- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
图1表示绿豆在两种二氧化碳浓度条件下，光照强度与光合速率的关系；图2表示绿豆在适宜条件下叶面积指数与光合作用和呼吸作用的关系（叶面积指数是指单位土地面积上植物叶面积的数量，此值越大，表示植物叶片交错程度越大）．请回答：
（1）根据图1图2信息，请提出对农业增产有价值的措施______．
（2）在图1中的b点时，叶肉细胞中合成淀粉的场所是______，若由c点条件突然变为b点时，叶肉细胞中3-磷酸甘油酸的含量______．
（3）图2为全天测得的数据汇总．在白天，叶面积指数为10，光照、温度都适宜情况下，绿豆光合作用______呼吸作用（填“＞”“=”“＜”）．叶面积指数到8以后，植株光合作用合成物质量不再增加的原因是______．叶面积指数在______左右最有利于实现增产．
（4）生产上为破除顶端优势现象，有效调控叶面积，可结合打顶（摘除顶芽）的措施，喷施适宜浓度的______激素促进叶的生长．
正确答案
解：（1）根据图1信息可知，增加二氧化碳浓度（可通过施加农家肥等）可提高光合速率．由图2信息可知，控制适宜的叶面积指数（如合理密植）可增加物质积累量．
（2）图1中B点时叶肉细胞合成淀粉的场所是叶绿体，若由C点条件突然变为B点，则因二氧化碳浓度升高，导致合成的3-磷酸甘油酸含量增加．
（3）图2为“全天”测得的数据汇总，白天叶面积指数为10时，光照、温度都适宜情况下，绿豆光合作用＞呼吸作用；叶面积指数为8以后，植株因叶片相互遮挡，有效光合作用面积未增加，从而导致光合作用合成物质量不再增加．图中显示叶面积指数在5左右最有利于增产．
（4）生产上常喷施适宜浓度的赤霉素促进叶生长．
故答案为：
（1）施有机肥（施气肥），合理密植
（2）叶绿体 上升
（3）＞叶片相互遮挡，有效光合作用面积未增加 4～6（或5）
（4）赤霉素
解析
解：（1）根据图1信息可知，增加二氧化碳浓度（可通过施加农家肥等）可提高光合速率．由图2信息可知，控制适宜的叶面积指数（如合理密植）可增加物质积累量．
（2）图1中B点时叶肉细胞合成淀粉的场所是叶绿体，若由C点条件突然变为B点，则因二氧化碳浓度升高，导致合成的3-磷酸甘油酸含量增加．
（3）图2为“全天”测得的数据汇总，白天叶面积指数为10时，光照、温度都适宜情况下，绿豆光合作用＞呼吸作用；叶面积指数为8以后，植株因叶片相互遮挡，有效光合作用面积未增加，从而导致光合作用合成物质量不再增加．图中显示叶面积指数在5左右最有利于增产．
（4）生产上常喷施适宜浓度的赤霉素促进叶生长．
故答案为：
（1）施有机肥（施气肥），合理密植
（2）叶绿体 上升
（3）＞叶片相互遮挡，有效光合作用面积未增加 4～6（或5）
（4）赤霉素
（1）序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，实验变量是______，需控制的无关变量是______．
（2）序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是：______．
（3）序号1、3、5、7在实验前后二氧化碳含量的变化值的含义是______．
（4）根据表中实验数据，在坐标图里绘制出不同实验条件（表中所示实验条件）下该植物的呼吸作用速率变化曲线图和真光合作用速率变化曲线图（请在横坐标上注明所表示的变量和具体数值）．
（5）若想确定天竺葵生长的最适合光照强度，请在本实验的基础上写出进一步探究的实验思路：______．
正确答案
解：（1）表中1、3、5、7对应的数据表明：最初这几个实验组的所提供光照强度和CO2量是相同的，不同的是温度，故自变量是温度，无关变量是光照强度、二氧化碳浓度．
（2）2、4、6、8对应的数据表明：这几个实验组都在无光照的条件下进行，设置10℃、20℃、30℃和40℃的温度差可探究温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响．
（3）在实验中测得的二氧化碳量是净光合作用量，等于植物实际光合作用量-细胞呼吸量．
（4）由表中实验数据可知：光照强度为1000 Lx，温度分别为10℃、20℃、30℃和40℃时各组天竺葵的呼吸速率分别是0.1、0.4、0.9、0.8，净光合速率分别是12h后各密闭容器减少的CO2量，依次为0.5、1.5、3.1、3.0，因真光合速率=净光合速率+呼吸速率，所以四个点对应的光合速率对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8，横坐标表示温度，坐标图如图．
（5）若想确定天竺葵生长的最适合光照强度，则实验的自变量为光照强度，而无关变量应保持相同且适宜，因此可以在温度30℃左右改变光照强度，设置多个梯度光照强度进行实验，其他条件与原实验相同，测定比较单位时间内的CO2吸收量．
