Question

【題目】2016年，我國神舟十一號載人飛船首次在太空進行了人工栽培生菜實驗，每天宇航員做一些常規(guī)照料工作，包括檢測栽培基質(zhì)的含水率、養(yǎng)分含量，燈光照射以及用注射器往基質(zhì)推入空氣。此次太空中種出的生菜暫時不會讓航天員食用。航天員將把植物采樣帶回來，進行生物安全性檢測，只有檢測合格后，才會在下次實驗中考慮讓航天員食用栽培的蔬菜。

（1）正常情況下栽培基質(zhì)的溶液含水率應(yīng)該____________（填“大于”或“等于”或“小于”）植物細胞的含水率。栽培基質(zhì)中含有的與光合作用直接相關(guān)的大量元素除C,H,O外主要有___________ 三種。

（2）生菜葉肉細胞中合成ATP的場所有______________________。

（3）將生菜放在溫度適宜的密閉容器內(nèi)，如圖曲線表示該容器內(nèi)氧氣量的變化情況。

①燈光照射B點時，葉片的光合作用速率_______（填“大于”、“小于”或“等于”）呼吸作用速率。A點以后的短時間內(nèi)，葉片細胞內(nèi)三碳化合物的量將___________。

②0～5min時，密閉容器內(nèi)氧氣量減少的原因是_____________。5～15 min時，密閉容器內(nèi)氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因為_______________________。

③如果生菜的呼吸速率自始至終不變，則在5～15 min（），生菜的平均光合作用速率(用氧氣產(chǎn)生量表示)是________________________mol／min。

Answer 1

【答案】 大于 N,P,Mg 葉綠體、線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì) 等于 減少 呼吸作用消耗氧氣 光合作用使密閉容器內(nèi)的CO2濃度逐漸減少，光合作用速率逐漸下降 6 ×10-8

【解析】分析圖解：在0～5min之間，容器處于黑暗條件下，此時植物只進行呼吸作用，因此氧氣的減少量可表示呼吸作用消耗量，同時也可以計算出呼吸速率；5min 之后，給予光照，此時植物同時進行光合作用和呼吸作用，因此氧氣的減少量可以表示凈光合作用量，由此可以計算凈光合速率。其中5～15 min時，植物光合速率大于呼吸速率，所以密閉容器內(nèi)氧氣量減少；15 min后，容器內(nèi)氧氣總量不變，說明此階段植物光合速率等于呼吸速率，即凈光合速率=0。

（1）正常情況下為了保證植物細胞能通過滲透作用吸收水分，所以栽培基質(zhì)的溶液含水率應(yīng)該大于植物細胞的含水率。與光合作用直接相關(guān)的物質(zhì)有色素、酶以及ADP、磷酸和NADPH，這些化合物所含的大量元素除C、H、O外，還有N、P、Mg三種。

（2）生菜葉肉細胞既可以進行光合作用也可以進行呼吸作用，產(chǎn)生ATP的場所有葉綠體(類囊體薄膜)、線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)。

（3）①B點時，植物光合作用和呼吸作用同時進行，呼吸作用消耗光合作用產(chǎn)生的氧氣，B點時容器內(nèi)氧氣量不再發(fā)生變化，說明光合作用產(chǎn)生的氧氣正好被呼吸作用消耗掉，即呼吸作用速率等于光合作用速率。A點給予光照，植物開始進行光反應(yīng)，導(dǎo)致C3化合物開始還原，C3化合物合成不變，由于C3化合物被還原最終C3化合物在短時間內(nèi)減少。

②在0～5min之間，小球藻在暗室中進行呼吸作用，不進行光合作用，細胞進行呼吸作用，吸收氧氣，釋放CO2。因此密閉容器內(nèi)氧氣量減少；5～15min給予光照后，小球藻進行光合作用，產(chǎn)生了大量氧氣。光合作用的原料之一是CO2，小球藻進行光合作用使容器內(nèi)的CO2濃度逐漸減少，光合作用的強度逐漸下降，因此氧氣量增加的速率逐漸減少。

③據(jù)圖可知，0～5min之間，生菜在暗室中只進行呼吸作用，所以呼吸作用每分鐘消耗氧氣量＝（5－4）×10-7mol/5min＝0.2×10-7mol/min；5～15min之間，生菜的凈光合作用速率＝（8－4）×10-7mol/10min＝0.4×10-7mol/min；故5～15min生菜的平均光合作用速率＝凈光合作用速率+呼吸消耗＝0.4×10-7mol/min+0.2×10-7mol/min＝6×10-8mol/min。