Question

7．如圖為測定植物光合速率的簡易實驗裝置，裝置中的NaHCO₃溶液可維持瓶內的CO₂濃度．取6套同樣的裝置，分別置于溫度適宜、不同的光照條件下，24小時后測定各組裝置中的氧含量（測得初始氧含量為20mg/L），記錄數據如下：

光照強度（Klx）	0	1.5	3.0	4.5	6.0	7.5
氧含量（mg/L）	8	16	32	48	56	56

（1）已知光合作用過程中水的光解發(fā)生在葉綠體的類囊體腔內．當葉肉細胞產生的氧氣被細胞消耗時，氧氣分子至少需穿過5層生物膜．葉綠體中ADP的移動方向是葉綠體基質→類囊體（或基粒）．
（2）當光照強度大于6.0klx時，限制光合作用的環(huán)境因素最可能是CO₂濃度（或NaHCO₃溶液的濃度）；若已排除環(huán)境因素的限制，則限制因素最可能是內因（或色素、酶等）．
（3）裝置中植物呼吸消耗氧氣的速率為12mg/（L•d）．當光照強度為1.5klx時，植物光合作用產生的氧氣量為8mg/（L•d）．若光照和黑暗均為12h，則光照強度至少為3.0klx時，該植物的產氧量才能維持正常生長耗氧所需．
（4）為排除氣壓和溫度等因素對氣體膨脹的影響，需要設置的對照實驗裝置為用同樣的已死亡的植株替換原裝置中的綠色植物．

Answer 1

分析 本題考查的知識點是光合作用與呼吸作用的關系，影響光合作用強度的內因和外因，先回憶相關知識點，然后結合題干信息進行解答
1、光合作用是將二氧化碳和水合成有機物、釋放氧氣，同時儲存能量過程，呼吸作用是細胞吸收氧氣分解有機物產生二氧化碳和水，同時釋放能量的過程，植物實際光合作用強度=凈光合作用強度+呼吸作用強度．
2、影響光合作用的外因是光照強度、二氧化碳濃度、溫度、礦質元素等，內因是光合色素的量、酶的活性（數量）、C₅的量等；影響呼吸作用的外界因素主要是溫度、氧氣濃度等．

解答 解：（1）葉綠體類囊體膜是單層膜，如果光合作用過程中水的光解發(fā)生在葉綠體的類囊體腔內，水光解產生的氧氣被同一個葉肉細胞消耗要穿過葉綠體的類囊體膜、葉綠體內膜、外膜、線粒體外膜、內膜共5層生物膜；葉綠體的類囊體進行光反應階段利用ADP和Pi合成ATP，葉綠體的基質中進行暗反應階段消耗ATP水解形成ADP和Pi時釋放的能量，因此葉綠體中ADP的移動方向是葉綠體基質→類囊體（或基粒）．
（2）分析表格數據可知，光照強度大于6kLx時，光照強度增加光合作用強度不再增強，說明此時限制光合作用強度的因素不再是光照強度，此時限制光合作用強度的環(huán)境因素可能是二氧化碳濃度等，若已排除環(huán)境因素的限制，則限制因素最可能是色素、酶的數量等內因．
（3）由題意知，裝置中的初始氧含量為20mg/L，光照強度為0的實驗裝置經過24小時，氧氣濃度變?yōu)?mg/L，因此裝置中植物呼吸消耗氧氣的速率為12mg/（L•d）；當光照強度為1.5klx時，經過24小時，氧氣濃度變成了16mg/L，因此；植物光合作用產生的氧氣量為16-（20-12）=8mg/（L•d）；由于細胞呼吸強度是12mg/（L•d），若光照和黑暗均為12h，該植物的產氧量能維持正常生長耗氧所需時凈光合作用產氧量應該是大于或等于12mg/（L•d），即實際光合作用強度應該大于或等于24mg/（L•d），表格中光照強度3.0時，實際光合作用強度是32-（20-8）=24mg/（L•d）．
（4）為排除氣壓和溫度等因素對氣體膨脹的影響，需要設置的對照實驗裝置為用同樣的已死亡的植株替換原裝置中的綠色植物，對氣壓和溫度等因素對氣體膨脹的影響進矯正．
故答案為：
（1）5      葉綠體基質→類囊體（或基粒）
（2）CO₂濃度（或NaHCO₃溶液的濃度）        內因（或色素、酶等）
（3）12       8        3.0
（4）用同樣的已死亡的植株替換原裝置中的綠色植物

點評 本題旨在考查學生分析和處理實驗數據的能力，理解光合作用與呼吸作用的關系、影響光合作用與呼吸作用的因素等知識要點，把握找知識的內在聯系形成知識網絡的能力，利用實驗數據獲取信息綜合解答問題的能力．