- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
回答下列有关植物光合作用和呼吸作用及其生命活动调节的问题．
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．
（1）与M点相比，N点限制单株光合作用强度的外界因素是______、______．实验还发现，不仅单株番茄光合作用强度与种植密度成负相关，番茄植株的生长也与种植密度成负相关．
（2）番茄生长的调节方式是______，与番茄果实发育关系最密切的调节物质是______，环境温度降低时，该物质运输速度会______．
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．
（3）图中表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是______．B→C段曲线变化的原因是______，
若在B点突然停止光照，叶绿体内ADP含量将______；C3含量将______．
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6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm2•h）（实验步骤如图丙）．（4）研究小组对记录的多组实验数据进行了统计分析，取______值进行计算，得出了M值．若M=MB-MA．则M表示______．
正确答案
解：（1）在相同的条件下，只有种群密度的不同，随着种群密度的增大，植物相互遮光，透气性不好，所以影响因素为：光照强度和CO2浓度．
（2）植物体没有神经系统，只能通过激素调节对自身的生命活动进行调节．生长素促进果实生长发育，在植物体通过极性运输．极性运输是细胞的主动运输．主动运输需要能量和载体蛋白的协助．环境温度降低时，植物体的新陈代谢降低产生能量较少．生长素运输速度会减慢．
（3）对于实验二中B→C时间段，是随着光照强度的增强，光合速率逐渐增加，所以含量应该降低．光合速率与呼吸速率相等点是乙图中的拐点，也就是B、D两点．B点突然停止光照，光反应停止，叶绿体内ADP不能合成ATP，则ADP的量增加，ATP量减少．无ATP生成，就不能为三碳化合物的还原过程供能，但二氧化碳的固定依然正常进行，则三碳化合物量有所增加．
（4）对于实验三中测定的数值，MA表示呼吸速率，MB表示净光合速率是，题干中的假定实验选定的叶片数目为3，所以要测定这三个叶片中的数值求其平均值，而M=MB-MA表示是净光合速率与呼吸速率之和，所以是真正光合速率．
故答案为：
（1）光照强度 CO2浓度
（2）激素调节 生长素
（3）BD 光合作用强度大于呼吸作用强度，植物大量吸收CO2 增加 增加
（4）平均值 B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
解析
解：（1）在相同的条件下，只有种群密度的不同，随着种群密度的增大，植物相互遮光，透气性不好，所以影响因素为：光照强度和CO2浓度．
（2）植物体没有神经系统，只能通过激素调节对自身的生命活动进行调节．生长素促进果实生长发育，在植物体通过极性运输．极性运输是细胞的主动运输．主动运输需要能量和载体蛋白的协助．环境温度降低时，植物体的新陈代谢降低产生能量较少．生长素运输速度会减慢．
（3）对于实验二中B→C时间段，是随着光照强度的增强，光合速率逐渐增加，所以含量应该降低．光合速率与呼吸速率相等点是乙图中的拐点，也就是B、D两点．B点突然停止光照，光反应停止，叶绿体内ADP不能合成ATP，则ADP的量增加，ATP量减少．无ATP生成，就不能为三碳化合物的还原过程供能，但二氧化碳的固定依然正常进行，则三碳化合物量有所增加．
（4）对于实验三中测定的数值，MA表示呼吸速率，MB表示净光合速率是，题干中的假定实验选定的叶片数目为3，所以要测定这三个叶片中的数值求其平均值，而M=MB-MA表示是净光合速率与呼吸速率之和，所以是真正光合速率．
