- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
下表是某生物小组研究光照对植物光合作用影响的实验装置图、实验条件及各实验组玻璃罩内的CO2含量变化，实验过程中室温恒定且适宜，BCD三组中植物生理状况相似，ACD三组中小鼠均健康且生理状况相似．请据表分析回答：
（1）B组植物叶肉细胞中能产生ATP的结构有______．
（2）C组植物光合作用1h固定了______ mg CO2．此状态下钟罩C内的植物能不能正常生长？答：______．
（3）D组钟罩内的CO2含量变化可能______（填“≥+3mg•h-1”或“≤+3mg•h-1”），若D组CO2含量变化与C组相同，请解释原因______．
（4）给植物提供H2180，最先在小鼠的______（填物质名称）中检测出放射性标记（不考虑蒸腾作用释放的H2O），该物质产生于______ （填细胞结构）．
正确答案
解：（1）B组植物叶肉细胞在黑暗条件下只能进行呼吸作用，能产生ATP的结构有细胞质基质、线粒体．
（2）小鼠1h呼吸作用产生3mgCO2，植物1h呼吸作用产生6mgCO2，C组1h净光合作用为-3mgCO2．根据真光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量，C组植物光合作用1h固定了-3+3+6=6mgCO2．此状态下钟罩C内的植物呼吸作用量等于光合作用量，没有有机物的积累，故植物不能正常生长．
（3）与C组相比，D组钟罩内的光照强度增加，光合作用强度可能增加，也可能不变，故CO2含量变化可能是≤+3mg•h-1．若光照为3klx达到了光饱和点，则D组变化同C组相同．
（4）给植物提供H2180，根据水的光解产生[H]与氧气，有氧呼吸的第三阶段氧气和[H]反应生成水，故最先在小鼠的水中检测出放射性标记，有氧呼吸的第三阶段是线粒体，故该物质水产生于线粒体．
故答案为：
（1）细胞质基质、线粒体
（2）6 不能
（3）≤+3mg•h-1 光照强度为3klx已经达到了该植物的光饱和点
（4）水 线粒体
解析
解：（1）B组植物叶肉细胞在黑暗条件下只能进行呼吸作用，能产生ATP的结构有细胞质基质、线粒体．
（2）小鼠1h呼吸作用产生3mgCO2，植物1h呼吸作用产生6mgCO2，C组1h净光合作用为-3mgCO2．根据真光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量，C组植物光合作用1h固定了-3+3+6=6mgCO2．此状态下钟罩C内的植物呼吸作用量等于光合作用量，没有有机物的积累，故植物不能正常生长．
（3）与C组相比，D组钟罩内的光照强度增加，光合作用强度可能增加，也可能不变，故CO2含量变化可能是≤+3mg•h-1．若光照为3klx达到了光饱和点，则D组变化同C组相同．
（4）给植物提供H2180，根据水的光解产生[H]与氧气，有氧呼吸的第三阶段氧气和[H]反应生成水，故最先在小鼠的水中检测出放射性标记，有氧呼吸的第三阶段是线粒体，故该物质水产生于线粒体．
故答案为：
（1）细胞质基质、线粒体
（2）6 不能
（3）≤+3mg•h-1 光照强度为3klx已经达到了该植物的光饱和点
（4）水 线粒体
为探究棉花光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室（如图A所示）．将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜小室内棉花氧气释放速率的变化，得到如图B所示曲线．
（1）影响小室内棉花光合作用速率变化的主要环境因素是______；图B中d与e相比，e点时刻C3的含量相对较______；与b相比，a点形成的原因可能是______．
（2）c点时刻的液滴位于起始位置的______侧，装置刻度管中液滴移到最右点是在一天中的______（填字母）点．
（3）已知：净光合作用速率=实际光合作用速率-呼吸作用速率．如果要测定该棉花实际光合作用的速率，还应设置一个对照实验．该对照实验应如何设计？______．若在单位时间内，A组实验的读数为右移M，对照实验的读数为左移N，则棉花实际光合作用速率为______．（不考虑正负）
（4）据图B，为提高温室大棚的产量，可采取的可行的措施是______．
