Question

【題目】某科研人員將綠色的小麥葉片放在溫度適宜的密閉容器內，在不同的光照條件下，測定該容器內氧氣量的變化，實驗結果如圖所示。分析回答：

（1）在0～5min內，該容器內減少的氧氣在_________場所形成水，此階段葉肉細胞中CO2的產生場所為______________。（答具體場所）

（2）B點以后，葉肉細胞的光合作用速率________（填“大于”、“小于”或“等于”）呼吸作用速率，此時，細胞中生成ATP最多的場所是________。

A線粒體 B葉綠體 C細胞質基質 D細胞核

（3）若向密閉容器中加入18O標記的O2，可在該綠色植物葉肉細胞中檢測到放射性的淀粉。請寫出18O最短的轉移途徑______________________________（用文字和箭頭表示）。

（4）在5～15min內，該容器內氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因為________。如果小麥葉片的呼吸速率始終不變，則在5～15min內，小麥葉片光合作用的平均速率（用氧氣產生量表示）是________mol／min。

Answer 1

【答案】線粒體內膜 線粒體基質 等于 B 氧氣→水→二氧化碳→淀粉 密閉小室中二氧化碳濃度降低，導致光合作用強度逐漸減弱 0.610-7

【解析】

1、有氧呼吸的過程：

第一階段：在細胞質基質中進行。

反應式：1C6H12O6（葡萄糖）2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量 （2ATP）

第二階段：在線粒體基質中進行。

反應式：2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O20[H]+6CO2+少量能量 （2ATP）

第三階段：在線粒體內膜上進行。

反應式：24[H]+6O212H2O+大量能量（34ATP）

2、光合作用的過程

光反應階段：H2OO2＋[H]（或NADPH）；ADP＋Pi＋能量ATP

暗反應階段： CO2＋C5A2C3；2C3＋ATP＋[H] C5＋（CH2O）

（1）在0～5min內，小麥的葉片處于黑暗中，只進行呼吸作用。在細胞質基質中葡萄糖被氧化分解為丙酮酸和［Ｈ］。丙酮酸在線粒體基質與水結合反應生成CO2和［Ｈ］。該容器內減少的氧氣在線粒體內膜與［Ｈ］結合生成水。

（2）B點時，容器內氧氣量不變，說明植物的凈光合作用為0，即葉片的光合作用速率等于呼吸作用速率。在葉綠體中進行光合作用，光能轉化為ATP中活躍的化學能。經過暗反應，[H]和ATP中活躍的化學能轉變成有機物中穩定的化學能。光合作用合成的有機物在細胞質基質和線粒體被氧化分解產生ATP，用于各種生命活動。因此，此時細胞中葉綠體生成ATP比細胞質基質、線粒體的多，而細胞核中不產生ATP。

（3）若向密閉容器中加入18O標記的O2，首先氧氣在線粒體內膜與［Ｈ］結合生成水，水在線粒體基質與丙酮酸結合反應生成CO2和［Ｈ］，通過光合作用CO2被固定為三碳化合物，再被還原生成淀粉。因此，18O轉移途徑氧氣→水→二氧化碳→淀粉。

（4）此實驗裝置是一個密閉的容器，在5～15 min內，光照強度不變，隨著光合作用進行，密閉容器內的CO2濃度逐漸減少，即光合作用暗反應速率減弱，所以光反應產生氧氣的速率逐漸減小。如果小麥葉片的呼吸速率始終不變，測定的氧氣產生量，是植物的凈光合產生的氧氣量，即總光合作用速率=凈光合作用速率＋呼吸作用速率。5～15 min內，小麥葉片光合作用的平均速率為（5–4）/5＋（8–4）/10=0.6，縱坐標單位為“×10-7mol”，則為6×10-8mol／min。