故答案为：
（1）温度 光照强度、二氧化碳浓度等
（2）温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响
（3）净光合作用所消耗的二氧化碳量
（4）如图所示
（5）在温度30℃左右改变光照强度，设置多个梯度光照强度进行实验，其他条件与原实验相 同，测定比较单位时间内的CO2吸收量
解析
解：（1）表中1、3、5、7对应的数据表明：最初这几个实验组的所提供光照强度和CO2量是相同的，不同的是温度，故自变量是温度，无关变量是光照强度、二氧化碳浓度．
（2）2、4、6、8对应的数据表明：这几个实验组都在无光照的条件下进行，设置10℃、20℃、30℃和40℃的温度差可探究温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响．
（3）在实验中测得的二氧化碳量是净光合作用量，等于植物实际光合作用量-细胞呼吸量．
（4）由表中实验数据可知：光照强度为1000 Lx，温度分别为10℃、20℃、30℃和40℃时各组天竺葵的呼吸速率分别是0.1、0.4、0.9、0.8，净光合速率分别是12h后各密闭容器减少的CO2量，依次为0.5、1.5、3.1、3.0，因真光合速率=净光合速率+呼吸速率，所以四个点对应的光合速率对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8，横坐标表示温度，坐标图如图．
（5）若想确定天竺葵生长的最适合光照强度，则实验的自变量为光照强度，而无关变量应保持相同且适宜，因此可以在温度30℃左右改变光照强度，设置多个梯度光照强度进行实验，其他条件与原实验相同，测定比较单位时间内的CO2吸收量．
故答案为：
（1）温度 光照强度、二氧化碳浓度等
（2）温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响
（3）净光合作用所消耗的二氧化碳量
（4）如图所示
（5）在温度30℃左右改变光照强度，设置多个梯度光照强度进行实验，其他条件与原实验相 同，测定比较单位时间内的CO2吸收量
如图甲曲线表示某植物在恒温30℃时光合速率与光照强度的关系，图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图．试回答：
（1）图甲曲线中，当光照强度为X点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有______．
（2）已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到25℃，甲曲线中a点和b点分别向______移动．
（3）图乙装置中隔在灯与试管之间盛水玻璃柱的作用是______．
（4）若实验中每隔5min改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因是：①______；②______．
正确答案
解：（1）光照强度为X点时，叶肉细胞既进行光合作用，又进行呼吸作用，因此此时细胞中合成ATP的过程是呼吸作用光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体
（2）根据题干可知，当温度调节到25℃，呼吸作用的酶活性减弱，光合作用的酶活性增强，因此呼吸作用减弱导致甲曲线中a点将向上移动，同时光合作用又增强，因此光补偿点前移，b点将向左移动．
（3）图甲装置中在灯与试管之间放了盛水玻璃柱，目的是吸收灯光照射的热量，排除光照引起的温度变化对实验的影响．
（4）水藻进行光合作用吸收二氧化碳释放氧气，随着距离的增加，会导致水藻接受的光照减弱，光合作用减弱，释放的氧气量减少；另一方面CO2含量逐渐下降，光合作用减弱，释放的氧气减少．
故答案为：
（1）细胞质基质、线粒体和叶绿体
（2）上 左
（3）吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温的影响
（4）①光照强度减弱，光合作用产生的O2减少
②水中CO2含量逐渐下降，光合作用产生的O2减少
解析
解：（1）光照强度为X点时，叶肉细胞既进行光合作用，又进行呼吸作用，因此此时细胞中合成ATP的过程是呼吸作用光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体
（2）根据题干可知，当温度调节到25℃，呼吸作用的酶活性减弱，光合作用的酶活性增强，因此呼吸作用减弱导致甲曲线中a点将向上移动，同时光合作用又增强，因此光补偿点前移，b点将向左移动．
（3）图甲装置中在灯与试管之间放了盛水玻璃柱，目的是吸收灯光照射的热量，排除光照引起的温度变化对实验的影响．
（4）水藻进行光合作用吸收二氧化碳释放氧气，随着距离的增加，会导致水藻接受的光照减弱，光合作用减弱，释放的氧气量减少；另一方面CO2含量逐渐下降，光合作用减弱，释放的氧气减少．
