- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
某同学为了探究光照强度和光合作用速率的关系，做了如下实验：用7株有20片叶片、长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中．实验开始时测定了CO2的浓度，12小时后再次测定CO2的浓度．以7种不同的光照强度进行实验，如图．实验结果见表格．请分析回答下列问题：
（1）该同学的实验目的是______．
（2）该实验中的实验因子是______，需控制的干扰因素是______．
（3）序号1实验的目的是______．
（4）序号2到序号7在实验前后二氧化碳浓度变化的值表示______．
（5）试用曲线图表示该同学的实验结果，绘在如图的方框内．
（6）该同学对探究结果感到失望，他仍然不能确切地知道哪种光照强度最好．请你为他改进这一探究试验提供建议．______．
正确答案
探究光照强度和光合作用速率的关系，以便为天竺葵生长提供最佳光照强度
光照强度
温度（或开始时的CO2浓度或其他合理答案也给分）
①作为对照 ②计算出植物呼吸作用所产生的二氧化碳量
净光合作用所消耗的二氧化碳量
增加若干实验组，使光照强度为普通阳光的100%及以上
解析
解：（1）根据表格可以看出，自变量是光照强度，因变量是二氧化碳的变化量，代表净光合作用强度，所以探究的目的是光照强度和光合作用速率的关系，以便为天竺葵生长提供最佳光照强度．
（2）该实验的自变量是光照强度，无关变量是温度等．
（3）序号1是在无光的条件下，无光的条件可以测量呼吸作用的强度，用来起对照作用．
（4）由于测量的是二氧化碳的变化量，所以测量的数值是真正的光合作用强度减去呼吸作用强度的数值，是净光合作用所消耗的二氧化碳的量．
（5）在画曲线时要以自变量光照强度为横坐标，以因变量12h后CO2浓度（%）为纵坐标，然后确定每一个浓度，在连接成曲线．
（6）
故答案为：（1）探究光照强度和光合作用速率的关系，以便为天竺葵生长提供最佳光照强度
（2）光照强度 温度（或开始时的CO2浓度或其他合理答案也给分）．
（3）①作为对照 ②计算出植物呼吸作用所产生的二氧化碳量
（4）净光合作用所消耗的二氧化碳量
（5）由于实验组没有达到普遍阳光，所以应该增加实验组，使光照强度为普通阳光的100%及以上，进一步探究实验的结果．
（6）增加若干实验组，使光照强度为普通阳光的100%及以上
某农科所为研究影响植物生长的外界因素，在大棚内种植了玉米，大豆等多种植物．请回答下列问题：
（1）与大豆根尖细胞吸收NO3-密切相关的生理过程是______，相关的细胞器有______，其中N在叶肉细胞中可参与构成的生物大分子有______．
（2）如果密闭大棚内（温度恒定）一昼夜空气中的CO2含量变化如甲图所示，则：
①植物光合作用和呼吸作用强度相等的点是______，积累有机物最多的是______点．
②经过一昼夜，大棚内植物有机物的含量会______（填“增加”“减少”或“不变”）．据图分析原因是______．
（3）乙图中曲线代表在一定光照强度下玉米的光合作用强度与CO2浓度的关系，则：
①若降低光照强度，曲线中F点将向______移动．
②若其他条件不变，乙图中纵坐标改为CO2吸收速率，请在坐标系中画出相应的变化曲线．
正确答案
解：（1）大豆根尖细胞吸收NO3-的过程是主动运输，需要消耗能量和载体蛋白的协助．大豆根尖细胞只能进行呼吸作用．故与大豆根尖细胞吸收NO3-密切相关的生理过程是呼吸作用（有氧呼吸），相关的细胞器有线粒体、核糖体．其中N在叶肉细胞中可参与构成的生物大分子有蛋白质、核酸．
（2）如果密闭大棚内（温度恒定）一昼夜空气中的CO2含量变化如甲图所示，则：
①B点和D点植物光合作用和呼吸作用强度相等，积累有机物最多的是D点．
②经过一昼夜，E点CO2含量低于A点，说明光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物，故大棚内植物有机物的含量会增加．
（3）乙图中曲线代表在一定光照强度下玉米的光合作用强度与CO2浓度的关系，则：
①若降低光照强度，光合作用强度减弱，故曲线中F点将向左下移动．
②若其他条件不变，乙图中纵坐标改为CO2吸收速率，在坐标系中画出相应的变化曲线．（具体见答案）
故答案为：
（1）呼吸作用（有氧呼吸） 线粒体、核糖体 蛋白质、核酸
（2）①B点和D点 D
②增加 E点CO2含量低于A点，说明光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物
（3）①左下
②
解析
解：（1）大豆根尖细胞吸收NO3-的过程是主动运输，需要消耗能量和载体蛋白的协助．大豆根尖细胞只能进行呼吸作用．故与大豆根尖细胞吸收NO3-密切相关的生理过程是呼吸作用（有氧呼吸），相关的细胞器有线粒体、核糖体．其中N在叶肉细胞中可参与构成的生物大分子有蛋白质、核酸．
