- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
如图表示A、B两种植物随着光照强度的变化，CO2吸收量或CO2释放量的变化曲线图．据图回答：
（1）写出光合作用的总反应式______
（2）比较A、B植物呼吸作用，其中呼吸作用较强的是______植物．当二氧化碳净吸收为0时，植物细胞中可以产生ATP的场所有______．
（3）当光照强度达到Z点后，限制A植物光合作用的因素主要是______ （答出两点）．如果在图中M点突然停止光照，短期内由于______（限制因素）使叶绿体内C3化合物的含量会发生变化．
（4）当平均光照强度在X和Y之间（不包括X、Y），假设白天和黑夜的时间各为12h，A植物一昼夜中有机物积累量的变化是______（减少或增加）．
（5）在光照强度为Z时，A植物光合作用产生的葡萄糖为______mg/（m2h）．（保留两位小数）
（6）对B植物而言，假如白天和黑夜的时间各为12h，平均光照强度在______klux以上才能使CO2的吸收量超过CO2的释放量．
正确答案
解：（1）光合作用的化学反应式要求考生能够识记原料和产物，并且光照和叶绿体两个条件缺一不可，特别注意不能将“叶绿体”写成“叶绿素”．
（2）根据题意和图示分析可知：当没有光照时，A植物呼吸释放CO2量为2个单位，B植物呼吸释放CO2量为1个单位，所以A植物的呼吸作用较强．当二氧化碳净吸收为0时，植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，因此此时产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体．
（3）影响光合作用的环境因素主要包括：光照强度、温度和二氧化碳浓度等．图中Z点已经达到光合作用的饱和点，即增强光照光合速率不再增强，因此限制A植物光合作用的因素主要是温度、二氧化碳浓度．如果突然停止光照，将直接影响光反应，因此短期内由于光反应产生的ATP和NADPH减少，导致C3化合物还原受阻，从而使叶绿体内C3化合物的含量会发生变化．
（4）根据图示分析可知：当平均光照强度在X和Y之间，A植物净光合作用小于2，由于白天和黑夜的时间各为12h，因此白天积累的不够夜间消耗，一昼夜中有机物积累量的变化是减少．
（5）在光照强度为Z时，A植物的总光合速率=净光合速率+呼吸速率=8+2=10mg/（m2h），因此折合成葡萄糖=10×180÷264=6.82mg/（m2h）．
（6）对B植物而言，假如白天和黑夜的时间各为12h，要使CO2的吸收量超过CO2的释放量，即要求白天净光合速率大于夜晚的呼吸速率．由于B植物的呼吸速率为1mg/（m2h），即要求白天的净光合速率大于1mg/（m2h），因此平均光照强度在Xklux以上才能．
故答案为：
（1）CO2+H2O
（2）A 细胞质基质、线粒体和叶绿体（缺一不可）
（3）温度、二氧化碳浓度 由于ATP和NADPH减少，导致C3化合物还原受阻
（4）减少
（5）6.82
（6）X
解析
解：（1）光合作用的化学反应式要求考生能够识记原料和产物，并且光照和叶绿体两个条件缺一不可，特别注意不能将“叶绿体”写成“叶绿素”．
（2）根据题意和图示分析可知：当没有光照时，A植物呼吸释放CO2量为2个单位，B植物呼吸释放CO2量为1个单位，所以A植物的呼吸作用较强．当二氧化碳净吸收为0时，植物的光合作用强度等于呼吸作用强度，因此此时产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体．
（3）影响光合作用的环境因素主要包括：光照强度、温度和二氧化碳浓度等．图中Z点已经达到光合作用的饱和点，即增强光照光合速率不再增强，因此限制A植物光合作用的因素主要是温度、二氧化碳浓度．如果突然停止光照，将直接影响光反应，因此短期内由于光反应产生的ATP和NADPH减少，导致C3化合物还原受阻，从而使叶绿体内C3化合物的含量会发生变化．
（4）根据图示分析可知：当平均光照强度在X和Y之间，A植物净光合作用小于2，由于白天和黑夜的时间各为12h，因此白天积累的不够夜间消耗，一昼夜中有机物积累量的变化是减少．
（5）在光照强度为Z时，A植物的总光合速率=净光合速率+呼吸速率=8+2=10mg/（m2h），因此折合成葡萄糖=10×180÷264=6.82mg/（m2h）．
（6）对B植物而言，假如白天和黑夜的时间各为12h，要使CO2的吸收量超过CO2的释放量，即要求白天净光合速率大于夜晚的呼吸速率．由于B植物的呼吸速率为1mg/（m2h），即要求白天的净光合速率大于1mg/（m2h），因此平均光照强度在Xklux以上才能．
故答案为：
（1）CO2+H2O
（2）A 细胞质基质、线粒体和叶绿体（缺一不可）
（3）温度、二氧化碳浓度 由于ATP和NADPH减少，导致C3化合物还原受阻
（4）减少
（5）6.82
（6）X