故答案为：
（1）光照强度 CO2浓度
（2）激素调节 生长素
（3）BD 光合作用强度大于呼吸作用强度，植物大量吸收CO2 增加 增加
（4）平均值 B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
（二）如图中，甲表示某植物叶肉细胞的部分代谢过程，数字代表物质，字母代表细胞器．乙表示该植物叶片CO2释放量随光照强度变化的曲线，S代表有机物量．据图回答下列问题：
（1）图甲中，a结构表示______；物质③表示______；物质②在b结构中的______处参与反应；物质④在c结构中的______处参与反应．
（2）图甲中，在b结构中有一种特殊蛋白质，既能协助[H+]跨膜运输，又能促进三磷酸腺苷的合成，这种特殊蛋白质是______；在此结构中三磷酸腺苷合成时所需能量直接来自于______．
（3）若已知该植物光合作用最适温度为25℃，图乙为CO2浓度一定，环境温度为25℃时不同光照条件下测得的该植物的光合作用强度（每平方米植物叶片每小时释放CO2量表示）．
①图乙中的A点时，图甲中能产生ATP的细胞器有______（填字母）；当光照强度处于图乙中B-D间，该植物叶片光合作用合成的有机物量为______．
②当光照强度处于图乙中的B点时，该植物每平方米叶片每小时通过光合作用能合成有机物（葡萄糖）______克；当光照强度处于图乙中D点时，图甲的结构b中所产生的“物质④”的去向是______．
③请绘出环境温度为25℃时该植物光合速率（每平方米植物叶片每小时通过光合作用生成的O2量表示）
随光照强度变化的曲线（请注意光照强度分别为B、D时光合速率）．
正确答案
解：（1）图中可以看出，b能够吸收光能，生成葡萄糖，因此b是叶绿体，则①是CO2，②H2O，H2O在叶绿体的类囊体薄膜上发生分解．葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸即③，丙酮酸进入线粒体即c中进一步分解产生CO2和H2O，此过程需要消耗氧气即图中的④，氧气是参与发生在线粒体内膜上的有氧呼吸的第三阶段．液泡中含有大量的水，它可以维持细胞的形状．
（2）叶绿体中能促进三磷酸腺苷的合成的是ATP合成酶，并且合成ATP的能量来源为[]H+]在类囊体膜内外的浓度差产生的势能．
（3）①图中A点时，光照强度为0，此时只进行呼吸作用，产生ATP的细胞结构有细胞质基质和线粒体，细胞器就只有线粒体．S2为B-D之间的净光合作用量，B-D之间的呼吸消耗量可以用S3-S1表示，因此该植物叶片光合作用合成的有机物量=净光合作用量+呼吸消耗量=S2+S3-S1．
②当光照强度处于图乙中的B点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，图中的呼吸作用强度用CO2释放量表示为5mmol/m2•小时，该植物每平方米叶片每小时通过光合作用能合成有机物（葡萄糖）=（5×10-3÷6）×180=0.15g．当光照强度处于图乙中D点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，因此光合作用产生的氧气除了供给线粒体有氧呼吸以外，多余的都扩散到细胞外了．
③由于光合作用过程中氧气的释放量和二氧化碳的吸收量量是相等的，因此只需将图中的曲线沿横轴旋转180°即可．
故答案为：
（1）液泡 丙酮酸 类囊体膜内 线粒体内膜；
（2）ATP合成酶[]H+]在类囊体膜内外的浓度差产生的势能；
（3）①C S2+S3-S1；
②0.15 扩散到同细胞内（用于线粒体的呼吸作用）和细胞外；
③见右图（图省略）．
解析
