- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
回答下列有关细胞代谢的问题：
材料一：图（甲）表示在最适光合温度下某植物光合作用速率与光照强度之间的关系．
（1）在光照强度为5千勒克司时，光照半小时该植物经光合作用制造的葡萄糖量为______（用CO2消耗量表示）
（2）光照强度由1千勒克司增强至3千勒克司时，叶绿体内C3的含量______．若将CO2提高到1%，则A点的位置将______，C点将向______．
材料二：森林中，阳光可能会穿过森林中的空隙，在地上投下“光斑”，它们随着太阳的运动和枝叶的摆动而移动．图乙显示了在“光斑”照耀前后一株生长旺盛的植物光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况．请据图分析回答：
（3）“光斑”照耀开始时，C02吸收速率和O2的释放速率分别发生了什么变化？______．此时限制光合作用产物（糖类）合成的主要因素是______．
（4）当“光斑”移开时，O2的释放速率立刻恢复原水平的原因是______；而CO2吸收速率延续了一段时间后才下降，原因是______．
正确答案
解：（1）在光照强度为5千勒克司时，图中对应的二氧化碳的释放量为0.6mol/l，此为净光合速率，呼吸速率为0.4mol/l，因此光照半小时该植物经光合作用吸收的二氧化碳总量=（0.6+0.4）×0.5=0.5mol，该值可以表示制造的葡萄糖量（用CO2消耗量表示）．
（2）光照强度增强时，光反应产生的ATP和[H]增多，可以促进暗反应中三碳化合物的还原，因此叶绿体内C3的含量减少（降低）．若将CO2提高到1%，其不影响呼吸速率，因此A点的位置不变，但是光合速率增强，因此C点将向右上方移动．
（3）光照强度首先影响光合作用的光反应，是光反应中的水的光解和ATP合成加快，进而影响暗反应中三碳化合物的还原，因此“光斑”照耀开始时氧气释放速度急剧上升，二氧化碳吸收速率上升相对缓慢．此时限制光合作用产物（糖类）合成的主要因素是二氧化碳的吸收速率．
（4）图中可以看出，40S时图中光斑移开，光照强度降低，光反应速率下降，CD段O2释放速率迅速恢复至原水平．而此时有光斑期间积累了大量的ATP和NADPH，可使暗反应持续一段时间，因此仍有C02吸收．
故答案为：
（1）0.5 mol
（2）减少（降低） 不变 右上方移动
（3）“光斑”照耀开始时氧气释放速度急剧上升，二氧化碳吸收速率上升相对缓慢 二氧化碳的吸收速率
（4）随着“光斑”的移开，光照强度降低，光反应速率下降“光斑”照耀期间积累的ATP和[H]还可以使暗反应持续一段时间
解析
解：（1）在光照强度为5千勒克司时，图中对应的二氧化碳的释放量为0.6mol/l，此为净光合速率，呼吸速率为0.4mol/l，因此光照半小时该植物经光合作用吸收的二氧化碳总量=（0.6+0.4）×0.5=0.5mol，该值可以表示制造的葡萄糖量（用CO2消耗量表示）．
（2）光照强度增强时，光反应产生的ATP和[H]增多，可以促进暗反应中三碳化合物的还原，因此叶绿体内C3的含量减少（降低）．若将CO2提高到1%，其不影响呼吸速率，因此A点的位置不变，但是光合速率增强，因此C点将向右上方移动．
（3）光照强度首先影响光合作用的光反应，是光反应中的水的光解和ATP合成加快，进而影响暗反应中三碳化合物的还原，因此“光斑”照耀开始时氧气释放速度急剧上升，二氧化碳吸收速率上升相对缓慢．此时限制光合作用产物（糖类）合成的主要因素是二氧化碳的吸收速率．
（4）图中可以看出，40S时图中光斑移开，光照强度降低，光反应速率下降，CD段O2释放速率迅速恢复至原水平．而此时有光斑期间积累了大量的ATP和NADPH，可使暗反应持续一段时间，因此仍有C02吸收．
故答案为：
（1）0.5 mol
（2）减少（降低） 不变 右上方移动
（3）“光斑”照耀开始时氧气释放速度急剧上升，二氧化碳吸收速率上升相对缓慢 二氧化碳的吸收速率
（4）随着“光斑”的移开，光照强度降低，光反应速率下降“光斑”照耀期间积累的ATP和[H]还可以使暗反应持续一段时间
Ⅰ、对农作物光合作用和呼吸作用的研究，可以指导我们的农业生产．如图所示是某研究小组以大豆为材料所做的相关实验及其结果，请回答相关问题．
（1）由图甲可推知，与P点相比，Q点限制单株光合强度的外界因素是______（写出两种），图甲给我们的启示是：在栽培农作物时要注意______．
（2）种植大豆的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图乙所示．C→F段，叶绿体内ADP含量最高的场所是______，一昼夜内植株是否显示生长现象？并说明理由______．
