Question

科研人員獲得一種葉綠素b完全缺失的某植物突變體，該突變體對(duì)強(qiáng)光照環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)（如圖）．該突變體植物葉片發(fā)育過(guò)程中，凈光合速率及相關(guān)指標(biāo)的變化見(jiàn)下表（“-”表示未測(cè)數(shù)據(jù)）．請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題．

葉片	發(fā)育時(shí)期	葉面積（最大面積/%）	總?cè)~綠素含量/（mg．g-1．fw-1 ）	氣孔相對(duì)開(kāi)放度/%	凈光合速率（μmo/CO2．m-2．s-1）
A	新葉展開(kāi)前	19	-	-	-2.8
B	新葉展開(kāi)中	87	1.1	55	1.6
C	新葉展開(kāi)完成	100	2.9	81	2.7
D	新葉已成熟	100	11.1	100	5.8

（1）提取該植物突變體的光合色素，應(yīng)在研磨葉片時(shí)加入

 

，以防止色素被破壞．用紙層析法分離該突變體葉片的光合色素缺失的色素帶應(yīng)位于濾紙條的

 

．
（2）該突變體和野生型植物的O₂釋放速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系如上圖所示．當(dāng)光照強(qiáng)度為n時(shí)，與野生型相比，突變體單位面積葉片中葉綠體的氧氣產(chǎn)生速率

 

．當(dāng)光照強(qiáng)度為m時(shí)，測(cè)得突變體葉片氣孔開(kāi)放程度比野生型更大，據(jù)此推測(cè)，突變體固定CO₂形成

 

的速率更快，對(duì)光反應(yīng)產(chǎn)生的

 

消耗也更快，進(jìn)而提高了光合放氧速率．
（3）表格中的四組葉片，B的凈光合速率較低，推測(cè)原因可能是：
①葉綠素含量低，導(dǎo)致光能吸收不足；
②

 

，導(dǎo)致

 

．
（4）將A、D分別置于光溫恒定的密閉容器中，一段時(shí)間后，A的葉肉細(xì)胞中，將開(kāi)始積累

 

；D的葉肉細(xì)胞中，ATP含量將

 

．
（5）與C相比，D的葉肉細(xì)胞的葉綠體中，數(shù)量明顯增多的結(jié)構(gòu)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：光反應(yīng)、暗反應(yīng)過(guò)程的能量變化和物質(zhì)變化,葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)

專(zhuān)題：

分析：1、碳酸鈣可防止研磨過(guò)程中色素被破壞．
2、各色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離色素．溶解度大，擴(kuò)散速度快；溶解度小，擴(kuò)散速度慢．濾紙條從上到下依次是：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b．
3、當(dāng)光照強(qiáng)度為n時(shí)野生型和突變體O₂釋放速率相等，但由圖可知突變體的呼吸作用大于野生型，所以與野生型相比，突變體單位面積葉片葉綠體的氧氣產(chǎn)生速率較大．光合作用中固定CO₂形成C₃，需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH、ATP．
4、缺失葉綠素a不能完成光能轉(zhuǎn)換突變體無(wú)法進(jìn)行光合作用．
5、影響光合速率的因素有外因（光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等）和內(nèi)因（葉綠素的含量、酶等），結(jié)合表格中的信息，A葉片凈光合速率為-2.8mg/g?fw，即光合速率小于呼吸速率．B組葉綠素含量為1.1mg/g?fw，葉綠素含量低，氣孔開(kāi)放程度為55%，開(kāi)放程度比較低，二氧化碳吸收量比較少，導(dǎo)致光合效率較低．D葉片中，光合速率大于呼吸速率，總?cè)~綠素含量和氣孔開(kāi)放程度都大于C所以光合作用的速率最高．

解答： 解：（1）提取色素時(shí)，為了防止色素被破壞，應(yīng)在研磨葉片時(shí)加入CaCO₃．分離色素時(shí)，葉綠素b在層析液中溶解度最低，擴(kuò)散的最慢，其色素帶位于濾紙條的最下端．
（2）據(jù)圖示曲線(xiàn)知，當(dāng)光照強(qiáng)度為n時(shí)，與野生型相比，突變體單位面積葉片中葉綠體的氧氣產(chǎn)生速率較大．光照強(qiáng)度為m時(shí)，葉片氣孔開(kāi)放程度大的植株CO₂供應(yīng)充足，固定CO₂形成C₃的速率更快，消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP也更快，從而提高了光合放氧速率．
（3）由于葉綠素含量低，導(dǎo)致光能吸收不足；氣孔相對(duì)開(kāi)放度小，CO₂吸收不足，所以B的凈光合速率較低．
（4）將A、D分別置于光溫恒定的密閉容器中，一段時(shí)間后，A的葉肉細(xì)胞進(jìn)行無(wú)氧呼吸，所以細(xì)胞中將開(kāi)始積累乙醇；D的葉肉細(xì)胞中，氣孔相對(duì)開(kāi)放度為81%，說(shuō)明CO₂供應(yīng)不充足，導(dǎo)致ATP含量增加．
（5）D的葉肉細(xì)胞的葉綠體中，總?cè)~綠素含量為11.1（mg．g^-1．fw^-1 ），明顯高于C的葉肉細(xì)胞的葉綠體中的量，而色素分布在類(lèi)囊體上，所以D的葉肉細(xì)胞的葉綠體中，數(shù)量明顯增多的結(jié)構(gòu)是類(lèi)囊體．
故答案為：
（1）CaCO₃　最下端　
（2）較大　C₃ [H]、ATP 
（3）氣孔相對(duì)開(kāi)放度小　CO₂吸收不足
（4）乙醇　增加　
（5）類(lèi)囊體

點(diǎn)評(píng)：本題考查色素的提取和分離、光合作用的相關(guān)知識(shí)，提升學(xué)生的識(shí)記、理解能力和從提干中獲取信息的能力，難度適中，解題的關(guān)鍵是能從圖表中提取信息．