- 细胞的能量供应和利用
- 共13256题
如图是研究不同波段的光对水绵光合作用影响的实验示意图.请据图回答问题:
(1)水绵叶绿体中含量最多的色素是______.图中a、c波段的光分别为______、______.
(2)若将水绵培养在缺镁的培养液中,会影响光合作用的______ 阶段;观察水绵产生O2多少的指标是______.
(3)在其他条件适宜的情况下,温度对水绵光合作用及呼吸作用的影响如下表所示:
每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,水绵生长的最适温度是______,温度保持在35℃的条件下,水绵______(填“能”或“不能”)生长.在适宜光照下,该植物在30℃每小时可为好氧菌提供______mg的氧气(保留2位小数).
正确答案
解:(1)水绵叶绿体中含量最多的色素是叶绿素a.图中a、c波段的光分别为蓝紫光、红光.
(2)若将水绵培养在缺镁的培养液中,会影响叶绿素的形成,进而影响光合作用的光反应阶段;观察水绵产生O2多少的指标是好氧菌数量的多少.
(3)每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,水绵生长的最适温度即是在这24小时有机物积累最多的温度.有机物的积累为12小时光照时积累的有机物-12小时黑暗消耗的有机物,5℃积累量为1.00-0.50=0.50,10℃积累量为1.75-0.75=1.00,15℃积累量为2.50-1.25=1.25,20℃积累量为3.15-1.75=1.40,25℃积累量,3.75-2.25=1.50,30℃积累量,3.53-3.00=0.53,35℃积累量为3.00-3.5=-0.5,所以每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,水绵生长的最适温度是25℃,温度保持在35℃的条件下,水绵不能生长,原因是35℃积累量每小时为3.00-3.5=-0.5,一昼夜为-0.5×12=-6,即会消耗有机物,不能生长.在适宜光照下,该植物在30℃每小时可固定3.53mg的二氧化碳,根据有光合作用的反应式:6CO2+6H2OC6H12O6+6O2可得可为好氧菌提供2.64mg的氧气.
故答案为:
(1)叶绿素a 蓝紫光 红光
(2)光反应 好氧菌数量的多少
(3)25℃不能 2.64
解析
解:(1)水绵叶绿体中含量最多的色素是叶绿素a.图中a、c波段的光分别为蓝紫光、红光.
(2)若将水绵培养在缺镁的培养液中,会影响叶绿素的形成,进而影响光合作用的光反应阶段;观察水绵产生O2多少的指标是好氧菌数量的多少.
(3)每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,水绵生长的最适温度即是在这24小时有机物积累最多的温度.有机物的积累为12小时光照时积累的有机物-12小时黑暗消耗的有机物,5℃积累量为1.00-0.50=0.50,10℃积累量为1.75-0.75=1.00,15℃积累量为2.50-1.25=1.25,20℃积累量为3.15-1.75=1.40,25℃积累量,3.75-2.25=1.50,30℃积累量,3.53-3.00=0.53,35℃积累量为3.00-3.5=-0.5,所以每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,水绵生长的最适温度是25℃,温度保持在35℃的条件下,水绵不能生长,原因是35℃积累量每小时为3.00-3.5=-0.5,一昼夜为-0.5×12=-6,即会消耗有机物,不能生长.在适宜光照下,该植物在30℃每小时可固定3.53mg的二氧化碳,根据有光合作用的反应式:6CO2+6H2OC6H12O6+6O2可得可为好氧菌提供2.64mg的氧气.
故答案为:
(1)叶绿素a 蓝紫光 红光
(2)光反应 好氧菌数量的多少
(3)25℃不能 2.64
图1为某种绿色植物叶片的气孔结构示意图,中间两个呈肾形的细胞称为保卫细胞,它可调节气孔的开闭.研究人员将该叶片放在内部温度为15℃的密闭容器中,研究光照强度与光合作用速率的关系,结果如图2所示.分析回答:
(1)在黑暗条件下,保卫细胞中合成ATP的场所有______.