故答案为：
（1）细胞质基质、线粒体和叶绿体
（2）上 左
（3）吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温的影响
（4）①光照强度减弱，光合作用产生的O2减少
②水中CO2含量逐渐下降，光合作用产生的O2减少
某科研小组研究了不同浓度CO2对绿萝幼苗各项生理指标的影响，实验结果如图1．请回答以下问题：
（1）随着CO2浓度升高，绿萝幼苗还原糖的含量也有所增加，主要原因是______．
（2）较高CO2浓度有利于绿萝幼苗度过干旱环境，据图分析其原因是______．
（3）Rubidco酶催化光合作用中CO2的固定过程，提取该酶，在体外一般通过测定______来表示其活性．在测酶活性时，反应液应加入______，以维持其酸碱度稳定．
（4）图2曲线表示在最适温度下，CO2浓度对Rubidco酶所催化的化学反应速率的影响．如果自A点开始温度升高5℃，曲线会发生变化，请画出变化后的曲线．______．
正确答案
解：（1）本实验的目的是研究不同浓度CO2对绿萝幼苗各项生理指标的影响，所以实验中的自变量是CO2浓度．CO2是光合作用的原料，能促进光合作用合成有机物；同时CO2是呼吸作用的产物能抑制呼吸作用消耗有机物．所以随着CO2浓度升高，绿萝幼苗还原糖的含量有所增加．
（2）据图分析可知，较高CO2浓度下绿萝幼苗的气孔开放度降低，能减少水分蒸腾，有利于度过干旱环境．
（3）Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程，在测酶活性时，应在提取该酶后在体外一般通过测定其对CO2的吸收速率表示其活性，反应时，为维持反应液的酸碱度，应加入相应的缓冲物质．
（4）图中曲线表示在最适温度下，CO2浓度对Rubisco酶所催化的化学反应速率的影响．如果自A点开始，升高5℃，Rubisco酶的活性降低，同样CO2浓度下，催化反应的速度会降低．
故答案为：
（1）高CO2浓度会促进植物的光合作用，抑制植物的呼吸作用
（2）高CO2浓度使气孔开度下降，减少水分的散失
（3）CO2的吸收速率（或单位时间CO2的减少量，漏“单位时间”记0分） 缓冲物质
（4）画图
解析
解：（1）本实验的目的是研究不同浓度CO2对绿萝幼苗各项生理指标的影响，所以实验中的自变量是CO2浓度．CO2是光合作用的原料，能促进光合作用合成有机物；同时CO2是呼吸作用的产物能抑制呼吸作用消耗有机物．所以随着CO2浓度升高，绿萝幼苗还原糖的含量有所增加．
（2）据图分析可知，较高CO2浓度下绿萝幼苗的气孔开放度降低，能减少水分蒸腾，有利于度过干旱环境．
（3）Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程，在测酶活性时，应在提取该酶后在体外一般通过测定其对CO2的吸收速率表示其活性，反应时，为维持反应液的酸碱度，应加入相应的缓冲物质．
（4）图中曲线表示在最适温度下，CO2浓度对Rubisco酶所催化的化学反应速率的影响．如果自A点开始，升高5℃，Rubisco酶的活性降低，同样CO2浓度下，催化反应的速度会降低．
故答案为：
（1）高CO2浓度会促进植物的光合作用，抑制植物的呼吸作用
（2）高CO2浓度使气孔开度下降，减少水分的散失
（3）CO2的吸收速率（或单位时间CO2的减少量，漏“单位时间”记0分） 缓冲物质
（4）画图
实验一 将A、B两种植物的叶片分别放置在相同的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔5min测定小室中的CO2浓度，结果如图1所示．
实验二 给予不同强度的光照，测定A、B两种植物叶片的CO2吸收量和CO2释放量，结果如图2所示．
请据图分析回答：
（1）0～25min期间，影响B植物光合作用强度的主要因素是______．在低浓度二氧化碳时，固定CO2能力较强的植物是______．
（2）当实验一从开始经过10min，A植物通过光合作用制造的有机物总量比B植物______，原因是______．
（3）若A植物在第5min时，光照突然降低，C3含量在短时间内将______．实验二中，若给予的光照强度为x klx（a＜x＜b），每日光照12小时，一昼夜后B植物的干重将______．
（4）为验证A植物光合作用所需的条件，现提供如下材料和用品：离体叶绿体、0.5mol/L蔗糖溶液、浓度为1%DCPIP溶液、蒸馏水、量筒、锡箔纸、试管若干、离心机．请依据“希尔反应”涉及的实验原理，完成下面的实验设计并回答下列问题：
希尔反应：将叶绿体分离后置于试管中，假若在试管中加入适当的“氢受体”，如二氯酚吲哚酚（简称DCPIP），那么照光后便会使水分解并放出氧气，这个反应被称为“希尔反应”．反应的过程如下（注：DCPIP是一种氢受体，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色）．