为探究大气CO2浓度上升及紫外线（UV）辐射强度增加对农业生产的影响，研究人员人工模拟一定量的UV辐射和加倍的CO2 浓度处理番茄幼苗，直至果实成熟，测定了番茄株高及光合作用相关生理指标，结果见下表．请分析回答：
（1）番茄叶肉细胞中产生和利用CO2的具体部位分别是______．
（2）据表分析，C组光合速率明显高于对照组，其原因一方面是由于______，加快了碳反应的速率；另一方面是由于______含量增加，使光反应速率也加快．D组光合速率与对照组相比无显著差异，说明CO2 浓度倍增对光合作用的影响可以______UV辐射增强对光合作用的影响．
（3）由表可知，CO2 浓度倍增可以促进番茄植株生长．有研究者认为，这可能与CO2参与了植物生长素的合成启动有关．要检验此假设，还需要测定A、C组植株中______的含量．若检测结果是______，则支持假设．
（4）科学家在黑暗时把叶绿体基粒放在pH=4的溶液中，让基粒类囊体膜腔的pH值下降至4，然后将基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的缓冲溶液中（如图）．一段时间后，有ATP产生．上述实验结果表明，基粒类囊体合成ATP的原因是______．据此推测，叶绿体在自然状态下产生ATP的过程中，光能的作用是______．
正确答案
解：（1）番茄叶肉细胞中有氧呼吸的第二阶段产生CO2，光合作用暗反应利用CO2，所以产生和利用CO2的具体部位分别是线粒体基质和叶绿体基质．
（2）分析表格中数据可以看出，C组光合速率较大，一方面由于二氧化碳浓度倍增，加快了暗反应速率；另一方面，叶绿素的含量增加，吸收光能增加．D组光合速率与对照组相比无明显差异，说明二氧化碳浓度倍增可以抵消UV辐射对光合作用的影响．
（3）由于假设内容为：CO2浓度倍增可以促进番茄植株生长可能与CO2参与了生长素的合成启动有关，因此需要测定植株中生长素的含量，如果C组的生长素含量高于A组，可以证明假设内容．
（4）由题意可知，基粒类囊体膜内外存在H+浓度差，这是合成ATP的主要原因，自然状态下光合作用需要水，而水能分解成H+进而使类囊体膜两侧产生H+浓度差而产生ATP．
故答案为：
（1）线粒体基质、叶绿体基质
（2）CO2浓度倍增 叶绿素 降低（抵消）
（3）生长素 C组生长素含量高于A组
（4）膜内外存在H+梯度（H+浓度差） 使水分解产生H+，使类囊体膜内外之间产生H+梯度（H+浓度差）
解析
解：（1）番茄叶肉细胞中有氧呼吸的第二阶段产生CO2，光合作用暗反应利用CO2，所以产生和利用CO2的具体部位分别是线粒体基质和叶绿体基质．
（2）分析表格中数据可以看出，C组光合速率较大，一方面由于二氧化碳浓度倍增，加快了暗反应速率；另一方面，叶绿素的含量增加，吸收光能增加．D组光合速率与对照组相比无明显差异，说明二氧化碳浓度倍增可以抵消UV辐射对光合作用的影响．
（3）由于假设内容为：CO2浓度倍增可以促进番茄植株生长可能与CO2参与了生长素的合成启动有关，因此需要测定植株中生长素的含量，如果C组的生长素含量高于A组，可以证明假设内容．
（4）由题意可知，基粒类囊体膜内外存在H+浓度差，这是合成ATP的主要原因，自然状态下光合作用需要水，而水能分解成H+进而使类囊体膜两侧产生H+浓度差而产生ATP．
故答案为：
（1）线粒体基质、叶绿体基质
（2）CO2浓度倍增 叶绿素 降低（抵消）
（3）生长素 C组生长素含量高于A组
（4）膜内外存在H+梯度（H+浓度差） 使水分解产生H+，使类囊体膜内外之间产生H+梯度（H+浓度差）
为研究某植物对盐的耐受性，进行了不同盐浓度对其最大光合速率、呼吸速率及根相对电导率影响的实验，结果见下表．
注：相对电导率表示处理细胞与正常细胞渗出液体中的电解质含量之比，可反映细胞膜受损程度．
请据表分析回答：
（1）表中最大光合速率所对应的最小光强度称为______．与低盐和对照相比，高盐浓度条件下，该植物积累有机物的量______，原因是CO2被固定成______的量减少，最大光合速率下降；而且有机物分解增加，______上升．
（2）与低盐和对照相比，高盐浓度条件下，根细胞膜受损，电解质外渗，使测定的______升高．同时，根细胞周围盐浓度增高，细胞会因______作用失水，造成植物萎蔫．
（3）高盐浓度条件下，细胞失水导致叶片中的______增加，使气孔关闭，从而减少水分的散失．
正确答案
光饱和点
减少
三碳糖
呼吸速率
根相对导电率
渗透
脱落酸
解析
解：（1）当光合速率与呼吸速率的差值最大时，植物积累的有机物最多，由表可知，当盐浓度为100时，光合速率与呼吸速率的差值最大，随着盐浓度的增大，二者的差值变小，积累的有机物减少．根据光合作用的过程可知，光合速率下降的原因是CO2固定成三碳糖的量减少．
（2）根据表格下面的备注可知，细胞膜受损程度越大，渗出的液体越多时，相对电导率就越大．细胞吸水与失水取决于细胞内外溶液的浓度差，当细胞外溶液的浓度大于细胞内溶液的浓度时，会导致细胞失水．根细胞吸水主要是靠渗透作用完成的．
