Question

13．如圖1表示番茄葉肉細胞內(nèi)兩個重要的生理過程，圖2是某科研小組利用密閉的透明玻璃小室探究番茄植株光合作用速率的裝置．

（1）圖1中，②過程進行的場所是葉綠體類囊體薄膜，④過程進行的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)，①--④，能為該細胞合成蛋白質(zhì)供能的過程是③④．
（2）在適宜溫度和光照條件下，向圖2所示的裝置通入${\;}_{\;}^{14}$CO₂，當反應進行到0.5s時，¹⁴C出現(xiàn)在C₃中；反應進行到5s時，¹⁴C出現(xiàn)在（CH₂O）．該實驗是通過控制反應時間來探究CO₂ 中碳原子的轉(zhuǎn)移路徑，用到的實驗方法為同位素標記法．
（3）將圖2所示的裝置放在自然環(huán)境下，測定夏季一晝夜（零點開始）小室內(nèi)植物氧氣釋放速率的變化，得到如圖3所示曲線．觀察裝置中液滴的位置，c點時刻的液滴位于起始位置的左側，液滴移到最右點是在一天中的18點．在下午某時間段內(nèi)，記錄液滴的移動，獲得以下數(shù)據(jù)：

每隔20分鐘記錄一次刻度數(shù)據(jù)
…	25	27	31	37	…

該組實驗數(shù)據(jù)是在圖3所示曲線的e-f段獲得的．如果要測定該植物呼吸作用的速率，如圖2一樣的裝置，該裝置放在遮光條件下．
（4）圖4表示將某綠藻細胞懸浮液放入密閉的容器中，在保持一定的pH和溫度時，給予不同條件時細胞懸浮液中溶解氧濃度變化的模式圖，據(jù)圖回答問題：該綠藻細胞的呼吸速率為2.5 μmol/min．若在丁處給予一定的條件，使溶解氧的變化如圖中的b，預計1h后，綠藻細胞光合作用產(chǎn)生的氧氣量為750μmol．若綠藻在特定條件下的光合速率為圖4中的c，且呼吸速率與圖4所示一致，則在該條件下每天光照至少8h綠藻才能正常生長．

Answer 1

分析 分析圖解：圖1中，②表示水的光解，即光合作用的光反應階段，圖中A表示氧氣；①表示光合作用暗反應階段，B表示二氧化碳；③表示有氧呼吸的第三階段；④表示有氧呼吸的第一、第二階段．因此甲表示葉綠體，乙表示線粒體．
圖2是密閉裝置，內(nèi)有二氧化碳緩沖液，說明實驗過程中二氧化碳濃度始終不變，因此刻度移動表示是氧氣的變化量．液滴移到最右邊，此時一天中儲存氧氣最多，圖3中g點表示光合作用與呼吸作用相等，超過該點將消耗氧氣，所以g點時儲存氧氣最多．由數(shù)據(jù)可知，相同的時間刻度變化越來越小，說明釋放的氧氣量在減少，對應圖3中de段或fg段．

解答 解：（1）分析題圖1可知，②是光反應階段，場所是葉綠體類囊體薄膜，④過程是有氧呼吸的第一、第二階段，場所是 細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)，能為該細胞合成蛋白質(zhì)供能的過程是細胞呼吸釋放的能量，即圖1中的 ③④過程．
（2）根據(jù)題干可知，該實驗是通過控制反應時間探究CO₂中碳原子的轉(zhuǎn)移路徑，用到的實驗方法為同位素標記法．
（3）由曲線可知，c光合強度與呼吸強度相等，在此點之前，光合強度小于呼吸強度，小室內(nèi)氧氣濃度降低，液滴左移，c點以后，液滴逐漸向右移動，在18（g）時移至最右．分析表格中數(shù)據(jù)可知，隨時間的推移光合速率越來越強，該組實驗數(shù)據(jù)是在圖3所示曲線e〜f段測得；
如果要測定該植物真正光合作用的速率，應設置如圖2一樣的裝置，將該裝置遮光放在和A相同的環(huán)境條仵下作為對照．
（4）在光照開始之前，細胞只進行呼吸作用，呼吸作用第一階段的場所為細胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三兩階段發(fā)生在線粒體中．在0～4分細胞吸收的氧氣的值=210-200=10微摩，因此該綠藻細胞的呼吸速率=10÷4=2.5微摩/分．據(jù)圖曲線b，凈光合作用量為20÷2=10微摩爾/分；呼吸量為2.5微摩爾/分，由此計算出每分總光合作用量為12.5微摩爾/分．所以1小時實際產(chǎn)生氧氣量=12.5微摩爾/分×60分﹦750微摩爾．圖4中的曲線c說明綠藻細胞的凈光合速率為5 μmol/min，實際光合速率為7.5 μmol/min，光合作用1 h產(chǎn)生的氧氣量為450 μmol，而呼吸作用一天（24 h）消耗的氧氣量為3 600 μmol，因此每天光照至少要8 h綠藻才能正常生長．
故答案為：
（1）葉綠體類囊體薄膜     細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)③④
（2）同位素標記法       
（3）左   18    e-f    遮光
（4）2.5       750     8

點評 本題考查光合作用和呼吸作用的場所和物質(zhì)變化，以及影響光合作用的環(huán)境因素等相關知識，意在考查考生的識記能力、析圖能力和實驗設計能力，難度適中．考生要能夠識記光合作用和呼吸作用過程中的物質(zhì)變化，進而判斷圖1中各過程；并且明確裝置中的液滴移動的表示的生理意義，能夠運用真光合速率=凈光合速率+呼吸速率的關系，對實驗進行設計．