(2)从图1中可以看出两个细胞贴近部分细胞壁较厚,伸缩性较小,外侧部分较薄.图1所示箭头为炎热夏季中午的细胞中水分流动的总方向,这时气孔______.此时,主要影响叶肉细胞中光合作用的______反应,叶肉细胞内C3、C5的含量变化分别是______、______.
(3)据图2分析,在1klx的光照条件下,该叶片在5小时内光合作用产生O2量为______mL;影响A点上下移动的外界因素主要是______.
(4)其它条件不变,若以CO2吸收量为观测指标,请在图3中画出该植物在密闭容器内CO2的吸收量变化曲线______.
正确答案
解:(1)黑暗条件下,保卫细胞只能进行呼吸作用,所以其合成ATP的场所为细胞质基质、线粒体.
(2)据图可知两个细胞贴近部分壁厚,伸缩性小,外侧部分壁薄,伸缩性大,结合炎热夏季中午的细胞中水分流动的方向,可推知保卫细胞失水,内侧壁由弯曲逐渐竖直,引起气孔关闭.部分气孔关闭,导致CO2的供应减少,影响光合作用暗反应中的CO2的固定.CO2的固定过程受阻,引起细胞中C3含量相对减少,C5含量相对增多.
(3)①据图可知,1klx的光照条件下,净光合量为11.2mL/h,呼吸消耗量11.2mL/h,光合总量=净光合量+呼吸消耗量=11.2mL/h+11.2mL/h=22.4mL/h,因此5h时间内,光合作用产生O2的量为22.4mL/h×5h=112mL.A点时,细胞只进行呼吸作用,因此影响细胞呼吸的主要外界因素是温度.
(4)根据光合作用和有氧呼吸的反应式,可知在密闭的容器内CO2的净吸收量等于O2的净释放量,其曲线图如下:
故答案为:(1)细胞质基质和线粒体
(2)部分关闭 暗 下降 上升
(3)112 温度
(4)(起点和交叉点正确(1分),曲线趋势正确1分)
解析
解:(1)黑暗条件下,保卫细胞只能进行呼吸作用,所以其合成ATP的场所为细胞质基质、线粒体.
(2)据图可知两个细胞贴近部分壁厚,伸缩性小,外侧部分壁薄,伸缩性大,结合炎热夏季中午的细胞中水分流动的方向,可推知保卫细胞失水,内侧壁由弯曲逐渐竖直,引起气孔关闭.部分气孔关闭,导致CO2的供应减少,影响光合作用暗反应中的CO2的固定.CO2的固定过程受阻,引起细胞中C3含量相对减少,C5含量相对增多.
(3)①据图可知,1klx的光照条件下,净光合量为11.2mL/h,呼吸消耗量11.2mL/h,光合总量=净光合量+呼吸消耗量=11.2mL/h+11.2mL/h=22.4mL/h,因此5h时间内,光合作用产生O2的量为22.4mL/h×5h=112mL.A点时,细胞只进行呼吸作用,因此影响细胞呼吸的主要外界因素是温度.
(4)根据光合作用和有氧呼吸的反应式,可知在密闭的容器内CO2的净吸收量等于O2的净释放量,其曲线图如下:
故答案为:(1)细胞质基质和线粒体
(2)部分关闭 暗 下降 上升
(3)112 温度
(4)(起点和交叉点正确(1分),曲线趋势正确1分)
CO2是光合作用碳反应过程(图甲)的原料,实验探究CO2浓度对某种小球藻生长的影响如图乙,请回答:
(1)图甲中NADPH和ATP共有的化学元素是______.
(2)图甲中三碳糖离开卡尔文循环后的去向:
①叶绿体内作为合成淀粉蛋白质脂质的原料,②大部分运输至叶绿体外转变成______.
(3)研究CO2浓度对某种小球藻生长时,需将小球藻接种到不含碳元素的培养液中,并将小球藻及培养液均分为______组分别置于不同CO2浓度的培养箱内,光照14小时,连续培养5天.
(4)每隔24小时取样,用______测定小球藻细胞的数量,数据分析后结果如图乙所示.
(5)实验中小球藻数量增长的最适CO2浓度为______;当CO2浓度在______范围时,小球藻增长受到抑制,但并没停止增长.