（3）叶片中的脱落酸可以使气孔关闭．
故答案为：
（1）光饱和点 减少 三碳糖 呼吸速率
（2）根相对导电率 渗透
（3）脱落酸
研究者将棉花植株的A、B、C 3个品系从30℃环境移入40℃环境进行高温培养，从而研究高温对盛花期棉花植株光合速率的影响，测得相关数据如下图1．图2表示温度对C品系的棉花植株真正光合作用速率和呼吸速率的影响，图中实线表示光合作用速率，虚线表示呼吸速率．下列有关说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、分析图1发现当温度升高后，三个品系棉花的光合作用都降低了，但是A品系降低的最少，且A品系的蒸腾作用最强，可以降低高温对植物的影响，所以三个品系中适合在高温条件下生存的是A品系，A正确；
B、图1为植物从30℃环境移入40℃环境进行高温培养测得的相关数据，从图1分析可知三个品系蒸腾作用都增强了，其中A品系蒸腾作用最强，散热最快，能降低高温对植物造成的伤害，B正确；
C、绿色植物捕获光能的光合色素分布在类囊体薄膜上，高温环境下，类囊体薄膜被破坏，导致三种品系的光能捕获率下降，光反应受到抑制．另一方面，由于高温导致三个品系气孔开放度下降，进入叶肉细胞的二氧化碳减少，暗反应受到抑制，C正确；
D、图2曲线40℃条件下，植物的净光合速率=呼吸速率，如果在温度持续40℃的条件下，长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，则棉花白天净积累的有机物与晚上呼吸作用消耗的有机物相等，植物不能生长，D错误．
故选：D．
分析回答有关光合作用的问题：
试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽．研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果．请回答：
①图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的，据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养中______和______更高．
②图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内CO2浓度变化曲线．图中b-c段CO2浓度升高缓慢是因为______，c-d段CO2浓度急剧下降是因为试管苗______．若d点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率将______．
③根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、______和______可缩短试管苗的适应过程．
正确答案
解：①图甲中分析可知，试管苗在不加蔗糖的培养中光合速率和光饱和点更高．
②在下半夜中，由于温度较低，酶的活性降低，细胞呼吸较弱，产生的CO2较少，因此图中b-c段CO2浓度升高缓慢．图中c点开始出现光照，植物开始进行光合作用，并且随着光照的增强，光合作用增强，消耗大量的CO2，因此导致c-d段CO2浓度急剧下降．d点时密闭容器中的二氧化碳量低，抑制了光合速率，因此若d点时打开培养瓶塞，空气中二氧化碳进入，试管苗的光合速率将升高．
③根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、延长光照时间、增加光照强度和增加CO2浓度等措施可缩短试管苗的适应过程．
故答案为：
①、光合速率 光饱和点 ②、温度较低，酶的活性降低，细胞呼吸较弱，产生的CO2较少 光照的增强，光合作用增强，消耗大量的CO2 升高
③、延长光照时间 增加光照强度 增加CO2浓度（任选两个）
解析
解：①图甲中分析可知，试管苗在不加蔗糖的培养中光合速率和光饱和点更高．
②在下半夜中，由于温度较低，酶的活性降低，细胞呼吸较弱，产生的CO2较少，因此图中b-c段CO2浓度升高缓慢．图中c点开始出现光照，植物开始进行光合作用，并且随着光照的增强，光合作用增强，消耗大量的CO2，因此导致c-d段CO2浓度急剧下降．d点时密闭容器中的二氧化碳量低，抑制了光合速率，因此若d点时打开培养瓶塞，空气中二氧化碳进入，试管苗的光合速率将升高．
③根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、延长光照时间、增加光照强度和增加CO2浓度等措施可缩短试管苗的适应过程．
故答案为：
①、光合速率 光饱和点 ②、温度较低，酶的活性降低，细胞呼吸较弱，产生的CO2较少 光照的增强，光合作用增强，消耗大量的CO2 升高
③、延长光照时间 增加光照强度 增加CO2浓度（任选两个）
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