- 探究:环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
植物A有一个很特殊的CO2同化方式,夜间气孔开放,吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中,如图甲所示;白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用,如图乙所示.植物B的CO2同化过程如图丙所示,请回答下列问题:
(1)白天,影响植物A光合作用强度的外界因素有______.(答两项)
(2)植物A夜晚不能合成C6H12O6的原因是______,白天植物A进行光合作用所需的CO2的来源有______和______(填细胞器).
(3)在上午10:00点时,突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内,细胞的叶绿体中C3含量发生变化的是______(植物A/植物B),理由是______.
(4)植物A气孔开闭的特点与其生活的环境是相适应的,推测植物A生活的环境最可能是______.
(5)实验室探究光照强度对植物B生理代谢的影响时,测得相关代谢数据为:黑暗条件下,CO2释放量为0.5mol/(cm2叶•小时);光饱和时的光照强度为2.5千勒克斯;光照强度为3.0千勒克斯时测得光合作用释放O2量是1.0(mol/cm2叶•小时).当光照强度为2.5千勒克斯时,B植物光合作用固定的CO2量是______(mol/cm2叶•小时);如果光照强度不变,需要进一步提高光合速率,可采取的措施是______.
正确答案
解:(1)根据题意并结合图一二看出,白天时植物A的气孔是关闭的,植物利用的是夜间储存在液泡中的二氧化碳,因此白天空气中的二氧化碳浓度不是限制因素,其它因素包括光照强度、温度、含水量均是.
(2)夜晚时没有光照,光反应不能正常进行,无法为暗反应提供所需的ATP、[H],因此植物A夜晚不能合成C6H12O6.白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用植物A进行光合作用,同时细胞有氧呼吸产生的CO2也能用于光合作用,因此可来源于液泡和线粒体两种细胞器.
(3)由于A细胞的CO2是由细胞内部提供,故与环境中二氧化碳浓度无关,因此没有变化;而B细胞吸收的CO2减少,同时C3还被还原成C5和C6H12O6,因此细胞的叶绿体中C3含量减少.
(4)由题意可知植物A夜晚气孔开放,白天气孔关闭,推测其生活环境的特点是可能是炎热,干旱.
(5)黑暗条件下,CO2释放量为0.5mol/(cm2叶•小时)表示呼吸作用速率;光饱和时的光照强度为2.5千勒克斯,光照强度为3.0千勒克斯时光合速率与2.5千勒克斯时相同,因此测得的光合作用释放O2量是1.0(mol/cm2叶•小时)可以表示光照强度为2.5千勒克斯时净光合速率.B植物光合作用固定的CO2量即为总光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率=1.0+0.5=1.5(mol/cm2叶•小时).
如果光照强度不变,需要进一步提高光合速率,可采取的措施是增加二氧化碳浓度和适当提高温度.
故答案为:
(1)温度、光照强度、水分等
(2)没有光照,光反应不能正常进行,无法为暗反应提供所需的ATP、[H]液泡 线粒体
(3)植物B A细胞的CO2是由细胞内部提供,故没有变化,B细胞吸收的CO2减少,同时C3还被还原成C5和C6H12O6
(4)炎热干旱
(5)1.5 增加二氧化碳浓度和适当提高温度
解析
解:(1)根据题意并结合图一二看出,白天时植物A的气孔是关闭的,植物利用的是夜间储存在液泡中的二氧化碳,因此白天空气中的二氧化碳浓度不是限制因素,其它因素包括光照强度、温度、含水量均是.
(2)夜晚时没有光照,光反应不能正常进行,无法为暗反应提供所需的ATP、[H],因此植物A夜晚不能合成C6H12O6.白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用植物A进行光合作用,同时细胞有氧呼吸产生的CO2也能用于光合作用,因此可来源于液泡和线粒体两种细胞器.
(3)由于A细胞的CO2是由细胞内部提供,故与环境中二氧化碳浓度无关,因此没有变化;而B细胞吸收的CO2减少,同时C3还被还原成C5和C6H12O6,因此细胞的叶绿体中C3含量减少.
(4)由题意可知植物A夜晚气孔开放,白天气孔关闭,推测其生活环境的特点是可能是炎热,干旱.
