6）光強　光質(zhì)
（7）120　達到了 CO₂飽和點（受光反應(yīng)速率的限制）　CA量有限

點評 本題以圖形為載體，考查了影響光合作用速率的環(huán)境因素等相關(guān)知識．考查了學(xué)生識圖、析圖能力，運用所學(xué)知識分析和解決問題的能力，綜合理解能力，有一定的難度．在實驗設(shè)計時，要注意遵循對照原則和單一變量原則，控制無關(guān)變量要相同且適宜．