Question

【題目】某實驗小組用小球藻進行實驗，探究影響光合速率的因素。他們將一定量的小球藻浸入適宜且相同溫度的培養液的試管中，以白熾燈作為光源。移動臺燈可改變光源與試管的距離；CO2濃度分別設置為0.03%和0.05%，根據實驗結果繪制成曲線1、曲線2（如圖所示）。請分析回答下列問題：

（1）比較C、D兩點的光合速率，可見限制D點光合速率的主要因素是________。EF段________不再成為光合速率的主要限制因素，若C處突然關閉臺燈，葉綠體中C3含量將如何變化？____________。

（2）F點的含義是________________________________。若用缺鎂培養液培養小球藻，其他條件不變，F點應向________移。

（3）卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，光照一定時間（從1秒到數分鐘）后殺死小球藻，同時提取產物并分析。實驗發現，僅僅30秒的時間，二氧化碳已經轉化為許多種類的化合物。欲確認CO2轉化形成的第一個產物的名稱，應________光照時間并同時進行檢測，當檢測的化合物只有一種時，這種化合物就是第一個產物。

（4）該小組又做了探究小球藻最適生長溫度的預實驗，實驗結果見下表：

溫度（℃）	10	20	30	40	50
光照下釋放O2（mg/h）	9．67	14．67	19．67	21．67	19．33

請根據預實驗結果，設計進一步的探究實驗：

材料用具：小球藻、大試管、含CO2緩沖液的培養液、水浴鍋（控制溫度）、量筒等。

該實驗應控制好的兩個主要無關變量是：

①_____________________________；②______________________________________。

實驗步驟：

第一步：將等量的含有足量CO2緩沖液的培養液裝入試管，___________________浸入試管中，分別放入5個水浴鍋中 。

第二步：分組控制溫度，使其依次為_____________________________，并分別編號（溫度梯度差為1℃）。

第三步：光照6 h后測定O2的釋放量。

Answer 1

【答案】 CO2濃度 CO2濃度 增加 該光照強度（與光源相距105 Cm）時小球藻光合速率等于呼吸速率 左 縮短 相同光照時間和距離（或相同的光照強度） 小球藻的數量相同 數量相同的小球藻 使其依次為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃

【解析】分析坐標圖：臺燈與試管的距離在15～45cm時，隨著光照的增強，光合速率不變，C點與D點都處于相同的光照條件下，但1號試管比2號試管的凈光合速率高，所以限制D點凈光合速率的主要因素是CO2濃度；臺燈與試管的距離大于45cm時，在E點之前，隨著光照的增強，光合速率逐漸減弱，并且在同一光照強度下，不同的二氧化碳濃度光合作用強度不同，所以此段限制光合作用強度的因素是光照強度和二氧化碳濃度。EF段表示在不同的二氧化碳濃度下，光合作用強度相同，所以限制EF段凈光合速率的主要因素是光照強度。臺燈與試管的距離為105cm時，光合速率等于呼吸速率。

分析圖表：實驗的目的是探究小球藻生長的最適溫度，顯然自變量為溫度，而因變量是O2的釋放速率。對溫度的設置要注意參照題中給出的預實驗，注意找出O2的釋放速率變化中的“拐點”所對應的溫度。

(1)根據前面的分析可知，C點與D點都處于相同的光照條件下，限制D點凈光合速率的主要因素是CO2濃度；EF段表示在不同的二氧化碳濃度下，限制EF段凈光合速率的主要因素是光照強度；若C處突然關閉臺燈，則影響了C3的還原，消耗的C3減少，剩余的C3增多，所以葉綠體中C3含量的變化是增加。

(2)F點氧氣的釋放量為0，說明該光照強度(與光源相距105cm)時小球藻光合速率等于細胞呼吸速率。鎂是合成葉綠素的重要成分，缺鎂會影響葉綠素的合成，使小球藻光合速率減慢，在其他條件不變時，F點應向左移。

(3)探究CO2轉化成的第一個產物是什么的實驗思路是：縮短光照時間，并同時檢測當檢測的化合物只有一種時，這個化合物就是第一個產物。

(4)實驗的自變量是溫度，因變量是氧氣的釋放速度，在實驗過程中還需要控制光照強度和小球藻的數量等無關變量。

實驗步驟：

第一步：將等量的含有足量CO2緩沖液的培養液裝入試管，數量相同的小球藻浸入試管中，分別放入5個水浴鍋中；

第二步：分組控制溫度，使其依次為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃(可以適當增加溫度梯度)，分別編號為1-5號；

第三步：光照6h后測定O2的釋放量。