（5）以烟草的一抗病基因为目的基因，培育抗病棉花新品种．该育种方法的原理是______．需要使用的工具酶有______．
正确答案
光照强度
低
温度较低
左
g
同A一样的装置并遮光
M+N
夜间适当降低温度
基因重组
限制性核酸内切酶（或限制酶）、DNA连接酶
解析
解：（1）影响光合作用的因素主要有光照强度、温度、二氧化碳浓度等．图A是密闭装置，内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素就只有光照强度和温度了．e点与d点相比，e点的氧气释放速率慢，即光合速率慢，原因是由于叶片气孔关闭，细胞内二氧化碳浓度下降所致，由于二氧化碳减少，固定二氧化碳产生的C3减少，C3的含量相对较低．与b相比，a点形成的原因可能是温度较低，呼吸作用减弱所致．
（2）c点之前光合速率小于细胞呼吸速率，所以氧气的产生小于消耗，c点时刻的液滴位于起始位置的左侧；装置刻度管中液滴移动是由氧气的增减造成的，只在有氧气释放，液滴就会右移．图B中g点表示光合作用与呼吸作用相等，超过该点将消耗氧气，所以g点时储存氧气最多．．
（3）如果要测定该植物真正光合作用的速率，还需要测定出呼吸速率，具体做法是设置A装置完全相同的C装置，将C装置遮光放在与A相同的环境条件下．若在单位时间内，A组实验的读数为右移M，对照实验的读数为左移N，又由于净光合作用速率=实际光合作用速率-呼吸作用速率，则棉花实际光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率=M+N；
（4）为提高温室大棚的产量，根据净光合作用速率=实际光合作用速率-呼吸作用速率，可采取的可行的措施是夜间适当降低温度
以降低呼吸速率．
（5）以烟草的一抗病基因为目的基因，培育抗病棉花新品种，为基因工程育种，该育种方法的原理是基因重组，需要使用的工具酶有限制性核酸内切酶（或限制酶）、DNA连接酶．
故答案为：
（1）光照强度（光照强度和温度 ） 低 温度较低
（2）左 g
（3）同A一样的装置并遮光 M+N
（4）夜间适当降低温度
（5）基因重组 限制性核酸内切酶（或限制酶）、DNA连接酶
为研究不同浓度的CO2对红掌幼苗各项生理指标的影响，实验和实验结果如下：
（1）完善实验步骤：
材料用具：盆栽红掌幼苗100株，设施相同的塑料薄膜温室及供气的CO2钢瓶若干．
第一步：取长势相似的红掌幼苗90株，______，各置于一个温室中．
第二步：分别向B、C组温室中通人CO2气体至设定值，A组温室保持______．
第三步：在光照强度、温度、湿度条件______的条件下培养30天．
第四步：每组选取______的叶片测量各生理指标，求平均值．
（2）据实验结果图分析：
①随着CO2浓度升高，红掌幼苗还原糖的含量也有所增加，主要原因是______，同时也会抑制植物的呼吸作用．
②较高CO2浓度使______，减少水分的散失，有利于红掌幼苗度过干旱环境．
③Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程，该酶的分布场所是______．提取该酶，在体外一般通过测定______来表示其活性．
正确答案
解：
（1）通常实验设计遵循单一变量原则，对照原则和无关变量相同且适宜原则，所以对植物实验而言，通常选取数量相同的长势相似的健康植物实验防止环境因素的影响，由题意可知，A组作为对照组，所以保持原大气CO2浓度实验对照．
（2）对于还原性糖的检测通常用斐林试剂进行检测，高CO2浓度会促进植物的光合作用，抑制植物的呼吸作用．CO2的固定过程发生在叶绿体基质中，对于CO2固定的酶活性通常通过检测固定CO2量来显示酶的活性，反应液中用CO2缓冲溶液来维持CO2相对稳定．
故答案为：
（1）第一步：随机地平均分为3组，编号A．B．C
第二步原大气CO2浓度
第三步：相同并适宜
第四步相同部位．相同数量
（2）①高CO2浓度会促进植物的光合作用 ②气孔开度下降
③叶绿体基质 CO2的吸收率（单位时间CO2的减少量）
解析
解：
（1）通常实验设计遵循单一变量原则，对照原则和无关变量相同且适宜原则，所以对植物实验而言，通常选取数量相同的长势相似的健康植物实验防止环境因素的影响，由题意可知，A组作为对照组，所以保持原大气CO2浓度实验对照．
（2）对于还原性糖的检测通常用斐林试剂进行检测，高CO2浓度会促进植物的光合作用，抑制植物的呼吸作用．CO2的固定过程发生在叶绿体基质中，对于CO2固定的酶活性通常通过检测固定CO2量来显示酶的活性，反应液中用CO2缓冲溶液来维持CO2相对稳定．