解：（1）图中可以看出，b能够吸收光能，生成葡萄糖，因此b是叶绿体，则①是CO2，②H2O，H2O在叶绿体的类囊体薄膜上发生分解．葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸即③，丙酮酸进入线粒体即c中进一步分解产生CO2和H2O，此过程需要消耗氧气即图中的④，氧气是参与发生在线粒体内膜上的有氧呼吸的第三阶段．液泡中含有大量的水，它可以维持细胞的形状．
（2）叶绿体中能促进三磷酸腺苷的合成的是ATP合成酶，并且合成ATP的能量来源为[]H+]在类囊体膜内外的浓度差产生的势能．
（3）①图中A点时，光照强度为0，此时只进行呼吸作用，产生ATP的细胞结构有细胞质基质和线粒体，细胞器就只有线粒体．S2为B-D之间的净光合作用量，B-D之间的呼吸消耗量可以用S3-S1表示，因此该植物叶片光合作用合成的有机物量=净光合作用量+呼吸消耗量=S2+S3-S1．
②当光照强度处于图乙中的B点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，图中的呼吸作用强度用CO2释放量表示为5mmol/m2•小时，该植物每平方米叶片每小时通过光合作用能合成有机物（葡萄糖）=（5×10-3÷6）×180=0.15g．当光照强度处于图乙中D点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，因此光合作用产生的氧气除了供给线粒体有氧呼吸以外，多余的都扩散到细胞外了．
③由于光合作用过程中氧气的释放量和二氧化碳的吸收量量是相等的，因此只需将图中的曲线沿横轴旋转180°即可．
故答案为：
（1）液泡 丙酮酸 类囊体膜内 线粒体内膜；
（2）ATP合成酶[]H+]在类囊体膜内外的浓度差产生的势能；
（3）①C S2+S3-S1；
②0.15 扩散到同细胞内（用于线粒体的呼吸作用）和细胞外；
③见右图（图省略）．
正确答案
解析
解：A、-5℃～5℃之间，限制光合速率的主要因素是温度，A错误；
B、10℃～30℃之间，限制光合速率的主要因素是光照强度，B错误；
C、如在0℃时，4倍光照强度的光合速率等于1倍光照强度的光合速率，C错误；
D、光照强度相同时，无论几倍光照强度0℃的光合速率都小于15℃的，D正确．
故选：D
苍耳的果实苍耳子是一种比较常用的中药材，科研人员利用苍耳为实验材料进行了研究．如图1为在某光照强度和一定温度条件下，二氧化碳浓度与苍耳植株O2释放量（单位叶面积•每小时）的对应曲线．下表表示在其它条件适宜的密闭环境中，测定的环境因素对苍耳光合速率的影响（光强单位为klx）．请分析回答：
（1）据图1可知，当CO2浓度为400ppm时，苍耳植株单位叶面积光合作用产生O2的量为______mg/h．b点时，叶肉细胞的细胞质基质中CO2浓度______（高于、低于、等于）叶绿体基质中CO2浓度．与 b点相比，c点时叶绿体中C3含量______
（2）据表可知，温度为______℃时，苍耳植株呼吸作用最强．温度及光照强度组合为______时，植株的代谢状态可用图中的b点表示．
（3）各种植物的开花都要求一定的黑暗和光照时间，但“影响植物开花的关键性因素是黑暗期的长短，还是光照期的长短”并不明确．为了探究影响苍耳开花的关键性因素，将苍耳置于不同组合的光照期和黑暗期中进行了如下实验（时间单位：小时）．
①综合图1实验一和图2实验二可以得出的结论是决定苍耳开花的关键性因素（条件及时间）
______．
②除了实验涉及到的控制因素外，为保证实验结论的科学性和可靠性，你认为还应注意做到______．（答出一条即可）
正确答案
100
高于
较高
35
温度为35℃，光照强度为1klx
黑暗期的长短，且黑暗至少9小时
选择长势相同的植株；水肥等其它培养条件相同；进行重复实验
解析
解：（1）据图1可知，苍耳的呼吸耗氧量为40mg/h，当CO2浓度为400ppm时，苍耳的释放氧气速率（净光合速率）为60mg/h，当CO2浓度为400ppm时则苍耳植株单位叶面积光合作用产生O2的量（总光合速率）=净光合速率+呼吸速率=100mg/h，b点时，光合速率弧呼吸速率相等，此时叶绿体从叶肉细胞的细胞质基质中抑自由扩散的方式吸收二氧化碳，故此时叶肉细胞的细胞质基质中CO2浓度高于叶绿体基质中CO2浓度．与 b点相比，c点时二氧化碳浓度较高，形成C3的速率较快，叶绿体中C3含量较高．