正确答案
解:(1)图甲中NADPH和ATP共有的化学元素是C、H、O、N、P.
(2)图甲中三碳糖离开卡尔文循环后的去向:①叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质、脂质的原料,②大部分运输至叶绿体外转变成蔗糖.
(3)从图乙可以看出,将小球藻及培养液均分为9组分别置于不同CO2浓度的培养箱内,光照14小时,连续培养5天.
(4)每隔24小时取样,用血细胞计数板测定小球藻细胞的数量,数据分析后结果如图乙所示.
(5)从图乙可以看出,实验中小球藻数量增长的最适CO2浓度为10%;0.04%是空气中二氧化碳浓度,与该浓度对应的小球藻浓度相比,在CO2浓度在30%~40%范围时,小球藻增长受到抑制,但并没停止增长.
故答案为:
(1)C、H、O、N、P
(2)蔗糖
(3)9
(4)血细胞计数板
(5)10% 30%~40%
解析
解:(1)图甲中NADPH和ATP共有的化学元素是C、H、O、N、P.
(2)图甲中三碳糖离开卡尔文循环后的去向:①叶绿体内作为合成淀粉、蛋白质、脂质的原料,②大部分运输至叶绿体外转变成蔗糖.
(3)从图乙可以看出,将小球藻及培养液均分为9组分别置于不同CO2浓度的培养箱内,光照14小时,连续培养5天.
(4)每隔24小时取样,用血细胞计数板测定小球藻细胞的数量,数据分析后结果如图乙所示.
(5)从图乙可以看出,实验中小球藻数量增长的最适CO2浓度为10%;0.04%是空气中二氧化碳浓度,与该浓度对应的小球藻浓度相比,在CO2浓度在30%~40%范围时,小球藻增长受到抑制,但并没停止增长.
故答案为:
(1)C、H、O、N、P
(2)蔗糖
(3)9
(4)血细胞计数板
(5)10% 30%~40%
某研究性学习小组采用盆栽实验,探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响.实验开始时土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组土壤水分条件保持适宜,实验结果如下图所示.下列相关分析不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、图甲中可以看出,随干旱时间延长,叶片光合速率呈下降趋势,故A正确;
B、比较图甲和乙,图甲中光合速率在第2天就开始下降,而图乙中叶绿素含量在第4天才开始下降,因此叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降,故B正确;
C、图乙中,实验2-4天中叶片叶绿素含量并没有下降,故C错误;
D、实验2~4天,光合作用速率下降很有可能是由于干旱,气孔关闭,导致叶片中CO2浓度下降而引起的,故D正确.
故选C.
某研究小组在晴朗的白天,将长势相同的棉花幼苗分别放在林窗(阳光充足处)和林下荫蔽处,并测定其光合速率、气孔阻力等生理指标,以探究棉花的光合生理特征.(说明:气孔开度越大,气孔阻力越小;气孔开度越小,气孔阻力越大)
请分析回答:
(1)甲图中7:00时,林下棉花幼苗叶肉细胞中产生ATP的场所是______.
(2)甲图中7:00时,适当增加棉花幼苗周围的CO2浓度,a点的变化情况______,原因是______.
(3)甲图中10:00时,将棉花幼苗从荫蔽处移到阳光充足处,经测定发现光合速率并没有迅速上升为b,其原因是______.
(4)实验测得从10:00时到12:00时光照强度不断升高,但林窗处的棉花幼苗光合速率却下降,根据上面两图的曲线分析,主要原因是______.
(5)植物的生理变化与植物激素息息相关,请根据你所学的知识推断在10:00时到12:00时棉花叶片细胞中______(激素)含量将上升.为了延长棉花生长后期叶片的寿命,可向叶面喷洒的植物激素是______.
正确答案
解:(1)甲图中7:00时,林下棉花幼苗叶肉细胞既进行光合作用,也进行呼吸作用,因此细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞溶胶、线粒体.
(2)甲图中7:00时,乙图中看出马尾松的气孔阻力大,气孔开度小,因此增加棉花幼苗周围的CO2浓度,对马尾松吸收二氧化碳量影响不大,并且a点时限制光合速率的主要因素是光照强度.因此a点基本不变.