故答案为：
（1）第一步：随机地平均分为3组，编号A．B．C
第二步原大气CO2浓度
第三步：相同并适宜
第四步相同部位．相同数量
（2）①高CO2浓度会促进植物的光合作用 ②气孔开度下降
③叶绿体基质 CO2的吸收率（单位时间CO2的减少量）
图1为某种绿色植物叶片的气孔结构示意图，中间两个呈肾形的细胞称为保卫细胞，它可调节气孔的开闭．研究人员将该叶片放在内部温度为15℃的密闭容器中，研究光照强度与光合速率的关系，结果如图2所示．请回答：
（1）在黑暗条件下，保卫细胞中合成ATP的场所有______．在叶绿体中，ADP的转移情况是从______到______（填结构名称）．当植物缺镁时，B点将向______移．
（2）从图1中可以看出两个细胞贴近部分的细胞壁较厚，伸缩性较小，外侧部分较薄．图1所示箭头为炎热夏季中午细胞中水分流动的总方向，这时气孔______．此时，主要影响叶肉细胞中光合作用的______反应，原因是______
（3）据图2分析，在1klx的光照条件下，该叶片在1小时内由光合作用产生的O2量约为______ mL．
正确答案
解：（1）黑暗条件下，保卫细胞只能进行呼吸作用，所以其合成ATP的场所为细胞质基质和线粒体．在叶绿体中，光反应需要消耗ADP合成ATP，暗反应会消耗ATP产生ADP，所以ADP的转移情况是从叶绿体基质到类囊体薄膜．当植物缺镁时，叶绿素的合成受到影响，光合作用强度减弱，B点光合作用强度等于细胞呼吸强度，故应增大光照强度，B点将向右移．
（2）据图可知两个细胞贴近部分壁厚，伸缩性小，外侧部分壁薄，伸缩性大，结合炎热夏季中午的细胞中水分流动的方向，可推知保卫细胞失水，内侧壁由弯曲逐渐竖直，引起气孔关闭．此时，细胞中二氧化碳含量减少，直接受到抑制的是暗反应中CO2的固定．
（3）据图可知，1klx的光照条件下，净光合量为11.2mL/h，呼吸消耗量11.2mL/h，光合总量=净光合量+呼吸消耗量=11.2mL/h+11.2mL/h=22.4mL/h，因此1h时间内，光合作用产生O2的量为22.4mL/h×1h=22.4mL．
故答案为：
（1）细胞质基质和线粒体 叶绿体基质 类囊体薄膜 右
（2）关闭 暗 二氧化碳吸收不足，导致固定减慢
（3）22.4
解析
解：（1）黑暗条件下，保卫细胞只能进行呼吸作用，所以其合成ATP的场所为细胞质基质和线粒体．在叶绿体中，光反应需要消耗ADP合成ATP，暗反应会消耗ATP产生ADP，所以ADP的转移情况是从叶绿体基质到类囊体薄膜．当植物缺镁时，叶绿素的合成受到影响，光合作用强度减弱，B点光合作用强度等于细胞呼吸强度，故应增大光照强度，B点将向右移．
（2）据图可知两个细胞贴近部分壁厚，伸缩性小，外侧部分壁薄，伸缩性大，结合炎热夏季中午的细胞中水分流动的方向，可推知保卫细胞失水，内侧壁由弯曲逐渐竖直，引起气孔关闭．此时，细胞中二氧化碳含量减少，直接受到抑制的是暗反应中CO2的固定．
（3）据图可知，1klx的光照条件下，净光合量为11.2mL/h，呼吸消耗量11.2mL/h，光合总量=净光合量+呼吸消耗量=11.2mL/h+11.2mL/h=22.4mL/h，因此1h时间内，光合作用产生O2的量为22.4mL/h×1h=22.4mL．
故答案为：
（1）细胞质基质和线粒体 叶绿体基质 类囊体薄膜 右
（2）关闭 暗 二氧化碳吸收不足，导致固定减慢
（3）22.4
将一片新鲜叶片放在特殊装置内，给予不同强度的光照．测到氧气释放量如下表所示：
对该数据分析，错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、表格中可以看出，光照强度为0时，植物只进行呼吸作用，表中0.2umL/cm2叶面/min可表示呼吸速率，故A正确；
B、光照强度为2klx时，氧气吸收量为0，说明光合速率等于呼吸速率，故B正确；
C、光强为8klx时，光合作用产生O2的速度=测到的O2释放量+呼吸作用消耗的O2量=0.8+0.2=1（µL/cm2叶面/min），故C错误；
D、光照超过10kLx后，氧气的释放量不再增加，说明达到光饱和点，此时可能收到二氧化碳浓度的限制，光合速率不再增加，故D正确．
故选：C．
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