- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
某研究小组做了如下实验：在密闭的玻璃钟罩内测定玉米幼苗在不同温度条件下净光合速率（用植物的氧气释放量表示）的变化，实验结果如下表．请分析回答下列问题：
（1）该实验自变量是______，无关变量是______（至少写两个）．
（2）在温度为45℃时，植物体内产生[H]的场所有______．
（3）该植物真正光合作用的最适温度______（填“小于”“大于”或“等于”）呼吸作用的最适温度．真正光合速率与净光合速率、呼吸速率之间的关系可以用关系式表示为______．
（4）如果一昼夜之内，将该植物放置在上述实验的光照条件和黑暗条件下各12h，则在温度为______℃时，植物体内积累的有机物最多．
正确答案
解：（1）据表分析，该实验的自变量是温度，因变量是光合速率，无关变量主要有光照强度和二氧化碳浓度等．
（2）温度为45℃时，净光合速率为0，此时光合速率=呼吸速率，光合作用与呼吸作用都可以此时[H]，故植物体内产生[H]的场所有叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体基质．
（3）表中25℃左右时为，35℃左右时为最适光合作用温度，35℃左右时位最适呼吸作用温度，该植物真正光合作用的最适温度小于呼吸作用的最适温度．真正光合速率=净光合速率+呼吸速率．
（4）一昼夜之内，将该植物放置在上述实验的光照条件和黑暗条件下各12h，则在温度为净光合速率与呼吸速率之差最大时的温度，据表分析为25℃时该值最大．
故答案为：
（1）温度 光照强度、二氧化碳浓度
（2）叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体基质
（3）小于 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
（4）25
解析
解：（1）据表分析，该实验的自变量是温度，因变量是光合速率，无关变量主要有光照强度和二氧化碳浓度等．
（2）温度为45℃时，净光合速率为0，此时光合速率=呼吸速率，光合作用与呼吸作用都可以此时[H]，故植物体内产生[H]的场所有叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体基质．
（3）表中25℃左右时为，35℃左右时为最适光合作用温度，35℃左右时位最适呼吸作用温度，该植物真正光合作用的最适温度小于呼吸作用的最适温度．真正光合速率=净光合速率+呼吸速率．
（4）一昼夜之内，将该植物放置在上述实验的光照条件和黑暗条件下各12h，则在温度为净光合速率与呼吸速率之差最大时的温度，据表分析为25℃时该值最大．
故答案为：
（1）温度 光照强度、二氧化碳浓度
（2）叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体基质
（3）小于 真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
（4）25
将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，测得光强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如图所示．（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）
（1）水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是______，在三碳酸转变为三碳糖的过程中，光反应为碳反应提供的物质是______．
（2）CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与______结合而被固定，该化合物的元素组成为______．
（3）据图分析，光强度低于8×102μmol•m-2•s-1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是______；光强度为（10～14）×102μmol•m-2•s-1时，原种水稻的气孔导度下降，但光合速率基本不变，此时限制光合速率的是光合作用的______阶段．
（4）分析图中信息，PEPC酶所起的作用是______；该转基因水稻更适宜栽种在______环境中．
正确答案
解：（1）叶绿体是水稻叶肉细胞进行光合作用的场所．在三碳酸转变为三碳糖的过程中，光反应为碳反应提供的物质是ATP和NADPH．
（2）CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与RuBP（或核酮糖二磷酸）结合而被固定，该化合物的元素组成为C、H、O、P．
（3）分析题图可知，当光照强度低于8×102μmol•m-2•s-1时，随光照强度增加，转基因水稻光合作用速率增大，说明光照强度低于8×102μmol•m-2•s-1时限制转基因水稻光合作用的主要因素是光照强度；光照强度为10～14×102μmol•m-2•s-1时，原种水稻的气孔导度下降的原因是光照过强导致叶片温度过高，蒸腾作用过快使水分散失过快，气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足会使光合作用强度减小，而光照强度增大使光合作用强度增大，当光照强度增加与CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消时，光合速率基本不变．此时限制光合速率的是光合作用的碳反应阶段．
（4）分析第一个图可知，在相同光照条件下，转基因水稻气孔导度大于原种水稻，分析第二个图可知，当光照强度大于8×102μmol•m-2•s-1，转基因水稻的光合作用强度大于原种水稻，因此可以推断PEPC酶是通过大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率；抓基因水稻更适宜栽种在强光条件下．