（2）如果密闭大棚内（温度恒定）一昼夜空气中的CO2含量变化如甲图所示，则：
①B点和D点植物光合作用和呼吸作用强度相等，积累有机物最多的是D点．
②经过一昼夜，E点CO2含量低于A点，说明光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物，故大棚内植物有机物的含量会增加．
（3）乙图中曲线代表在一定光照强度下玉米的光合作用强度与CO2浓度的关系，则：
①若降低光照强度，光合作用强度减弱，故曲线中F点将向左下移动．
②若其他条件不变，乙图中纵坐标改为CO2吸收速率，在坐标系中画出相应的变化曲线．（具体见答案）
故答案为：
（1）呼吸作用（有氧呼吸） 线粒体、核糖体 蛋白质、核酸
（2）①B点和D点 D
②增加 E点CO2含量低于A点，说明光合作用合成的有机物多于呼吸作用消耗的有机物
（3）①左下
②
如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围．下列分析错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、a点随着光照强度的增加，光合作用速率不变，此时限制光合作用速率增加的内部因素可能是酶的活性和数量，A正确；
B、乙图中d点与c点相比，光照强度增加，光反应增加，相同时间内叶肉细胞中C3的还原量多，含量减少，故生成量多，B正确；
C、图中M、N点的限制因素是光照强度，与二氧化碳浓度、温度无关；P点的限制因素主要是温度，C错误；
D、随着温度的升高，酶活性可能下降，导致曲线走势下降，D正确．
故选：C．
二氧化碳分析仪是测定二氧化碳浓度的仪器．用图1模式的装置测定植物单个叶片的光合速率，将叶片置于同化箱中，在特定的光照、温度条件下，让空气沿箭头方向流动，并检测通入和通出气体中韵CO2浓度变化；图2表示在最适温度和最适CO2浓度条件下，光照强度对M、N两种植物叶片光合速率的影响，请回答下列问题：
（1）图l实验中调节原有的光照强度为图2中______时，可使B处的CO2浓度大于A处；CO2进出叶肉细胞都是通过______方式进行的．
（2）利用新鲜菠菜叶片进行光合色素的提取和分离实验，经分离后条带最宽的色素是______，这种色素位于叶绿体的______．
（3）图2中D点对应光照强度下，叶肉细胞中能合成ATP的场所为______：适当提高温度，植物N其D点的移动方向为______．
（4）与植物N相比，植物M更适宜栽种在______环境中．
正确答案
解：（1）根据题意，由图1可知，A点测的是通入的CO2浓度，B点测的是植物经过光合作用和呼吸作用后的CO2浓度，而图2中当光照强度为1×102μmol•m-2•s-1时，光合作用等于呼吸作用，此时植物既不向空气中释放也不从空气中吸收CO2，而当光照强度小于1×102μmol•m-2•s-1时，呼吸作用强度大于光合作用强度，此时植物向空气中释放CO2，故在此条件下，可使B处CO2的浓度大于A处；CO2进出细胞是自由扩散．
（2）在光合作用色素的提取和分离实验中，我们应该掌握住最基本的几点知识：①滤纸条上从上到下色素带的名称及颜色②最宽的色素带和最窄的色素带的名称．知道了这两点就知道最宽的是叶绿素a，这些色素都位于类囊体薄膜上要参与光合作用的光反应．
（3）图2中D点对应光照强度下，叶肉细胞既进行光合作用也进行呼吸作用，故合成ATP的场所有3个，即细胞溶胶、线粒体、叶绿体．由于图2是在最适温度条件下测得的，则再适当提高温度就超过了最适温度，影响了光合作用酶的活性，光合作用强度下降，同时植物N能利用的最大光照强度也下降，故D点向左下方移动．
（4）与植物N相比，M能够利用更强的光照强度进行光合作用，因此更适合在光照强度较强的环境中．
故答案为：（1）小于1×102μmol•m-2•s-1 自由扩散
（2）叶绿素a 类囊体膜
（3）细胞溶胶（细胞质基质）、线粒体、叶绿体 左下
（4）光照强度较强
解析
解：（1）根据题意，由图1可知，A点测的是通入的CO2浓度，B点测的是植物经过光合作用和呼吸作用后的CO2浓度，而图2中当光照强度为1×102μmol•m-2•s-1时，光合作用等于呼吸作用，此时植物既不向空气中释放也不从空气中吸收CO2，而当光照强度小于1×102μmol•m-2•s-1时，呼吸作用强度大于光合作用强度，此时植物向空气中释放CO2，故在此条件下，可使B处CO2的浓度大于A处；CO2进出细胞是自由扩散．
（2）在光合作用色素的提取和分离实验中，我们应该掌握住最基本的几点知识：①滤纸条上从上到下色素带的名称及颜色②最宽的色素带和最窄的色素带的名称．知道了这两点就知道最宽的是叶绿素a，这些色素都位于类囊体薄膜上要参与光合作用的光反应．