DCPIP（ 蓝色）+H2O
方法步骤：
第一步：离体叶绿体溶解于0.5mol/L蔗糖溶液制备成叶绿体悬浮液：
第二步：填表
第三步：一段时间后，各试管用离心机离心5分钟．
可能的实验结果及相应的结论：
③观察结果：离心后试管1、2、3内上层清液的颜色依次是：______．
④实验结论：光合作用的条件是______．
⑤实验分析与思考：配置叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液的目的是______．
正确答案
解：（1）0～25min期间，影响B植物光合作用强度的主要因素是CO2浓度，由于B在CO2浓度不断降低的情况下，吸收CO2速率降低的速度慢，故在低浓度二氧化碳时，固定CO2能力较强的植物是B．
（2）A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度，而图中10min时容器内的二氧化碳含量相等，说明净光合作用量相等，因此A植物光合作用消耗的CO2量少．
（3）若A植物在第5min时，光照突然降低，则光反应暂停，不能为暗反应提供还原性氢和ATP，使得C3的还原过程受阻，C3含量在短时间内将增加；由于B植物的白天的最大净光合计光照强度为b是为2，此时刚满足晚上的消耗，由于光照小于b点，所以B植物干重会降低．
①分析实验表格设置可知，试管1和2可视为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，试管1和2为一组对照实验，实验自变量为加入试剂不同，因此3试管中加入①1%DCPIP0.5mL和叶绿体悬浮液．
②分析实验表格设置可知，试管1和3可视为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，因此试管3应用光照．
③试管1中DCPIP在光照条件下接受了水的光解产生的还原性氢，变成还原态的无色物质；试管2中由于没有光照，水不发生光解，因此DCPIP物质处于氧化态的蓝色，试管3由于没有加入叶绿体，不发生光反应，因此试管也显蓝色．
④由实验12可得，光合作用需要光照；由实验13可得，光合作用需要叶绿体．
⑤配制叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液是为了形成等渗溶液，防止叶绿体由于渗透作用吸水涨破．
故答案为：（1）CO2浓度 B
（2）少 A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度 （3）增加 减少
（4）第二步
①无色、蓝色、蓝色 ②光照和叶绿体 ③维持叶绿体内外渗透压的平衡（或维持叶绿体的正常形态）
解析
解：（1）0～25min期间，影响B植物光合作用强度的主要因素是CO2浓度，由于B在CO2浓度不断降低的情况下，吸收CO2速率降低的速度慢，故在低浓度二氧化碳时，固定CO2能力较强的植物是B．
（2）A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度，而图中10min时容器内的二氧化碳含量相等，说明净光合作用量相等，因此A植物光合作用消耗的CO2量少．
（3）若A植物在第5min时，光照突然降低，则光反应暂停，不能为暗反应提供还原性氢和ATP，使得C3的还原过程受阻，C3含量在短时间内将增加；由于B植物的白天的最大净光合计光照强度为b是为2，此时刚满足晚上的消耗，由于光照小于b点，所以B植物干重会降低．
①分析实验表格设置可知，试管1和2可视为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，试管1和2为一组对照实验，实验自变量为加入试剂不同，因此3试管中加入①1%DCPIP0.5mL和叶绿体悬浮液．
②分析实验表格设置可知，试管1和3可视为一组对照实验，实验自变量为处理方法不同，因此试管3应用光照．
③试管1中DCPIP在光照条件下接受了水的光解产生的还原性氢，变成还原态的无色物质；试管2中由于没有光照，水不发生光解，因此DCPIP物质处于氧化态的蓝色，试管3由于没有加入叶绿体，不发生光反应，因此试管也显蓝色．
④由实验12可得，光合作用需要光照；由实验13可得，光合作用需要叶绿体．
⑤配制叶绿体悬浮液时加入0.5mol/L蔗糖溶液是为了形成等渗溶液，防止叶绿体由于渗透作用吸水涨破．
故答案为：（1）CO2浓度 B
（2）少 A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度 （3）增加 减少
（4）第二步
①无色、蓝色、蓝色 ②光照和叶绿体 ③维持叶绿体内外渗透压的平衡（或维持叶绿体的正常形态）
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