(3)甲图中10:00时,由于荫蔽处的棉花幼苗光合作用弱,暗反应中三碳化合物含量低,因此移到阳光充足处,虽然光反应产生的ATP和[H]增加,但是由于受到三碳化合物量的限制,因此光合速率并不能迅速上升为b.
(4)乙图中可以看出,从10:00时到12:00时之间,气孔阻力增大,部分气孔关闭,由气孔进入的二氧化碳量减少,导致光合速率下降.
(5)植物的脱落酸能使气孔关闭,降低叶片蒸腾速率,因此在10:00时到12:00时棉花叶片细胞中脱落酸含量将上升.细胞分裂素的主要生理功能是促进细胞分裂,延缓叶片衰老,因此为了延长棉花生长后期叶片的寿命,可向叶面喷洒的植物激素是细胞分裂素.
故答案为:
(1)叶绿体、细胞溶胶、线粒体
(2)基本不变,a点时限制光合速率的主要因素是光照强度
(3)叶绿体内的RuBP含量不足
(4)气孔阻力增大,部分气孔关闭,由气孔进入的二氧化碳量减少,导致光合速率下降
(5)脱落酸 细胞分裂素
解析
解:(1)甲图中7:00时,林下棉花幼苗叶肉细胞既进行光合作用,也进行呼吸作用,因此细胞中产生ATP的场所是叶绿体、细胞溶胶、线粒体.
(2)甲图中7:00时,乙图中看出马尾松的气孔阻力大,气孔开度小,因此增加棉花幼苗周围的CO2浓度,对马尾松吸收二氧化碳量影响不大,并且a点时限制光合速率的主要因素是光照强度.因此a点基本不变.
(3)甲图中10:00时,由于荫蔽处的棉花幼苗光合作用弱,暗反应中三碳化合物含量低,因此移到阳光充足处,虽然光反应产生的ATP和[H]增加,但是由于受到三碳化合物量的限制,因此光合速率并不能迅速上升为b.
(4)乙图中可以看出,从10:00时到12:00时之间,气孔阻力增大,部分气孔关闭,由气孔进入的二氧化碳量减少,导致光合速率下降.
(5)植物的脱落酸能使气孔关闭,降低叶片蒸腾速率,因此在10:00时到12:00时棉花叶片细胞中脱落酸含量将上升.细胞分裂素的主要生理功能是促进细胞分裂,延缓叶片衰老,因此为了延长棉花生长后期叶片的寿命,可向叶面喷洒的植物激素是细胞分裂素.
故答案为:
(1)叶绿体、细胞溶胶、线粒体
(2)基本不变,a点时限制光合速率的主要因素是光照强度
(3)叶绿体内的RuBP含量不足
(4)气孔阻力增大,部分气孔关闭,由气孔进入的二氧化碳量减少,导致光合速率下降
(5)脱落酸 细胞分裂素
如图一所示,白光透过三棱镜后会按波长不同分散成为七色条带.现有多个图二所示的装置,A是活塞,B是玻璃罩,C是某植物,D是清水,E是红色水滴,F是带刻度尺的水平玻璃管,各个装置中植物的大小生理状态都相同.张华将6套上述装置分别放在图一的1、2、3、4、5、6处,除光照外其他条件都完全相同且处于严格的最适状态,24小时后读取读数.每个装置红色液滴对应的初始刻度为0,实验结束后的读数记为X,零刻度右侧记为正值,零刻度左侧记为负值.
(1)你认为张华的实验目的是______对光合作用速率的影响
(2)请在如图3所示的坐标上表现出张华对该实验结果的预期.若张华的装置实际测量得到的X值小于0,其原因最可能是______.
A.有无氧呼吸存在
B.呼吸底物中有脂肪
C.有氧呼吸速率小于光合速率
D.植物呼吸使容器内温度升高
(3)张华的同桌李丽也指出,在实际操作中,张华的装置实际上无法准确得到他想要的数据.李丽想要在此基础上进行改进,使其能用于探究“在不同波长的光下,该植物的净光合速率和真光合速率的变化情况”.李丽要添加或改动的地方有:
①将6个装置中D里的清水改为______.