（3）将对称叶片左侧遮光右侧曝光（如图丙），并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移．在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b（单位：g）．则b-a所代表的是______．
（4）装置丁（如图）可用来探究光照强度对光合作用强度的影响．根据该图的材料及设置，可以确定该实验的因变量是______，自变量是______．
Ⅱ、已知大豆种子萌发过程中有氧呼吸和无氧呼吸过程均能产生CO2．如图2所示为测定萌发的大豆种子呼吸作用类型所用的装置（假设呼吸底物只有葡萄糖），请分析回答下列问题．
（1）请写出有氧呼吸的总反应式______．
（2）为了更准确地检测萌发的大豆种子的呼吸类型，在图示装置基础上设置了另一套装置，请问图示装置应如何改进？______．
（3）假设图示装置为A装置，（2）中设计的装置为B装置．如果A装置液滴______，B装置液滴______，则说明萌发的大豆种子有氧呼吸和无氧呼吸同时进行．以V（CO2）代表CO2释放量，V（O2）代表O2消耗量，则
正确答案
解：Ⅰ（1）由图甲可推知，与P点相比，Q点种植密度高得多，不通风，缺少二氧化碳供应，相互遮挡阳光，导致光合强度下降，因此Q点限制单株光合强度的外界因素是光照强度、CO2浓度，图甲给我们的启示是：在栽培农作物时要注意合理密植．
（2）C→F段不断进行光合作用，ATP参加叶绿体基质的暗反应，形成ADP，再转移到叶绿体囊状结构薄膜参加光反应，再生成ATP，因此，叶绿体内ADP含量最高的场所是叶绿体基质；一昼夜大棚内的CO2浓度有所下降，说明光合作用产生的有机物有积累，所以植物能生长．当光合作用强度和呼吸作用强度相等时，大棚内二氧化碳浓度不变，是曲线的转折点：B，F；一昼夜内有机物积累最多的点是大棚内二氧化碳被吸收得最多的时刻，就是大棚内二氧化碳浓度最低的点：F点．C点植物即进行光合作用，又进行细胞呼吸，产生ATP的场所有：细胞质基质，叶绿体，线粒体．
（3）假设两侧截取同等面积的叶片原来干物质量为c，在适宜光照下照射12小时后，左侧呼吸量为：c-a；右侧净光合量为：b-c；由于左右对称，所以右侧呼吸量也是c-a；那么右侧实际光合量=净光合量+呼吸量=（b-c）+（c-a）=b-a．所以b-a代表12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量．
（4）根据该图的材料及设置，自变量为光照强度（通过改变灯与叶片的距离实现），因变量为单位时间内上浮叶片的数量．
Ⅱ（1）以葡萄糖为底物时，有氧呼吸总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量．
（2）萌发的大豆种子的呼吸类型有3种：1，只进行有氧呼吸；2，只进行无氧呼吸；3，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行．因为图示装置用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，如果只进行无氧呼吸，不耗氧，产生的二氧化碳又被吸收，装置气压不变，液滴不移动；如果是只进行有氧呼吸和有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，都耗氧，产生的二氧化碳又被吸收，装置气压降低，液滴左移，无法判断种子到底是只进行有氧呼吸，还是有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，所以要再加上一套装置，将图中20%的NaOH溶液换成蒸馏水，不吸收二氧化碳，其他保持相同，与原来装置对照说明．
（3）如果萌发的大豆种子有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，A装置液滴左移，B装置二氧化碳释放量大于氧气消耗量，气压增加，液滴右移；如果无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等，假设都消耗葡萄糖量为1摩尔，则有氧呼吸产生二氧化碳6摩尔，消耗氧气6摩尔；无氧呼吸场所二氧化碳2摩尔，这样总共产生二氧化碳8摩尔，V（CO2）÷V（O2）=
故答案为：
I、（1）光照强度、CO2浓度，合理密植
（2）叶绿体基质、生长，因为一昼夜大棚内的CO2浓度有所下降，说明光合作用产生的有机物有积累
（3）12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量．
（4）单位时间内上浮叶片的数量、光照强度（烧杯与台灯之间的距离）
