Question

12．如圖1所示仙人掌類植物特殊的CO₂固定方式：吸收的CO₂生成蘋果酸儲存在液泡中，液泡中的蘋果酸經脫羧作用釋放CO₂用于光合作用；圖2表示一株葉面積為10分米²的植物在一定光照和一定二氧化碳濃度的條件下吸收二氧化碳的速度．（單位：毫克/〔分米²小時〕），請回答：

（1）光合作用的暗反應中碳的轉移途徑是二氧化碳→三碳化合物→有機物（用文字和箭頭回答）．
（2）圖1所示細胞在夜間能產生ATP的場所有細胞質基質和線粒體，該植物夜間能吸收CO₂，卻不能合成糖類等有機物的原因是沒有光照，光反應不能進行，無法為暗反應提供[H]和ATP．
（3）圖2的B點表示的意義是光照強度為n1時，植物光合作用強度與呼吸作用強度相等．
（4）C-D段此時內部限制性因素最可能是色素含量，如適當提高空氣中的CO₂含量，短時間內C3含量將上升．
（5）如果白天光照強度較長時間為n1時，植物能不能正常生長？為什么不能，白天光照強度為n1，光合作用與呼吸作用強度相等，有機物積累量為0，夜晚沒有光照不能進行光合作用，只進行呼吸作用消耗有機物，因此一晝夜中有機物的消耗量大于合成量，植物不能正常生長．
（6）在光照強度為n3的情況下光照4小時，該植物發生光合作用生成的葡糖糖的質量（結果保留2為小數）409.09mg．

Answer 1

分析 1、分析圖1：細胞所示的結構包括了細胞質基質、液泡（右上）、線粒體（右下）、葉綠體（左下）．2、2、分析圖2：縱軸表示植物凈光合作用速率，橫軸表示光照強度，A點，植物只進行呼吸作用；B點光合作用速率與呼吸作用速率相等，AC段，表示呼吸速率大于光合速率；C點之后，呼吸速率小于光合速率；D點時，光合速率達到最大值．
3、光合作用過程中光反應階段與暗反應階段之間的關系是光反應為暗反應過程中三碳化合物的還原提供還原氫和ATP，暗反應過程中消耗光反應產生的還原氫和ATP，保證了光反應過程的順利進行；光合作用過程中實際光合作用強度、凈光合作用強度、呼吸作用強度之間的關系是：實際光合作用強度=凈光合作用強度+呼吸作用強度．
4、影響光合作用的外因包括光照強度、二氧化碳濃度、溫度、礦質元素等，影響光合作用的內因包括色素的含量、酶的數量和活性、五碳化合物的含量等，光合作用強度是內因與外因共同作用的結果．

解答 解：（1）光合作用的暗反應階段包括二氧化碳與五碳化合物結合形成三碳化合物、三碳化合物被還原形成有機物和五碳化合物兩個過程，暗反應過程中碳的轉移途徑是：二氧化碳→三碳化合物→有機物．
（2）夜間沒有光照，不能進行光合作用，因此能產生ATP的生理過程是呼吸作用，產生ATP的場所是細胞質基質（進行有氧呼吸的第一階段）和線粒體（進行有氧呼吸的第二、第三階段）；由題圖1可知，該細胞夜間進行二氧化碳的吸收，吸收的二氧化碳與PEP結合形成蘋果酸儲存在液泡中，由于夜間沒有光照，光反應不能進行，無法為暗反應提供[H]和ATP，因此該細胞雖然夜間能吸收二氧化碳，但是不能合成有機物．
（3）圖2中B點植物吸收二氧化碳的速率為0，即凈光合作用強度為0，因此B點表示在該光照強度下，光合作用速率與呼吸作用速率相等；（4）C-D段隨著光照強度增加，光合作用不再增強，此時限制光合作用的因素已經不再是光照強度，此時限制光合作用強度的內部因素可能是色素的含量，如適當提高空氣中的CO₂含量，二氧化碳固定形成三碳化合物的速度增加，由于受葉綠素含量的限制，光反應過程不再加強，因此三碳化合物被還原的速度不變，因此細胞中三碳化合物含量升高．
（5）由題圖可知，光照強度為n1時，植物光合作用強度與呼吸作用強度相等，如果白天光照強度較長時間為n1，白天有機物積累量為0，夜晚沒有光照不能進行光合作用，只進行呼吸作用消耗有機物，因此一晝夜中有機物的消耗量大于合成量，植物不能正常生長．
（6）由題圖2可知，在光照強度為n3時，植物實際光合作用強度用吸收的二氧化碳表示是15mg/分米²小時，換算成合成葡萄糖的量表示是（180×15）÷（6×44）≈10.227mg/分米²小時，由題意知，該植物的葉面積為10分米²，因此在在光照強度為n3的情況下光照4小時，該植物發生光合作用生成的葡糖糖的質量是10.227×10×4=409.09mg．
故答案為：
（1）二氧化碳→三碳化合物→有機物
（2）細胞質基質和線粒體   沒有光照，光反應不能進行，無法為暗反應提供[H]和ATP
（3）光照強度為n1時，植物光合作用強度與呼吸作用強度相等
（4）色素含量  上升
（5）不能，白天光照強度為n1，光合作用與呼吸作用強度相等，有機物積累量為0，夜晚沒有光照不能進行光合作用，只進行呼吸作用消耗有機物，因此一晝夜中有機物的消耗量大于合成量，植物不能正常生長
（6）409.09mg

點評 本題考查結合細胞結構示意圖和曲線圖，考查光合作用和呼吸作用的綜合應用及相關計算，意在考查考生的識圖能力和分析曲線圖獲取有效信息的能力；理解所學知識要點，把握知識間內在聯系的能力；能用文字、圖表以及數學方式等多種表達形式準確地描述生物學方面的內容和計算能力．