(5)黑暗条件下,CO2释放量为0.5mol/(cm2叶•小时)表示呼吸作用速率;光饱和时的光照强度为2.5千勒克斯,光照强度为3.0千勒克斯时光合速率与2.5千勒克斯时相同,因此测得的光合作用释放O2量是1.0(mol/cm2叶•小时)可以表示光照强度为2.5千勒克斯时净光合速率.B植物光合作用固定的CO2量即为总光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率=1.0+0.5=1.5(mol/cm2叶•小时).
如果光照强度不变,需要进一步提高光合速率,可采取的措施是增加二氧化碳浓度和适当提高温度.
故答案为:
(1)温度、光照强度、水分等
(2)没有光照,光反应不能正常进行,无法为暗反应提供所需的ATP、[H]液泡 线粒体
(3)植物B A细胞的CO2是由细胞内部提供,故没有变化,B细胞吸收的CO2减少,同时C3还被还原成C5和C6H12O6
(4)炎热干旱
(5)1.5 增加二氧化碳浓度和适当提高温度
图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化.图乙表示水稻的叶肉细胞光合速率与光照强度的关系.请据图回答:
(1)图甲中,当光照强度为b时,光合速率______呼吸速率(填“大于”“小于”或“等于”).
(2)图甲中,光照强度为d时,单位时间内细胞从周围吸收______个单位的CO2.
(3)图乙中,当光照强度为X时,细胞中产生ATP的场所有______.
(4)如果增加环境中二氧化碳的浓度,则图乙中的b点的移动方向为______(填“左移”、“右移”或“不移动”).
(5)图乙中,c点后CO2的吸收量不再增加的主要环境因素为______.
(6)在图乙中的b点所处的状态时,叶绿体内ATP的移动方向是______.
正确答案
解:(1)图甲中:光照强度为a时,O2产生总量为0,只进行细胞呼吸,据此可知,呼吸强度为6;光照强度为b时,CO2释放量大于0,说明光合作用速率小于呼吸作用速率.
(2)光照强度为d时,O2产生总量为8,因而单位时间内细胞从周围吸收8-6=2个单位的CO2.
(3)图乙中所示,光照强度为X时,水稻既可以进行光合作用也可以进行呼吸作用,细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体.
(4)图乙中的b点表示光补偿点,增加环境中二氧化碳的浓度,光合速率增强,光补偿点减小,会向左移动.
(5)图乙中,c点时已经达到光饱和点,此时限制光合作用的因素不再是自变量光照强度,而是无关变量温度和二氧化碳浓度.
(6)图乙中的b点表示光补偿点,此时光合速率=呼吸速率,叶绿体内ATP的移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质.
故答案为:
(1)小于
(2)2
(3)细胞质基质、线粒体和叶绿体
(4)左移
(5)二氧化碳浓度和温度
(6)从类囊体薄膜到叶绿体基质
解析
解:(1)图甲中:光照强度为a时,O2产生总量为0,只进行细胞呼吸,据此可知,呼吸强度为6;光照强度为b时,CO2释放量大于0,说明光合作用速率小于呼吸作用速率.
(2)光照强度为d时,O2产生总量为8,因而单位时间内细胞从周围吸收8-6=2个单位的CO2.
(3)图乙中所示,光照强度为X时,水稻既可以进行光合作用也可以进行呼吸作用,细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体.
(4)图乙中的b点表示光补偿点,增加环境中二氧化碳的浓度,光合速率增强,光补偿点减小,会向左移动.
(5)图乙中,c点时已经达到光饱和点,此时限制光合作用的因素不再是自变量光照强度,而是无关变量温度和二氧化碳浓度.
(6)图乙中的b点表示光补偿点,此时光合速率=呼吸速率,叶绿体内ATP的移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质.
故答案为:
(1)小于
(2)2
(3)细胞质基质、线粒体和叶绿体
(4)左移
(5)二氧化碳浓度和温度
(6)从类囊体薄膜到叶绿体基质
取某种植物生长状态一致的新鲜叶片,用打孔器打出若干圆片,圆片平均分成甲、乙、丙三组,每组各置于一个密闭装置内,并分别给予a、b、c三种不同强度的光照,其他条件一致.照光相同时间后,测得各装置内氧气的增加量如图所示,下列叙述错误的是( )
正确答案
解析
解:A、氧气是光反应阶段,水光解产生的,因此装装置内增加的氧气来自于水,A正确;
B、光照强度为a时,装置内氧气的增加量为0,说明此光照强度下光合作用强度与呼吸作用强度相等,B错误;
C、丙装置氧气增加量最多,说明光合作用最强,光合作用强度大于呼吸作用强度,装置内的CO2含量照光后比照光前低,C正确;
D、该图反映了光合作用强度与光照强度的关系,D正确.