II、（1）有氧呼吸总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2-酶-＞6CO2+12H2O+能量
（2）将图中20%的NaOH溶液换成蒸馏水，其他保持相同
（3）左移、右移
解析
解：Ⅰ（1）由图甲可推知，与P点相比，Q点种植密度高得多，不通风，缺少二氧化碳供应，相互遮挡阳光，导致光合强度下降，因此Q点限制单株光合强度的外界因素是光照强度、CO2浓度，图甲给我们的启示是：在栽培农作物时要注意合理密植．
（2）C→F段不断进行光合作用，ATP参加叶绿体基质的暗反应，形成ADP，再转移到叶绿体囊状结构薄膜参加光反应，再生成ATP，因此，叶绿体内ADP含量最高的场所是叶绿体基质；一昼夜大棚内的CO2浓度有所下降，说明光合作用产生的有机物有积累，所以植物能生长．当光合作用强度和呼吸作用强度相等时，大棚内二氧化碳浓度不变，是曲线的转折点：B，F；一昼夜内有机物积累最多的点是大棚内二氧化碳被吸收得最多的时刻，就是大棚内二氧化碳浓度最低的点：F点．C点植物即进行光合作用，又进行细胞呼吸，产生ATP的场所有：细胞质基质，叶绿体，线粒体．
（3）假设两侧截取同等面积的叶片原来干物质量为c，在适宜光照下照射12小时后，左侧呼吸量为：c-a；右侧净光合量为：b-c；由于左右对称，所以右侧呼吸量也是c-a；那么右侧实际光合量=净光合量+呼吸量=（b-c）+（c-a）=b-a．所以b-a代表12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量．
（4）根据该图的材料及设置，自变量为光照强度（通过改变灯与叶片的距离实现），因变量为单位时间内上浮叶片的数量．
Ⅱ（1）以葡萄糖为底物时，有氧呼吸总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量．
（2）萌发的大豆种子的呼吸类型有3种：1，只进行有氧呼吸；2，只进行无氧呼吸；3，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行．因为图示装置用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，如果只进行无氧呼吸，不耗氧，产生的二氧化碳又被吸收，装置气压不变，液滴不移动；如果是只进行有氧呼吸和有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，都耗氧，产生的二氧化碳又被吸收，装置气压降低，液滴左移，无法判断种子到底是只进行有氧呼吸，还是有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，所以要再加上一套装置，将图中20%的NaOH溶液换成蒸馏水，不吸收二氧化碳，其他保持相同，与原来装置对照说明．
（3）如果萌发的大豆种子有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，A装置液滴左移，B装置二氧化碳释放量大于氧气消耗量，气压增加，液滴右移；如果无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等，假设都消耗葡萄糖量为1摩尔，则有氧呼吸产生二氧化碳6摩尔，消耗氧气6摩尔；无氧呼吸场所二氧化碳2摩尔，这样总共产生二氧化碳8摩尔，V（CO2）÷V（O2）=
故答案为：
I、（1）光照强度、CO2浓度，合理密植
（2）叶绿体基质、生长，因为一昼夜大棚内的CO2浓度有所下降，说明光合作用产生的有机物有积累
（3）12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量．
（4）单位时间内上浮叶片的数量、光照强度（烧杯与台灯之间的距离）
II、（1）有氧呼吸总反应式：C6H12O6+6H2O+6O2-酶-＞6CO2+12H2O+能量
（2）将图中20%的NaOH溶液换成蒸馏水，其他保持相同
（3）左移、右移
图甲是在20℃、大气CO2浓度条件下测得的A、B两种植物CO2吸收速率随光照强度变化的关系曲线，图乙是在图甲c点的光照条件下测得的相关曲线．请据图回答问题：
（1）甲图表明，A、B植物对生存环境的要求差异主要是______不同，限制甲图C点后光合速率增加的主要环境因素是______（至少写出两点），限制乙图m点增加的主要环境因素是______．
（2）图甲中a点时该植物细胞内产生ATP的场所有______．b点时该植物叶肉细胞释放的02量为______，此时叶绿体内ADP的移动方向是______．
（3）乙图中两曲线后段呈下降趋势的原因是______．