②添加一个相同装置用于测量呼吸量,置于______中,且该装置中D里的溶液为______.
③添加一个相同装置用于作为对照平衡无关变量的影响,但该装置中的C应该为______.
(4)李丽将实验报告拿给当科学家的父亲看,父亲很高兴的表扬了她,但同时也指出该实验有一个缺陷:虽然每个装置所处的环境中光的波长确实不同,但是阳光中不同波长的光的______却一般不会相同.
正确答案
解:(1)张华的实验装置是放在经过三棱镜后按波长不同分散成七色条带的1、2、3、4、5、6处,因此她的实验目的是探究光的波长对光合速率的影响.
(2)要想实现预期,则横坐标应是波长或组别,纵坐标应是光合作用强度.而且植物在红光和蓝紫光区域的光合作用最强,因此曲线有两个波峰.若X值小于0,说明光合作用小于呼吸作用,且呼吸作用的底物中有脂肪.
(3)要探究“在不同波长的光下,该植物的净光合速率和真光合速率的变化情况”则需要分别测得净光合速率和呼吸速率.测净光合速率需要把①将6个装置中D里的清水改为二氧化碳缓冲液或碳酸氢钠缓冲液,测呼吸速率需要把添加一个相同装置用于测量呼吸量,置于黑暗中,且该装置中D里的溶液为氢氧化钠.为排除无关变量对实验的干扰,需要把该装置中的C应该为已经死亡的同样大小的植物.
(4)虽然每个装置所处的环境中光的波长不同,但不同波长的光的光照强度一般不会相同.
故答案为:(1)探究光的波长
(2) B
(3)①二氧化碳缓冲液或碳酸氢钠缓冲液 ②黑暗 氢氧化钠 ③已经死亡的同样大小的植物
(4)光照强度
解析
解:(1)张华的实验装置是放在经过三棱镜后按波长不同分散成七色条带的1、2、3、4、5、6处,因此她的实验目的是探究光的波长对光合速率的影响.
(2)要想实现预期,则横坐标应是波长或组别,纵坐标应是光合作用强度.而且植物在红光和蓝紫光区域的光合作用最强,因此曲线有两个波峰.若X值小于0,说明光合作用小于呼吸作用,且呼吸作用的底物中有脂肪.
(3)要探究“在不同波长的光下,该植物的净光合速率和真光合速率的变化情况”则需要分别测得净光合速率和呼吸速率.测净光合速率需要把①将6个装置中D里的清水改为二氧化碳缓冲液或碳酸氢钠缓冲液,测呼吸速率需要把添加一个相同装置用于测量呼吸量,置于黑暗中,且该装置中D里的溶液为氢氧化钠.为排除无关变量对实验的干扰,需要把该装置中的C应该为已经死亡的同样大小的植物.
(4)虽然每个装置所处的环境中光的波长不同,但不同波长的光的光照强度一般不会相同.
故答案为:(1)探究光的波长
(2) B
(3)①二氧化碳缓冲液或碳酸氢钠缓冲液 ②黑暗 氢氧化钠 ③已经死亡的同样大小的植物
(4)光照强度
夏季中午强烈的阳光会导致植物气孔关闭.此时.下列植物中光合作用强度最高的是( )
正确答案
解析
解:夏季中午,强烈的阳光会导致植物气孔关闭,使细胞中的CO2浓度降低.高粱是C4植物,能利用低浓度的二氧化碳进行光合作用,而水稻、大豆、小麦是C3植物,不能利用低浓度的二氧化碳.因此,夏季中午光合作用强度最高的是高粱.
故选:A.
图甲表示在最适温度及其它条件保持不变的条件下番茄叶片CO2释放量随光照强度变化的曲线,图中B、C、D是横坐标上的点;图乙是研究人员测定的不同土壤含水量条件下番茄叶片的气孔导度(气孔开放程度)和胞间CO2浓度的结果.请据图回答下列问题.
(1)图甲中E点后曲线保持水平不变,此时限制番茄光合作用速率的主要环境因素是______,C点骤变为______点(用图中横坐标字母回答)条件时,短时间内C3含量将上升.