（2）植物的呼吸速率，看光照强度为0时，二氧化碳的释放速率，据表可知，温度为35℃时，苍耳植株呼吸作用最强．温度为35℃，光照强度为1klx时，净光合速率为0，植株的代谢状态可用图中的b点表示．
（3）①综合图1实验一和图2实验二可以得出的结论是黑暗期的长短，且黑暗至少9小时是决定苍耳开花的关键性因素．②本实验除了题目中涉及到的控制因素外，为了保证实验结论的科学性和可靠性，还应该做到：选择长势相同的植株，水肥等其他培养条件相同，进行重复实验等．
故答案为：
（1）100 高于 较高
（2）35 温度35℃、光强为1klx
（3）黑暗期的长短，且黑暗至少9小时 选择长势相同的植株，水肥等其它培养条件相同，进行重复实验
将两株植物放在封闭的玻璃罩内，用全素营养液置于室外进行培养（如甲图所示），假定玻璃罩内植物的生理状态和自然环境中相同，且空气湿度对植物蒸腾作用的影响、微生物对CO2浓度的影响均忽略不计．现用CO2浓度测定仪测定了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如乙图所示曲线．请据图分析回答：
（1）如图显示，影响光合作用的外界因素主要有______．（两点即可）
（2）BC段与AB段相比，曲线上升较缓，其原因是______．
（3）D点时植物生理活动过程的特点是______．
（4）EF段与DE段相比，说明此时植物光合作用速率______（填“较快”或“较慢”），其原因最可能是______．此时，叶肉细胞中C5的含量较______．
（5）24点与0点相比，植物体内有机物总量的变化情况是______．
正确答案
解：（1）如图显示，影响光合作用的外界因素主要有光照强度、温度、CO2浓度等．
（2）由于在夜间只进行呼吸作用，因此二氧化碳都是由有氧呼吸产生，但是在凌晨2点以后，由于气温的降低，降低了有氧呼吸过程中呼吸酶的活性，导致二氧化碳产生速率减慢，所以BC段与AB段相比，曲线上升较缓．
（3）D点的含义二氧化碳浓度既不上升也不下降，所以此时光合作用强度等于呼吸作用强度．
（4）图中EF段CO2浓度降低很慢，说明光合作用利用二氧化碳减少，光合速率减慢，很可能是中午光照过强、温度过高，导致气孔关闭，缺少CO2 ．此时，CO2的固定减少，导致C3减少，所以叶肉细胞中C5的含量较高．
（5）由于H点低于A点，说明该玻璃罩内CO2浓度降低，其用于光合作用合成有机物，因此植物体内有机物总量增多．
故答案为：
（1）光照强度、温度、CO2浓度
（2）夜间温度较低影响了呼吸酶的活性
（3）光合作用速率与呼吸作用速率相等
（4）较慢 温度过高，气孔关闭，缺少CO2 高
（5）增加
解析
解：（1）如图显示，影响光合作用的外界因素主要有光照强度、温度、CO2浓度等．
（2）由于在夜间只进行呼吸作用，因此二氧化碳都是由有氧呼吸产生，但是在凌晨2点以后，由于气温的降低，降低了有氧呼吸过程中呼吸酶的活性，导致二氧化碳产生速率减慢，所以BC段与AB段相比，曲线上升较缓．
（3）D点的含义二氧化碳浓度既不上升也不下降，所以此时光合作用强度等于呼吸作用强度．
（4）图中EF段CO2浓度降低很慢，说明光合作用利用二氧化碳减少，光合速率减慢，很可能是中午光照过强、温度过高，导致气孔关闭，缺少CO2 ．此时，CO2的固定减少，导致C3减少，所以叶肉细胞中C5的含量较高．
（5）由于H点低于A点，说明该玻璃罩内CO2浓度降低，其用于光合作用合成有机物，因此植物体内有机物总量增多．
故答案为：
（1）光照强度、温度、CO2浓度
（2）夜间温度较低影响了呼吸酶的活性
（3）光合作用速率与呼吸作用速率相等
（4）较慢 温度过高，气孔关闭，缺少CO2 高
（5）增加
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