Question

3．回答下列有關(guān)光合作用的兩個(gè)問題：
Ⅰ．科學(xué)家在黑暗時(shí)，把葉綠素基粒放在pH=4的溶液中，讓基粒類囊體膜腔的pH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．一段時(shí)間后，有ATP產(chǎn)生．該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基粒類囊體合成ATP的原因是膜內(nèi)外存在氫離子濃度差．據(jù)此推測葉綠體在自然狀態(tài)下產(chǎn)生ATP的過程中，光能的作用是使水分解產(chǎn)生氫離子，使類囊體內(nèi)外之間產(chǎn)生氫離子濃度差．
Ⅱ．某興趣小組做了如下實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)過程中溫度適宜，氧氣、二氧化碳在水中的溶解度忽略不計(jì)）：
步驟一：摘取生長旺盛的菠菜葉，在葉片上用打孔器打出直徑為1厘米的小葉圓片30片．
步驟二：用適當(dāng)方法使小圓形葉片內(nèi)部的氣體全部逸出，放入黑暗處盛有蒸餾水的燒杯待用，此時(shí)葉片全部沉在水底；
步驟三：取三個(gè)小燒杯，分別倒入20mL二氧化碳緩沖液（維持實(shí)驗(yàn)過程中的二氧化碳的相對穩(wěn)定），然后各放入10片小圓形葉片；
步驟四：分別對這3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照．觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
請回答：
（1）本實(shí)驗(yàn)的因變量是單位時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮的數(shù)量，即凈光合速率．
（2）將步驟二中燒杯置于光照強(qiáng)度等均適宜的條件下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小圓形葉片仍然全部沉在水底，其原因是
缺少CO₂，不能進(jìn)行光合作用，不能產(chǎn)生氧氣．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片上浮的原因是光合強(qiáng)于呼吸，有凈的氧氣產(chǎn)生．

Answer 1

分析 分析信息Ⅰ：表示在黑暗時(shí)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，一段時(shí)間后，有ATP產(chǎn)生是由于膜內(nèi)外存在H⁺梯度（H⁺濃度差）使水分解．
信息Ⅱ、本題3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照，可以推知：實(shí)驗(yàn)中的自變量是光照強(qiáng)度，因變量是單位時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮的數(shù)量，即凈光合速率．據(jù)此分析作答．

解答 解：Ⅰ、由題意可知，基粒類囊體膜內(nèi)外存在H⁺濃度差，這是合成ATP的主要原因．葉綠體在自然狀態(tài)下光能的作用是使水分解產(chǎn)生H⁺，使類囊體膜內(nèi)外之間產(chǎn)生H⁺梯度（H⁺濃度差）而產(chǎn)生ATP．
Ⅱ、（1）根據(jù)題意可知，該實(shí)驗(yàn)中的自變量是光照強(qiáng)度，所以探究的題目是光照強(qiáng)度對光合作用速率（強(qiáng)度）的影響．實(shí)驗(yàn)的因變量是單位時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮的數(shù)量，即凈光合速率．（2）步驟二中所用的是蒸餾水，其中缺乏CO₂和O₂，置于光照強(qiáng)度等均適宜的條件下，葉片不能進(jìn)行光合作用和有氧呼吸，葉肉細(xì)胞間隙缺乏氣體，因此葉片全部沉在水底．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中光合速率強(qiáng)于呼吸速率，有凈的氧氣產(chǎn)生，使葉圓片上浮．
故答案為：
Ⅰ．膜內(nèi)外存在氫離子濃度差    使水分解產(chǎn)生氫離子，使類囊體內(nèi)外之間產(chǎn)生氫離子濃度差
Ⅱ．（1）單位時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮的數(shù)量，即凈光合速率        
（2）缺少CO₂，不能進(jìn)行光合作用，不能產(chǎn)生氧氣
（3）光合強(qiáng)于呼吸，有凈的氧氣產(chǎn)生

點(diǎn)評 本題結(jié)合圖示主要考查影響光合作用的因素和探究光合作用的場所的實(shí)驗(yàn)，意在考查學(xué)生理解所學(xué)知識的要點(diǎn)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題的能力，具備對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析的能力．