(2)图甲中在C点对应的光照强度下,番茄叶肉细胞中的磷酸分子在叶绿体中的移动方向是______;B点时,番茄叶肉细胞内能为细胞主动运输吸收K+提供ATP的场所有______.
(3)图乙表示随着土壤含水量降低,番茄的气孔导度降低,但细胞间CO2并未因光合作用消耗而降低,反而逐渐升高,对此有两种不同观点:观点一认为光合产物的输出变慢,导致细胞内光合产物积累,最后阻碍了CO2吸收利用;观点二认为细胞内水分亏缺导致叶绿体片层结构破坏,从而直接影响光反应,而且不能恢复.为验证上述观点,将培养在______条件下的番茄幼苗分为两组,实验组番茄幼苗进行______处理,对照组保持原有状态.若实验组番茄幼苗光合速率______,则观点一不成立.
正确答案
解:(1)影响光合作用速率的因素主要有温度,光照强度、CO2浓度.图甲中是在最适温度下,E点后曲线保持水平不变,故此时限制番茄光合作用速率的主要环境因素是CO2浓度.C点骤变为B点时,光照减弱,光反应产生的[H]和ATP减少,被还原的C3减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故短时间内C3含量将上升.
(2)图甲中在C点对应的光照强度下,光反应阶段消耗磷酸分子,暗反应阶段产生磷酸分子,故番茄叶肉细胞中的磷酸分子在叶绿体中的移动方向是叶绿体基质到类囊体薄膜.B点时,番茄叶肉细胞内能为细胞主动运输吸收K+提供ATP的是呼吸作用,故场所有细胞质基质、线粒体.
(3)为验证上述观点,将培养在低土壤含水量条件下的番茄幼苗分为两组,实验组番茄幼苗进行正常供水(浇水、补水)处理,对照组保持原有状态.若实验组番茄幼苗光合速率不能恢复,则观点二成立,观点一不成立.因为观点二中的叶绿体片层结构破坏是不能恢复的.
故答案为:
(1)CO2浓度 B
(2)叶绿体基质到类囊体薄膜 细胞质基质、线粒体
(3)低土壤含水量 正常供水(或浇水、补水) 不能恢复(或与对照组基本相同)
解析
解:(1)影响光合作用速率的因素主要有温度,光照强度、CO2浓度.图甲中是在最适温度下,E点后曲线保持水平不变,故此时限制番茄光合作用速率的主要环境因素是CO2浓度.C点骤变为B点时,光照减弱,光反应产生的[H]和ATP减少,被还原的C3减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故短时间内C3含量将上升.
(2)图甲中在C点对应的光照强度下,光反应阶段消耗磷酸分子,暗反应阶段产生磷酸分子,故番茄叶肉细胞中的磷酸分子在叶绿体中的移动方向是叶绿体基质到类囊体薄膜.B点时,番茄叶肉细胞内能为细胞主动运输吸收K+提供ATP的是呼吸作用,故场所有细胞质基质、线粒体.
(3)为验证上述观点,将培养在低土壤含水量条件下的番茄幼苗分为两组,实验组番茄幼苗进行正常供水(浇水、补水)处理,对照组保持原有状态.若实验组番茄幼苗光合速率不能恢复,则观点二成立,观点一不成立.因为观点二中的叶绿体片层结构破坏是不能恢复的.
故答案为:
(1)CO2浓度 B
(2)叶绿体基质到类囊体薄膜 细胞质基质、线粒体
(3)低土壤含水量 正常供水(或浇水、补水) 不能恢复(或与对照组基本相同)
下列关于光合作用强度的叙述,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、植物叶片从幼到老光合作用强度是先增加后减弱,这主要和叶片中的色素含量有关,A错误;
B、森林或农田中植株上部叶片接受的光照更多,而下部叶片接受到的光照少,因此光合作用强度有差异,B正确;
C、光合作用强度既受植物基因决定的,同时也受周围环境因素的影响,C错误;
D、在相同光照条件下,不同植物的光合作用强度还受温度、二氧化碳浓度以及色素含量等因素的影响,D错误.
