- 探究:环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
如图为甲、乙两种植物CO2吸收量随光照强度变化的曲线图.据图回答:
(1)甲、乙两种植物呼吸作用较强的是______植物.在A、C点时,植物细胞中可以产生ATP的细胞器有______.当光照强度达到E点后,限制甲植物光合作用的主要环境因素有______.
(2)如果在图中F点突然停止光照,短期内叶绿体中C3化合物的含量将______,其主要原因是发生在______停止,使______减少,影响______;同时______过程仍继续进行
(3)当平均光照强度在B和D之间,光照和黑暗的时间各为12h.实验前后,甲植物中有机物总量将______,乙植物中有机物总量将______.
正确答案
甲
线粒体、叶绿体
CO2浓度和温度
增加
类囊体膜(上)的光反应
ATP和NADPH
C3化合物的还原
CO2与C5化合物结合
减少
增加
解析
解:(1)图中光照强度为0时,两植物均只能进行呼吸作用,图中可以看出,甲植物呼吸作用强于乙植物.在A、C点时,两植物均进行光合作用和呼吸作用,因此植物细胞中线粒体和叶绿体均可以产生ATP.当光照强度达到E点后,甲植物已经达到光饱和点,光照不是限制因素,因此此时限制甲植物光合作用的主要环境因素有CO2浓度和温度.
(2)如果在图中F点突然停止光照,光反应生成的ATP和[H]减少,这将抑制暗反应的C3化合物的还原,因此短期内叶绿体中C3化合物的含量将增加;同时CO2与C5化合物结合过程仍继续进行.
(3)当平均光照强度在B和D之间时,乙植物的净光合作用大于呼吸作用,而甲植物的净光合作用量小于呼吸作用.光照和黑暗的时间各为12h.实验前后,甲植物白天积累的有机物不够夜间消耗,因此有机物总量将减少,而乙植物由于白天的净光合作用量大于夜晚的呼吸作用量,因此实验后仍有有机物的积累,即有机物总量将增加.
故答案为:
(1)甲 线粒体、叶绿体 CO2浓度和温度
(2)增加 类囊体膜(上)的光反应 ATP和NADPH C3化合物的还原 CO2与C5化合物结合
(3)减少 增加
如图表示某植物光合速率与环境因素之间的关系,甲图为光合作用的氧气产生速率,乙图是测定的氧气释放速率.请据图分析下列选项中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、图甲中可以看出,OS段两温度曲线重合,说明温度在此段不是限制因素,因此限制因素主要是光照强度,而光照主要影响光合作用的光反应,A正确;
B、甲图中B、C两点的光照强度相同,而温度不同,因此两点出现差异的主要限制因素是温度,B正确;
C、若呼吸速率不变,甲图中B点光照强度为光饱和点,由乙图可知,B点为4千勒克斯,C正确;
D、在甲图C点,若光照不变,增加CO2供应,则二氧化碳固定加强,则C5减少,C3增多,导致消耗的ATP增加,因此ATP的量减少,D错误.
故选:D.
Ⅰ、某小组用依乐藻进行光合作用的实验,他们将一枝依乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中(室温20℃),可观察到光下枝条放出气泡.他们以太阳灯作为光源,移动太阳灯使之与大试管的距离不同,结果如图1中曲线1,请回答:
(1)该实验研究的是______对光合速率的影响,以______衡量光合速率.
(2)B点的含义是______.
(3)该小组在室温10℃和30℃时分别进行了实验,结果如曲线2和曲线3.D点的限制因素是______;A点的C3含量______(大于、小于、等于)C点.
(4)该小组分离出依乐藻中的叶绿体(见图2叶绿体的模式图)在适宜条件下培养,在b和c上发生的能量转换为______→______→______,由b转移至c的物质主要包括______.
Ⅱ、取四株大小与长势一致的棉花幼苗,分别培养在盛有等量完全培养液的培养瓶中,并通入空气,装置如图3.
(1)若通过甲、乙两装置的实验证明Fe是植物生长所必需的矿质元素,乙装置作何改动______.
(2)若通过甲、丙两装置的实验证明植物吸收矿质元素的主要方式是主动运输,丙装置作何改动______.
(3)若通过甲、丁两装置的实验证明植物的地上部分为根提供有机物,丁装置作何改动______.
(4)以上三组实验中,甲组分别是①______②______③______(实验组、对照组).
正确答案
光照强度
单位时间气泡产生数目(或气泡产生速率)
当光强为一定值时,植物光合作用速率等于呼吸作用速率
温度
小于
光能
活跃的化学能
稳定的化学能
ATP、NADPH(或[H])
将乙中的完全培养液改为缺Fe培养液
不给丙装置通空气
切除丁装置中植株的地上部分
对照组
对照组
对照组
解析
解:Ⅰ.(1)图1中改变太阳灯与试管的距离,故自变量为光照强度.因此该实验研究的是光照强度对光合速率的影响,以单位时间气泡产生数目(或气泡产生速率)衡量光合速率.
(2)具图1可知,B点的含义是当光强为一定值时,植物光合作用速率等于呼吸作用速率.
(3)该小组在室温10℃和30℃时分别进行了实验,结果如曲线2和曲线3.D点的限制因素是温度.A点的光照强度大于C点,A点的光反应产生[H]和ATP较多,被还原的C3增多,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故A点的C3含量小于C点.
