Question

菰的莖基部膨大可作蔬菜食用，稱茭白。甲圖表示菰葉肉細胞中的部分結構，①～⑥表示物質；乙圖示科學家對菰的光合作用特性進行研究所測得的結果。其實驗方法如下：將菰的倒數第三片功能葉片在不同溫度和光照強度下進行離體培養，利用紅外CO2分析儀分析CO2的變化，并將所測得的結果記錄在乙圖中。

（1）提取菰葉肉細胞中葉綠體色素時，為防止葉綠體色素被破壞需要加入的化學試劑是________；葉綠體中的葉綠素主要吸收________________。

（2）若供給植物CO2后的60秒內，相隔不同時間取樣，殺死細胞并分析細胞代謝產物，發現7秒后的代謝產物多達12種，而5秒內的代謝產物主要是一種物質，該物質最可能是甲圖中的________(用圖中編號表示)。

（3）根據乙圖判斷：當溫度為________時，菰葉片的光合作用速率和呼吸作用速率相同；35 ℃時菰葉片的實際光合速率約為________μ mol·m－2·s－1。

（4）研究發現：一天中，菰葉片細胞間隙中CO2的濃度和凈光合速率的值呈現出負相關性，請簡要解釋出現這種現象的原因：_________________________________。

進一步研究發現：在黑暗時把葉綠體基粒放在pH=4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH值下降至4，然后將基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的緩沖溶液中（如下圖）。一段時間后，有ATP產生。

（5）上述實驗結果表明：基粒類囊體合成ATP的原因是膜內外存在H＋梯度（H＋濃度差），據此推測，葉綠體在自然狀態下產生ATP的過程中，光能的作用是 。

Answer 1

（1）CaCO3 紅橙光和藍紫光

（2）②

（3）3℃、50℃ 24.5

（4）凈光合速率越大，CO2的消耗就越快，留在葉片間隙中（外界環境中）的CO2濃度就越低

（5）使水分解產生H+，使類囊體膜內外之間產生H+梯度（H+濃度差）

【解析】

試題分析：（1）提取菰葉肉細胞中葉綠體色素時，加入少許CaCO3可以防止研磨中色素被破壞；葉綠體中的葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b，主要吸收紅光和藍紫光。

（2）根據甲圖及卡爾文循環可知，甲圖中①為C5化合物，②為C3化合物，③為ATP及[H]，④為ADP+Pi，⑤為水，⑥為氧氣。CO2最先和C5結合生成C3化合物，所以②C3化合物是最早出現放射性的地方。

（3）菰葉片的光合作用速率和呼吸作用速率相同時，凈光合速率為0，根據圖乙可以看出此時溫度為3℃、50℃；據圖可知35 ℃時菰葉片的凈光合速率為20μ mol·m－2·s－1，呼吸速率為4.5μ mol·m－2·s－1，所以35 ℃時菰葉片的實際光合速率約為凈光合速率＋呼吸速率＝20＋4.5＝24.5μ mol·m－2·s－1。

（4）凈光合速率越大，CO2的消耗就越快，留在葉片間隙中（外界環境中）的CO2濃度就越低，因此一天中菰葉片細胞間隙中CO2的濃度和凈光合速率的值呈現出負相關性。

（5）根據題意可知，基粒類囊體合成ATP的原因是膜內外存在H＋梯度（H＋濃度差），據此推測，葉綠體在自然狀態下產生ATP的過程中，光能的作用是使水分解產生H+，使類囊體膜內外之間產生H+梯度（H+濃度差）。

考點：本題考查光合作用和呼吸作用的相關知識，意在考查考生從課外材料中獲取相關的生物學信息，并運用這些信息，結合所學知識解決相關的生物學問題的能力。