故选:B.
某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验,结合所给材料,回答相关问题.
实验-:
(1)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.番茄生长的调节方式是______,与番茄果实发育关系最密切的是______,环境温度降低时,该物质运输速度会______.
实验二:
(2)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.B→C时间段,叶绿体内ADP的移动方向是______,叶绿体内C3含量将______.图中表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是______.
实验三:
(3)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:将对称叶片如图甲的一部分(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).
实验步骤如下:
①请设计一张表格用于记录实验数据.(假设实验选定叶片数目为3)
②若M=MB-MA,则M表示______.
实验四:
(4)在一定浓度的CO2和适当温度条件下,测定番茄叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系(如图一),细胞呼吸与环境中O2浓度关系(如图二).
①图一中,影响a点上下移动的主要外界因素是______;b点所示条件下,该植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位是______.
②图二中细胞呼吸的有关曲线需在什么条件下测得?______;当O2浓度为5%时,细胞呼吸的方式为______;若图一中a点是在氧气充足条件下测得的,则氧气浓度应大于______%.
正确答案
解:(1)甲图中,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.因此与M点相比,N点限制单株光合作用强度的外界因素是光照强度、CO2浓度.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.番茄生长的调节方式是激素调节,与番茄果实发育关系最密切的是生长素,环境温度降低时,该物质运输速度会减慢.
(2)乙图中,B→C时间段,细胞进行光合作用,光反应消耗ADP,暗反应产生ADP,故叶绿体内ADP的移动方向是由叶绿体基质向类囊体片层.B→C时间段,CO2浓度降低,CO2被C5固定形成C3的量减少,而C3的还原过程不变,故叶绿体内C3含量将减少.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.
(3)②(图丙)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.若M=MB-MA,则M表示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.
(4)①a点时,光照强度为0,只进行细胞呼吸,故影响其大小的主要外界因素为温度,b点时,光合作用强度等于呼吸作用强度,植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质.
②由于光合作用也能吸收和释放气体,因此图二中细胞呼吸的有关曲线需在黑暗条件下测得;由图二可知,当O2浓度为5%时,总的呼吸强度大于有氧呼吸强度,因此细胞呼吸的方式为无氧呼吸和有氧呼吸;由图二可知,氧气浓度达到15%时细胞呼吸速率达到最大值,若图一中a点是在氧气充足条件下测得的,则氧气浓度应大于15%.
故答案为:
(1)光照强度 CO2浓度 激素调节 生长素 减慢
(2)由叶绿体基质向类囊体片层 减少 B、D
(3)①
②B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
(4)①温度 细胞质基质、线粒体、叶绿体
②黑暗(或无光、遮光) 无氧呼吸和有氧呼吸 15
解析
解:(1)甲图中,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.因此与M点相比,N点限制单株光合作用强度的外界因素是光照强度、CO2浓度.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.番茄生长的调节方式是激素调节,与番茄果实发育关系最密切的是生长素,环境温度降低时,该物质运输速度会减慢.
(2)乙图中,B→C时间段,细胞进行光合作用,光反应消耗ADP,暗反应产生ADP,故叶绿体内ADP的移动方向是由叶绿体基质向类囊体片层.B→C时间段,CO2浓度降低,CO2被C5固定形成C3的量减少,而C3的还原过程不变,故叶绿体内C3含量将减少.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.
(3)②(图丙)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.若M=MB-MA,则M表示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.
(4)①a点时,光照强度为0,只进行细胞呼吸,故影响其大小的主要外界因素为温度,b点时,光合作用强度等于呼吸作用强度,植物叶肉细胞内能够产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质.
②由于光合作用也能吸收和释放气体,因此图二中细胞呼吸的有关曲线需在黑暗条件下测得;由图二可知,当O2浓度为5%时,总的呼吸强度大于有氧呼吸强度,因此细胞呼吸的方式为无氧呼吸和有氧呼吸;由图二可知,氧气浓度达到15%时细胞呼吸速率达到最大值,若图一中a点是在氧气充足条件下测得的,则氧气浓度应大于15%.