故答案为：
（1）叶绿体 ATP和NADPH
（2）RuBP（或核酮糖二磷酸） C、H、O、P
（3）光强度 碳反应
（4）增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率 强光
解析
解：（1）叶绿体是水稻叶肉细胞进行光合作用的场所．在三碳酸转变为三碳糖的过程中，光反应为碳反应提供的物质是ATP和NADPH．
（2）CO2通过气孔进入叶肉细胞后，首先与RuBP（或核酮糖二磷酸）结合而被固定，该化合物的元素组成为C、H、O、P．
（3）分析题图可知，当光照强度低于8×102μmol•m-2•s-1时，随光照强度增加，转基因水稻光合作用速率增大，说明光照强度低于8×102μmol•m-2•s-1时限制转基因水稻光合作用的主要因素是光照强度；光照强度为10～14×102μmol•m-2•s-1时，原种水稻的气孔导度下降的原因是光照过强导致叶片温度过高，蒸腾作用过快使水分散失过快，气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足会使光合作用强度减小，而光照强度增大使光合作用强度增大，当光照强度增加与CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消时，光合速率基本不变．此时限制光合速率的是光合作用的碳反应阶段．
（4）分析第一个图可知，在相同光照条件下，转基因水稻气孔导度大于原种水稻，分析第二个图可知，当光照强度大于8×102μmol•m-2•s-1，转基因水稻的光合作用强度大于原种水稻，因此可以推断PEPC酶是通过大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率；抓基因水稻更适宜栽种在强光条件下．
故答案为：
（1）叶绿体 ATP和NADPH
（2）RuBP（或核酮糖二磷酸） C、H、O、P
（3）光强度 碳反应
（4）增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合速率 强光
对下列曲线图相关解释，正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、影响呼吸作用的因素有温度、酶、O2浓度等，影响光合作用的因素有温度、酶、光照强度及CO2浓度等，从甲图中可以看出，随着温度的上升，光合作用强度和呼吸强度不断增强，当光合强度达到最大时呼吸强度还在增大，A错误；
B、矿质元素进入细胞的方式是主动运输，需要载体蛋白的协助，同时要消耗能量，因为载体具有专一性且数量有限，因此影响主动运输的因素有载体蛋白的数量、O2浓度等，从图乙中可以看出，随着O2浓度不断提高，细胞呼吸作用产生的能量不断增加，故开始时吸收速率不断加快，由于细胞膜上载体蛋白的数量有限，因此吸收速率最终不再增大，因此n点后影响矿质元素吸收速率的主要因素是载体蛋白的数量，B错误；
C、丙图所示洋葱根尖细胞有丝分裂过程中核DNA与染色体数的比值变化，DNA在间期经过复制而加倍，末期减半，C正确；
D、影响酶活性的因素有温度、PH等，从图丁中可以看出k点对应的温度酶的活性最高，是其最适温度，动物体内大多数酶的最适温度在37～40℃，D错误；
故选：C．
某课外小组的同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：用8株各有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中二氧化碳含量的变化．实验结果统计如下表．请分析回答下列问题．
（1）表中序号①③⑤⑦可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是______，主要的无关变量是______、______（至少答两个）
（2）序号②④⑥⑧可构成另一个相对独立的实验组合，该实验组合研究的题目是______，根据实验结果统计数据可以得出的基本结论是______
（3）在光照强度为1000Ls，温度为30摄氏度时，12小时每株天竺葵可积累葡萄糖约______g（保留小数点后1位）．
正确答案
解：（1）从表格中实验设置可以看出，表中序号①③⑤⑦可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是温度，而光照强度均为1000Lx，开始时CO2量均为5.0g，包括叶片的数目、大小、长势等，它们均属于实验的无关变量．
（2）序号②④⑥⑧可构成另一个相对独立的实验组合，该实验的自变量为温度不同，并且光照强度为0，因此此组实验可探究了温度对植物呼吸作用速率的影响．由于温度会影响酶的活性，在最适温度条件下，酶活性最强，低于或高于该温度，酶的活性均有所下降．因此通过实验可以得出：在一定范围内，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而增加；超过一定温度范围，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而降低．
（3）在光照强度为1000Ls，温度为30摄氏度时，开始时CO2量为5.0g，12h后CO2量为1.9g，即CO2量减少3.1g，该二氧化碳用于合成的葡萄糖，因此12小时每株天竺葵可积累葡萄糖=3.1×180÷264≈2.1g．
故答案为：
（1）温度 光照强度 二氧化碳浓度
（2）温度对植物呼吸作用（强度/速度）的影响
在一定范围内，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而增加；超过一定温度范围，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而降低