(4)该小组分离出依乐藻中的叶绿体(见图2叶绿体的模式图)在适宜条件下培养,在b类囊体膜和c叶绿体基质上发生的能量转换为光能→活跃的化学能→稳定的化学能.光反应为暗反应提供ATP、NADPH(或[H]),故由b类囊体膜转移至c叶绿体基质的物质主要包括ATP、NADPH(或[H]).
Ⅱ.(1)若通过甲、乙两装置的实验证明Fe是植物生长所必需的矿质元素,单一变量为Fe的有无,故乙装置中的完全培养液改为缺Fe培养液.
(2)若通过甲、丙两装置的实验证明植物吸收矿质元素的主要方式是主动运输,单一变量为氧气的有无,故不给丙装置通空气.
(3)若通过甲、丁两装置的实验证明植物的地上部分为根提供有机物,单一变量为有机物的有无,故切除丁装置中植株的地上部分.
(4)以上三组实验中,甲组为自然状态下的实验,故①②③中都是作为对照组.
故答案为:
Ⅰ.(1)光照强度 单位时间气泡产生数目(或气泡产生速率)
(2)当光强为一定值时,植物光合作用速率等于呼吸作用速率
(3)温度 小于
(4)光能 活跃的化学能 稳定的化学能 ATP、NADPH(或[H])
Ⅱ.(1)将乙中的完全培养液改为缺Fe培养液
(2)不给丙装置通空气
(3)切除丁装置中植株的地上部分
(4)①对照组 ②对照组 ③对照组
红外线CO2分析仪可用于测定混合气体中CO2的浓度及其变化量.将水稻的成熟绿叶组织放在密封透明的小室内给予适宜光照,在不同CO2浓度下测定光合作用效率.如图甲为光合作用增长率随CO2浓度变化的情况.图乙是某植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图.其中a、b表示物质,①~④表示生理过程.请分析回答:
(1)图甲中光合作用增长率最大的是______段.在E点时光台作用速率最大,此时细胞中产生ATP的场所是______,限制光合作用速率的重要因素是______.
(2)图乙中物质a是______,过程②完成的能量转化是______.
(3)若用18O标记①过程中的H2O,那么在④过程的最终产物中,有可能检测到18O的物质是______.
(4)将状况相同的水稻绿叶分成四等组,在不同温度下分别暗处理1h,再用适当的相同的光照射lh,测其重量变化(假设在光下和黑暗条件下,细胞呼吸消耗有机物量相同),得到下表的数据.请分析并回答问题:
根据本实验所测数据,该绿叶细胞呼吸速率最高的温度是______;27℃时绿叶的净光合速率是______mg/h,此时,叶肉细胞的叶绿体中ADP的转移方向是______.
正确答案
CD
细胞质基质、线粒体、叶绿体
光照强度、温度
氧气
ATP中活跃的化学能转变成储存在有机物中的稳定的化学能
水、二氧化碳
29℃
4
叶绿体基质→类囊体薄膜
解析
解:(1)分析题图甲可知,CD对应坐标纵轴的数值最大,即光合作用增长率最大;E点是植物光合作用速率最大的点,该点既有光合作用也有有氧呼吸,因此产生ATP的生理过程的光合作用和有氧呼吸,场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体;限制光合作用速率的重要因素是光照强度和温度.
(2)分析题图可知,①过程是光反应阶段,在光反应阶段中水光解产生了还原氢和氧气,因此a是氧气;②是暗反应阶段,该阶段中能量变化是ATP中活跃的化学能转变成储存在有机物中的稳定的化学能.
(3)光合作用产生的氧气中的氧原子来自水,因此若用18O标记①过程中的H2O,光合作用会产生18O标记的氧气,氧气参与有氧呼吸的第三阶段,与还原氢反应生成水,因此在有氧呼吸的第三阶段会产生18O标记的水,第三阶段产生18O标记的水可以参与有氧呼吸的第二阶段,与丙酮酸反应产生二氧化碳,因此二氧化碳中可能含有18O.
(4)在暗处理时,只进行呼吸作用,因此有表格可以看出,在温度为29℃时,重量变化最多,即呼吸作用最强.由于净光合速率=真光合速率-呼吸速率,27℃时小球藻,1h消耗有机物为1mg,光照后与暗处理前重量变化为3mg,这段时间进行了2h的呼吸作用,1h的光合作用,因此净光合速率=3+1=4mg/h;ATP在光反应的过程中产生,在暗反应过程中水解形成ADP和磷酸,因此此时,叶肉细胞的叶绿体中ADP的转移方向是叶绿体基质→类囊体薄膜.
故答案应为:
(1)CD 细胞质基质、线粒体、叶绿体 温度、光照强度
(2)氧气 ATP中活跃的化学能转变成储存在有机物中的稳定的化学能
(3)水、二氧化碳
(4)29℃4 叶绿体基质→类囊体薄膜
如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图,下列叙述中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、a点时光照强度为0,植物叶肉细胞只进行细胞呼吸,a点吸收O2量可以表示呼吸作用强度,A正确;
B、b点时O2释放量为0,说明此时植物细胞光合作用和呼吸作用速率相等,B正确;
C、当植物缺镁时,合成的叶绿素较少,光合速率降低,b点应向右移动,C错误;
D、植物在25℃时光合作用强度最强,如果将温度提高到30℃,呼吸强度增加,光合速率下降,则a点将上移,b点将右移,D正确.
故选:C.
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