Question

氮肥是农业生产必不可少的肥料。现有某科研小组为研究供氮水平对玉米幼苗光合作用的影响，在实验室利用缺少氮元素的完全培养液培养玉米幼苗，定时给各组培养液添加不同浓度的氮元素，培养一段时间后，分别测定各组玉米幼苗相关指标的相对值，结果如下表，请分析回答下列有关问题：

培养液中氮浓度（mmol/L） 各指标相对值	净光合速率	气孔导度	翔化酶含量
0	0.0	2.0	0.3
4	3.7	2.2	0.9
8	4.5	2.4	1.6
12	4.2	2.6	1.2
16	4.0	2.6	0.8

（1）据表中结果可知，适合玉米幼苗生长发育所需的最适（最经济）氮元素浓度是_______mmol/L，在羧化酶等一系列酶的作用下，C₃接受ATP释放的能量并被还原，随后再经一系列变化形成________。 

（2）上述实验的培养液中氮元素浓度在4 mmol/L的条件下，玉米幼苗叶肉细胞中，在叶绿体光反应阶段产生的O₂能扩散到该细胞的线粒体中被消耗掉______（填“全部”或“一部分”），结合上表实验结果加以解释：________________________。 

（3）有实验结果推测，当培养液中氮元素浓度大于12 mmol/L时，玉米幼苗叶肉细胞的胞间CO₂浓度变化趋势是_________（填“降低”“升高”或“不变”），结合上表实验结果加以解释：________________。

Answer

8 糖类和C5 一部分 净光合速率大于零（或光合作用产生O2速率大于呼吸作用消耗O2速率） 升高 气孔导度不变，但羧化含量减少，CO2消耗速率降低

【解析】试题分析：光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。分析表格中可知，随着培养液中氮素浓度的增加，叶绿素含量不断增多，气孔导度先增加后不变，羧化酶含量先增加后减少，净光合速率先增加后降低。

（1）据上述实验结果可知，当氮元素浓度是8mmol/L时，玉米幼苗净光合速率最大，最适合生长发育。进入叶绿体的CO2必须在羧化酶等酶的作用下，形成C3后才能接受ATP释放的能量并被还原，随后再经一系列变化形成糖类和C5。

（2）该实验中，培养液中氮素浓度在4mmol/L的条件下，玉米幼苗叶肉细胞中，叶绿体在光反应阶段产生的O2，只有一部分能扩散到该细胞的线粒体中被迫消耗掉，原因是净光合速率大于零，光合产O2速率大于呼吸耗O2速率。

（3）据实验结果推测，当培养液中氮素浓度大于12mmol/L以后，玉米幼苗叶肉细胞的胞间CO2浓度增大，原因是气孔导度不变，但羧化酶含量减少，CO2消耗速率降低。

【点睛】本题考查光合作用过程中的物质变化、影响光合作用的因素等知识点，在解答此题时，要注意总结，如影响光合作用的内因是色素和酶，外因是光照强度、二氧化碳浓度和温度等；外因中停止光照强度或提高二氧化碳浓度时，都能导致C3增多，C5减少；提高光照强度和降低二氧化碳浓度时，都能导致C3减少，C5增多。记准一个，另外一个相反。