（4）若CO2浓度对植物呼吸作用强度不产生影响，请在坐标图中画出在乙图的n点条件下测得A植物光照强度与CO2，吸收速率关系的曲线图．
（5）催化细胞内生化反应的酶绝大多数是______，要将已提取出的光合作甩的酶与呼吸酶分离开来可用______法．
（6）欲通过______检测CO2的释放量来判断植物的呼吸作用强度，除澄清石灰水外，还可以使用（试剂）检测，且颜色变化过程为______．
（7）如图所示，将对称叶片左侧遮光、右侧曝光，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移．在适宜光照下照射1小时后，从两侧截取同等面积为1cm2的叶片，烘干称重，分别记为a和b（单位：g）
则b-a所代表的是______．
正确答案
解：（1）图甲表示，A、B两种植物在不同的光照下，光合作用速率不同，表明二者对生存环境的差异主要是光照强度；C点后，随着光照强度的增加，光合作用速率不变，此时限制因素不是光照强度，限制因素可能是温度和光照强度；乙图中m点，增大二氧化碳浓度，光合作用速率加快，表明此时的限制因素是二氧化碳浓度．
（2）甲图中a点，植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此细胞中合成ATP的场所哟细胞质基质和线粒体；b点的含义是光合作用速率等于呼吸作用速率，因此氧气的释放量为0；在叶绿体中，ADP的移动方向是从叶绿体基质向类囊体膜移动．
（3）乙图的横坐标表示温度，温度超过最适温度后，酶活性降低，光合作用速率下降．
（4）在饱合CO2浓度下，温度不变，呼吸速率不变，a点不移动，由于光合速率增大，b点左移、c点右上移．
（5）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，将蛋白质分离的方法常用凝胶电泳．
（6）检测二氧化碳还以用溴麝香草酚蓝水溶液，现象是由蓝变绿再变黄．
（7）假设最开始叶片中的有机物为M，光照1小时后，左侧遮光的叶片中，进行呼吸作用消耗有机物，即M-呼吸作用=a；右侧曝光的叶片中，进行光合作用和呼吸作用，即M+光合作用-呼吸作用=b，因此光合作用速率等于b-a．
故答案为：
（1）光照强度 温度和二氧化碳浓度 二氧化碳浓度
（2）细胞质基质、线粒体 0 叶绿体基质到类囊体膜
（3）温度过高，酶活性降低，光合作用速率降低
（4）
（5）蛋白质 凝胶电泳
（6）溴麝香草酚蓝溶液 蓝色→绿色→黄色
（7）单位面积叶片在1小时的总光合作用速率
解析
解：（1）图甲表示，A、B两种植物在不同的光照下，光合作用速率不同，表明二者对生存环境的差异主要是光照强度；C点后，随着光照强度的增加，光合作用速率不变，此时限制因素不是光照强度，限制因素可能是温度和光照强度；乙图中m点，增大二氧化碳浓度，光合作用速率加快，表明此时的限制因素是二氧化碳浓度．
（2）甲图中a点，植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此细胞中合成ATP的场所哟细胞质基质和线粒体；b点的含义是光合作用速率等于呼吸作用速率，因此氧气的释放量为0；在叶绿体中，ADP的移动方向是从叶绿体基质向类囊体膜移动．
（3）乙图的横坐标表示温度，温度超过最适温度后，酶活性降低，光合作用速率下降．
（4）在饱合CO2浓度下，温度不变，呼吸速率不变，a点不移动，由于光合速率增大，b点左移、c点右上移．
（5）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，将蛋白质分离的方法常用凝胶电泳．
（6）检测二氧化碳还以用溴麝香草酚蓝水溶液，现象是由蓝变绿再变黄．
（7）假设最开始叶片中的有机物为M，光照1小时后，左侧遮光的叶片中，进行呼吸作用消耗有机物，即M-呼吸作用=a；右侧曝光的叶片中，进行光合作用和呼吸作用，即M+光合作用-呼吸作用=b，因此光合作用速率等于b-a．
故答案为：
（1）光照强度 温度和二氧化碳浓度 二氧化碳浓度
（2）细胞质基质、线粒体 0 叶绿体基质到类囊体膜
（3）温度过高，酶活性降低，光合作用速率降低
（4）
（5）蛋白质 凝胶电泳
（6）溴麝香草酚蓝溶液 蓝色→绿色→黄色
（7）单位面积叶片在1小时的总光合作用速率
正确答案
解析
解：A、光合作用制造的有机物的量=净光合作用量+呼吸作用量，因此图中35℃与30℃的光合作用制造的有机物的量相等，都是6.5，A正确；
B、根据曲线图可知，光照相同时间，25℃时植物积累的有机物的量最多，B错误；
C、根据曲线图可知，25℃、30℃、35℃时植物光合作用制造的有机物的量分别为6、6.5、6.5，C错误；
D、分析曲线可知，图中虚线表示净光合速率，实线表示呼吸速率，因此两曲线交点表示光合作用积累的有机物与呼吸作用消耗有机物的量相等，D错误．