（3）约2.1
解析
解：（1）从表格中实验设置可以看出，表中序号①③⑤⑦可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是温度，而光照强度均为1000Lx，开始时CO2量均为5.0g，包括叶片的数目、大小、长势等，它们均属于实验的无关变量．
（2）序号②④⑥⑧可构成另一个相对独立的实验组合，该实验的自变量为温度不同，并且光照强度为0，因此此组实验可探究了温度对植物呼吸作用速率的影响．由于温度会影响酶的活性，在最适温度条件下，酶活性最强，低于或高于该温度，酶的活性均有所下降．因此通过实验可以得出：在一定范围内，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而增加；超过一定温度范围，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而降低．
（3）在光照强度为1000Ls，温度为30摄氏度时，开始时CO2量为5.0g，12h后CO2量为1.9g，即CO2量减少3.1g，该二氧化碳用于合成的葡萄糖，因此12小时每株天竺葵可积累葡萄糖=3.1×180÷264≈2.1g．
故答案为：
（1）温度 光照强度 二氧化碳浓度
（2）温度对植物呼吸作用（强度/速度）的影响
在一定范围内，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而增加；超过一定温度范围，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而降低
（3）约2.1
研究人员以某植物为材料，利用多套如图装置，对影响植物生理作用的各种环境因素进行研究
（1）为了探究温度对光合作用的影响，首先应在上图装置的烧杯内加入______
溶液，然后再打开该装置的活塞开关，使U形管两侧液面如图所示，关闭活塞，这一操作的目的是______
实验的观察指标是U形管A侧液面的变化值在每一给定温度且其它条件均相同、适宜的情况下光照1小时，实验数据如下表：
请根据以上数据在指定方框的坐标内以柱状图的形式画出各温度下的实验结果：______
分析所绘图形可知温度与光合作用强度的关系是______
（2）细胞在有氧呼吸时，如果消耗底物是葡萄糖，则消耗O2的量与CO2的产生量相等但事实是细胞呼吸消耗的底物并非全部是糖类这样有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2的体积并不相等利用如图所示装置两套，设计一个实验来测定该植物呼吸时CO2释放量与O2消耗量的比值实验过程如下：（注：实验前U型管左右液面齐平，并且气阀关闭，装置完全密闭忽略其他环境因素对测量结果的干扰）
①取如图所示装置两套，设为甲、乙并记录U型管右侧的液面高度为L0
②甲装置内的烧杯加入适量蒸馏水，乙装置内的烧杯加入______
③把甲乙装置置于______环境中一段时间后，测量并记录甲乙U型管右侧的液面高度分别为L1和L2．
正确答案
解：（1）为了探究温度对光合作用的影响，首先应在上图装置的烧杯内加入二氧化碳缓冲液（NaHCO3溶液），该缓冲液可以为光合作用提供稳定的二氧化碳来源，此时装置中变化的气体是氧气；然后再打开该装置的活塞开关，使U形管两侧液面如图所示，关闭活塞，以保证容器内的气压和外界气压相等．
画柱形图时，横轴为温度，纵轴为水柱上升高度，因此根据表格数据画柱形图即可．
由于水柱高度即为光合作用氧气的产生量，因此该高度可以表示光合速率．由表格中数据可知，在一定的温度范围内，光合作用强度随着温度的升高而增强，超过一定温度后，光合作用强度随着温度的升高而下降．
（2）根据题意可知，测定细胞的呼吸作用速率需要在黑暗条件下进行，实验需要测定该植物呼吸时CO2释放量与O2消耗量的比值，因此设置对照组（甲装置内的烧杯加入适量蒸馏水）；而实验组的烧杯加入等量且足量的NaOH溶液，用来测定吸收的氧气量．
对照组中的L1-L0=二氧化碳释放和氧气吸收之间的差值，而实验组中L2-L0=氧气的吸收量，因此由两个值计算出二氧化碳的释放量．
故答案为：
（1）二氧化碳缓冲液（NaHCO3溶液） 使容器内的气压和外界气压相等，如右图
在一定的温度范围内，光合作用强度随着温度的升高而增强，超过一定温度后，光合作用强度随着温度的升高而下降
（2）②等量且足量的NaOH溶液
③黑暗
解析
解：（1）为了探究温度对光合作用的影响，首先应在上图装置的烧杯内加入二氧化碳缓冲液（NaHCO3溶液），该缓冲液可以为光合作用提供稳定的二氧化碳来源，此时装置中变化的气体是氧气；然后再打开该装置的活塞开关，使U形管两侧液面如图所示，关闭活塞，以保证容器内的气压和外界气压相等．
画柱形图时，横轴为温度，纵轴为水柱上升高度，因此根据表格数据画柱形图即可．
由于水柱高度即为光合作用氧气的产生量，因此该高度可以表示光合速率．由表格中数据可知，在一定的温度范围内，光合作用强度随着温度的升高而增强，超过一定温度后，光合作用强度随着温度的升高而下降．
（2）根据题意可知，测定细胞的呼吸作用速率需要在黑暗条件下进行，实验需要测定该植物呼吸时CO2释放量与O2消耗量的比值，因此设置对照组（甲装置内的烧杯加入适量蒸馏水）；而实验组的烧杯加入等量且足量的NaOH溶液，用来测定吸收的氧气量．
对照组中的L1-L0=二氧化碳释放和氧气吸收之间的差值，而实验组中L2-L0=氧气的吸收量，因此由两个值计算出二氧化碳的释放量．
故答案为：
（1）二氧化碳缓冲液（NaHCO3溶液） 使容器内的气压和外界气压相等，如右图
在一定的温度范围内，光合作用强度随着温度的升高而增强，超过一定温度后，光合作用强度随着温度的升高而下降
（2）②等量且足量的NaOH溶液
③黑暗
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