（3）图2中D点对应光照强度下，叶肉细胞既进行光合作用也进行呼吸作用，故合成ATP的场所有3个，即细胞溶胶、线粒体、叶绿体．由于图2是在最适温度条件下测得的，则再适当提高温度就超过了最适温度，影响了光合作用酶的活性，光合作用强度下降，同时植物N能利用的最大光照强度也下降，故D点向左下方移动．
（4）与植物N相比，M能够利用更强的光照强度进行光合作用，因此更适合在光照强度较强的环境中．
故答案为：（1）小于1×102μmol•m-2•s-1 自由扩散
（2）叶绿素a 类囊体膜
（3）细胞溶胶（细胞质基质）、线粒体、叶绿体 左下
（4）光照强度较强
某生物兴趣小组利用某种绿藻进行了光合作用和呼吸作用的多项研究．图l表示在两种二氧化碳浓度条件下，绿藻光照强度与光合速率的关系曲线；图2是表示将绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中，在保持一定的pH值和温度的情况下，给予不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化的模式图：下表中数据是在不同温度下对绿藻光合速率和呼吸速率测量的结果，请分析回答：
（1）在图1中的b点时，细胞中产生ATP的场所有______．若-由c点条件突然变为b点时，绿“藻细胞中C的含量______．
（2）据图2分析，该绿藻细胞的平均呼吸速率为______ 微摩尔/分．在乙处光照一段时间后，溶解氧浓度保持相对稳定的原因是______．若在图2中丁处加入使光反应停止的试剂，则正确表示溶解氧变化的曲线是a～g中的______．
（3）据上表数据，若每天对绿藻进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在35℃的条件下，绿藻能否正常生活？______，原因是______．
正确答案
解：（1）在图1中的b点时植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，因此细胞中产生ATP的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体．
（2）在光照开始之前，细胞只进行呼吸作用，在0～4分细胞吸收的氧气的值=210-200=10微摩尔，因此该绿藻细胞的呼吸速率=10÷4=2.5微摩尔/分．由于容器是密闭的，在乙处时，由于环境中积累了较多的CO2，在光照开始时，光合作用速率大于呼吸作用速率，氧气释放，氧浓度稍有增加；但是一段时间后，容器中CO2减少，光合作用速率下降，最后光合作用速率与呼吸作用速率相等，氧气不再释放，氧浓度不再增加．若在丁处加入光反应抑制剂，此时绿藻细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，又恢复到0～4分时的状态，并且呼吸速率不变，因此e可以表示溶解氧变化的曲线．
（3）在35℃光照下植物吸收的CO2为3.00，而在黑暗中释放的CO2为3.50．若每天对绿藻进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在35℃的条件下，植物的光合作用的净积累量=3.00×12-3.50×12=-6，因此该植物不能生长．
故答案为：
（1）细胞溶胶、线粒体、叶绿体 增加
（2）2.5 光合作用速率与呼吸作用速率相等 e
（3）不能 12小时光照条件下积累的有机物小于12小时黑暗条件下消耗的有机物
解析
解：（1）在图1中的b点时植物既进行光合作用，又进行呼吸作用，因此细胞中产生ATP的场所有细胞溶胶、线粒体、叶绿体．
（2）在光照开始之前，细胞只进行呼吸作用，在0～4分细胞吸收的氧气的值=210-200=10微摩尔，因此该绿藻细胞的呼吸速率=10÷4=2.5微摩尔/分．由于容器是密闭的，在乙处时，由于环境中积累了较多的CO2，在光照开始时，光合作用速率大于呼吸作用速率，氧气释放，氧浓度稍有增加；但是一段时间后，容器中CO2减少，光合作用速率下降，最后光合作用速率与呼吸作用速率相等，氧气不再释放，氧浓度不再增加．若在丁处加入光反应抑制剂，此时绿藻细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，又恢复到0～4分时的状态，并且呼吸速率不变，因此e可以表示溶解氧变化的曲线．
（3）在35℃光照下植物吸收的CO2为3.00，而在黑暗中释放的CO2为3.50．若每天对绿藻进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在35℃的条件下，植物的光合作用的净积累量=3.00×12-3.50×12=-6，因此该植物不能生长．
故答案为：
（1）细胞溶胶、线粒体、叶绿体 增加
（2）2.5 光合作用速率与呼吸作用速率相等 e
（3）不能 12小时光照条件下积累的有机物小于12小时黑暗条件下消耗的有机物
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