故选：BCD．
某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验，得到有关研究结果．结合所给材料，分析回答相关问题．
实验一：探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如甲图所示．与M点相比，N点限制单株光合作用强度的主要外界因素是______、______．
实验二：测量种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化，结果如乙图所示．乙图A、B、C、D、E五点中光合作用强度相对最高的点是______，表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是______和______．（用图中字母表示）
实验三：采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移．在适宜光照下照射6h后，在A、B的对应部分截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA mg、MB mg．B叶片的生理活动状况相当于乙图中曲线的______段，B叶片被截取部分的总光合作用强度为______mg/h．
正确答案
解：实验一：合理密植有利于植物合理的利用光照，同时能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳，N点与M点相比较，N点的种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照减弱，同时也会导致植物周围环境中的二氧化碳浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低．
实验二：图乙中，二氧化碳浓度的变化是由光合作用和细胞呼吸共同作用的结果，其变化趋势取决于两者间的相对强度，B→C段，大棚内二氧化碳浓度不断降低，直接影响了暗反应中二氧化碳的固定过程，此时斜率最大，即二氧化碳浓度降低的速度最大，故C点光合作用强度最大；B、D两点时，曲线的斜率为0，即二氧化碳浓度不变，此时光合作用和呼吸作用强度相等．
实验三：采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移，相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行，故B叶片进行的生理活动状况相当于乙图中曲线的BD段，实验开始时两者的起始质量相同（可设为a），则两者的重量差M=MB-MA=（a+6小时内光合作用合成量-6小时内细胞呼吸消耗量）-（a-6小时内细胞呼吸消耗量）=6小时内光合作用合成量，故B叶片被截取部分的总光合作用强度为
故答案为：
实验一：光照强度 CO2浓度
实验二：C点 B点、D点
实验三：BD
解析
解：实验一：合理密植有利于植物合理的利用光照，同时能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳，N点与M点相比较，N点的种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照减弱，同时也会导致植物周围环境中的二氧化碳浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低．
实验二：图乙中，二氧化碳浓度的变化是由光合作用和细胞呼吸共同作用的结果，其变化趋势取决于两者间的相对强度，B→C段，大棚内二氧化碳浓度不断降低，直接影响了暗反应中二氧化碳的固定过程，此时斜率最大，即二氧化碳浓度降低的速度最大，故C点光合作用强度最大；B、D两点时，曲线的斜率为0，即二氧化碳浓度不变，此时光合作用和呼吸作用强度相等．
实验三：采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移，相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行，故B叶片进行的生理活动状况相当于乙图中曲线的BD段，实验开始时两者的起始质量相同（可设为a），则两者的重量差M=MB-MA=（a+6小时内光合作用合成量-6小时内细胞呼吸消耗量）-（a-6小时内细胞呼吸消耗量）=6小时内光合作用合成量，故B叶片被截取部分的总光合作用强度为
故答案为：
实验一：光照强度 CO2浓度
实验二：C点 B点、D点
实验三：BD
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