故选:B.
为研究浮游藻类的光合作用,将一种绿藻培养至指数生长期,并以此为材料,测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn). 图1为光合放氧测定装置的示意图;图2是不同NaHCO3浓度(pH 8.5,25℃)条件下测得的Pn曲线图. 请回答下列问题:
(1)通过变换图1 中光源,可研究______、______对光合作用的影响.
(2)在测定不同光照对 Pn 的影响时,如不精确控制温度,则测得的光照与Pn的关系______ (填“呈正相关”、“呈负相关”或“难以确定”).
(3)由于弱碱性的藻培养液中游离 CO2浓度很低,藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的 HCO 获得 CO2.图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为______;在更高 NaHCO3 浓度下,Pn不再增加的主要原因有______、______.
(4)培养基中的 HCO 与 CO
之间的离子平衡与pH有关,碱性条件下pH越高,HCO
越少,CO
越多,而CO
几乎不能被该藻利用. 在测定不同pH(7.0~10.0)对光合作用的影响时,导致Pn发生变化的因素有______、______.
正确答案
解:(1)可调光源可改变光照强度、光的波长(光质),从而可以研究光强和光质对光合作用的影响.(2)温度是无关变量,温度过高或过低都会影响酶的活性而影响光合作用,使得难以确定光照对Pn影响,因此在实验过程中要使无关变量相同且适宜,以便排除对实验的干扰.
(3)由图可以看出,达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为120m•L-1;在更高NaHCO3浓度下,外界因素是CO2浓度达到了CO2饱和点,不能吸收更多的CO2;内部因素是CA量不足,不能催化分解更多的HCO3-.
(4)由题意可知,pH一方面会影响HCO3-的含量,从而影响Pn;另一方面pH也会影响CA酶的活性,从而影响Pn.
故答案为:
(1)光强; 光质;
(2)难以确定;
(3)120 mg•L-1 达到了CO2饱和点; CA量有限;
(4)CO2(或 HCO3-)供应量不同; CA(细胞)活性变化.
解析
解:(1)可调光源可改变光照强度、光的波长(光质),从而可以研究光强和光质对光合作用的影响.(2)温度是无关变量,温度过高或过低都会影响酶的活性而影响光合作用,使得难以确定光照对Pn影响,因此在实验过程中要使无关变量相同且适宜,以便排除对实验的干扰.
(3)由图可以看出,达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为120m•L-1;在更高NaHCO3浓度下,外界因素是CO2浓度达到了CO2饱和点,不能吸收更多的CO2;内部因素是CA量不足,不能催化分解更多的HCO3-.
(4)由题意可知,pH一方面会影响HCO3-的含量,从而影响Pn;另一方面pH也会影响CA酶的活性,从而影响Pn.
故答案为:
(1)光强; 光质;
(2)难以确定;
(3)120 mg•L-1 达到了CO2饱和点; CA量有限;
(4)CO2(或 HCO3-)供应量不同; CA(细胞)活性变化.
在长期干旱条件下,观赏植物蝴蝶兰可在夜间吸收CO2并贮存在细胞中,以适应这种恶劣环境.下图表示在正常和干旱条件下蝴蝶兰CO2吸收速率的昼夜变化,据图进行的有关分析正确的是( )
正确答案
解析
解:A、叶肉细胞在O〜4时不进行光合作用,但是要进行呼吸作用,有氧呼吸过程的一、二两个阶段会产生[H],三个阶段均能产生ATP,故A错误;
B、据题意可知,在长期干旱条件下,蝴蝶兰在白天10〜16时,由于光照过强蝴蝶兰的气孔是关闭的,因此此时吸收CO2的速率为0,故B正确;
C、在10〜16时,虽然吸收CO2的速率为0,但是不代表叶肉细胞没有CO2,在10点叶肉细胞中也积累了一定量的CO2,因此暗反应仍在进行,故C错误;
D、图中可以看出,在6点时光合作用开始出现,因此在横轴一下的区段都是呼吸作用大于光合作用,故D错误.
故选B.
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