Question

某學校研究小組利用葉面積相等的A、B兩種植物的葉片分別進行了以下兩組實驗（假設兩組實驗在相同并適宜的溫度下進行，且忽略光照對呼吸作用的影響）：
實驗一  將A、B兩種植物的葉片分別放置在相同的密閉小室中，給予充足的光照，利用紅外測量儀每隔5min測定小室中的CO₂濃度，結果如圖1所示．
實驗二  給予不同強度的光照，測定A、B兩種植物葉片的CO₂吸收量和CO₂釋放量，結果如圖2所示．
請據圖分析回答：
（1）0～25min期間，影響B植物光合作用強度的主要因素是

 

．在低濃度二氧化碳時，固定CO₂能力較強的植物是

 

．
（2）當實驗一從開始經過10min，A植物通過光合作用制造的有機物總量比B植物

 

，原因是

 

．
（3）若A植物在第5min時，光照突然降低，C₃含量在短時間內將

 

．實驗二中，若給予的光照強度為x klx（a＜x＜b），每日光照12小時，一晝夜后B植物的干重將

 

．
（4）為驗證A植物光合作用所需的條件，現提供如下材料和用品：離體葉綠體、0.5mol/L蔗糖溶液、濃度為1%DCPIP溶液、蒸餾水、量筒、錫箔紙、試管若干、離心機．請依據“希爾反應”涉及的實驗原理，完成下面的實驗設計并回答下列問題：
希爾反應：將葉綠體分離后置于試管中，假若在試管中加入適當的“氫受體”，如二氯酚吲哚酚（簡稱DCPIP），那么照光后便會使水分解并放出氧氣，這個反應被稱為“希爾反應”．反應的過程如下（注：DCPIP是一種氫受體，在氧化態時是藍色，在還原態時是無色）．
DCPIP（ 藍色）+H₂O

光

葉綠體

DCPIP-H₂（無色）+

1

2

O₂
方法步驟：
第一步：離體葉綠體溶解于0.5mol/L蔗糖溶液制備成葉綠體懸浮液：
第二步：填表

組別	加 入 試 劑	處理方法
試管1	1% DCPIP 0.5mL和葉綠體懸浮液5ml	光照
試管2	①	黑暗
試管3	1% DCPIP 0.5mL和0.5mol/L蔗糖溶液5ml	②

第三步：一段時間后，各試管用離心機離心5分鐘．
可能的實驗結果及相應的結論：
③觀察結果：離心后試管1、2、3內上層清液的顏色依次是：

 

．
④實驗結論：光合作用的條件是

 

．
⑤實驗分析與思考：配置葉綠體懸浮液時加入0.5mol/L蔗糖溶液的目的是

 

．

Answer 1

考點：影響光合作用速率的環境因素,光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化

專題：

分析：圖1中A、B兩種植物均處于密閉透光的小室，由于光合作用大于呼吸作用，光合作用需要的CO₂濃度除來自呼吸作用外，還從密閉小室中吸收，故導致密閉小室內CO₂濃度變化趨勢均是逐漸降低；一段時間后，由于小室內CO₂濃度越來越低，導致光合作用等于呼吸作用，最終CO₂濃度降低到一定水平后不再降低且維持在這個水平上．
由圖2曲線可知，光照強度為0時，植物只進行呼吸作用，圖中光照強度為a點時，A植物的凈光合速率等于呼吸速率，b點時B植物的凈光合速率等于呼吸速率．
實驗設計必須依靠對照原則和單一變量原則，故在試管2中應加入1% DCPIP0.5mL和葉綠體懸浮液．

解答： 解：（1）0～25min期間，影響B植物光合作用強度的主要因素是CO₂濃度，由于B在CO₂濃度不斷降低的情況下，吸收CO₂速率降低的速度慢，故在低濃度二氧化碳時，固定CO₂能力較強的植物是B．
（2）A植物的呼吸作用強度小于B植物的呼吸作用強度，而圖中10min時容器內的二氧化碳含量相等，說明凈光合作用量相等，因此A植物光合作用消耗的CO₂量少．
（3）若A植物在第5min時，光照突然降低，則光反應暫停，不能為暗反應提供還原性氫和ATP，使得C₃的還原過程受阻，C₃含量在短時間內將增加；由于B植物的白天的最大凈光合計光照強度為b是為2，此時剛滿足晚上的消耗，由于光照小于b點，所以B植物干重會降低．
①分析實驗表格設置可知，試管1和2可視為一組對照實驗，實驗自變量為處理方法不同，試管1和2為一組對照實驗，實驗自變量為加入試劑不同，因此3試管中加入①1%DCPIP0.5mL和葉綠體懸浮液．
②分析實驗表格設置可知，試管1和3可視為一組對照實驗，實驗自變量為處理方法不同，因此試管3應用光照．
③試管1中DCPIP在光照條件下接受了水的光解產生的還原性氫，變成還原態的無色物質；試管2中由于沒有光照，水不發生光解，因此DCPIP物質處于氧化態的藍色，試管3由于沒有加入葉綠體，不發生光反應，因此試管也顯藍色．
④由實驗12可得，光合作用需要光照；由實驗13可得，光合作用需要葉綠體．
⑤配制葉綠體懸浮液時加入0.5mol/L蔗糖溶液是為了形成等滲溶液，防止葉綠體由于滲透作用吸水漲破．
故答案為：（1）CO₂濃度    B
（2）少  A植物的呼吸作用強度小于B植物的呼吸作用強度  （3）增加   減少
（4）第二步

試管2	1% DCPIP 0.5mL和葉綠體懸浮液
試管3		光照

①無色、藍色、藍色    ②光照和葉綠體   ③維持葉綠體內外滲透壓的平衡（或維持葉綠體的正常形態）

點評：本題難度較大，既著重考查考生實驗設計的能力以及分析實驗表格的能力，又考查了光合作用的相關知識，需要考生在解題時需結合實驗材料和用具，并利用對照實驗的單一變量原則進行分析，離心后試管內上層清液的顏色需根據題干中所列反應過程及反應顏色變化解答．