故答案为:
(1)光照强度 CO2浓度 激素调节 生长素 减慢
(2)由叶绿体基质向类囊体片层 减少 B、D
(3)①
②B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
(4)①温度 细胞质基质、线粒体、叶绿体
②黑暗(或无光、遮光) 无氧呼吸和有氧呼吸 15
一般认为,草莓比较耐阴,生长在光照强度较弱的温室大棚里可能更加适宜.以丰香草莓为材料,研究了遮阴处理对草莓叶片光合作用的影响,旨在为草莓栽培提供理论依据.
材料用具:2叶期草莓幼苗,遮阳网(网内光强为自然光强左右),光合分析测定仪等
(1)实验步骤:选取若干生长状况相似的丰香草莓幼苗随机均分为对照组和实验组,实验组用______进行处理,在相同且适宜条件下培养至植株长出6 张叶片左右,测定两种环境下各项指标如下:
(2)表中数据显示,遮阴提高草莓叶片的______,进而提高草莓适应______的能力.
(3)图1中,对照组草莓净光合速率曲线呈现“双峰”型的原因是______.遮阴组实验时间段内光合积累总量______显著对照组,推测遮阴可能影响暗反应,并据此继续进行实验得到图2的结果:
(4)由图2可知实验处理显著提高其CO2补偿点,固定CO2的效率______,可能的原因是______,遮阴使叶片温度降低,导致______.
正确答案
解:(1)根据题干信息已知该实验是以丰香草莓为材料,研究了遮阴处理对草莓叶片光合作用的影响,所以实验组用遮阳网进行处理,对照组不做处理.
(2)据题表分析,遮阴处理的实验组的光合作用的色素含量明显高于对照组的含量,光合作用色素含量的提高可以提高草莓适应弱光的能力.
(3)据图1分析,对照组草莓净光合速率在上午光照强度增加时气孔关闭,CO2减少,光合速率降低,所以曲线呈现“双峰”型.净光合速率还可通过测定单位时间内O2的释放或有机物的积累来表示.遮阴组实验时间段内光合积累总量显著低于对照组,可能的原因是光合作用过程中的暗反应受到影响.
(4)据图2分析,实验处理遮阴使叶片温度降低,导致(催化CO2固定的、相关)酶活性降低,所以遮阴可以显著提高其CO2补偿点,降低固定CO2的效率.
故答案为:
(1)遮阳网
(2)光合色素含量 弱光
(3)气孔关闭,CO2减少 低于
(4)降低(催化CO2固定的、相关) 酶活性降低
解析
解:(1)根据题干信息已知该实验是以丰香草莓为材料,研究了遮阴处理对草莓叶片光合作用的影响,所以实验组用遮阳网进行处理,对照组不做处理.
(2)据题表分析,遮阴处理的实验组的光合作用的色素含量明显高于对照组的含量,光合作用色素含量的提高可以提高草莓适应弱光的能力.
(3)据图1分析,对照组草莓净光合速率在上午光照强度增加时气孔关闭,CO2减少,光合速率降低,所以曲线呈现“双峰”型.净光合速率还可通过测定单位时间内O2的释放或有机物的积累来表示.遮阴组实验时间段内光合积累总量显著低于对照组,可能的原因是光合作用过程中的暗反应受到影响.
(4)据图2分析,实验处理遮阴使叶片温度降低,导致(催化CO2固定的、相关)酶活性降低,所以遮阴可以显著提高其CO2补偿点,降低固定CO2的效率.
故答案为:
(1)遮阳网
(2)光合色素含量 弱光
(3)气孔关闭,CO2减少 低于
(4)降低(催化CO2固定的、相关) 酶活性降低
下面甲图表示某植物的部分细胞结构和相关代谢情况,a~f代表O2或CO2;乙图表示20℃时光照强度对该植物光合作用的影响(以测定的CO2吸收量与CO2释放量为指标),请据图回答下列问题:
(1)甲图的c、d分别表示______.c______(填“可以”或“不可以”)直接表示葡萄糖的去向,原因是______.
(2)若甲图中只进行c、d过程,则对应乙图中哪个位置?______
(3)若光照强度处于图乙的C点时,叶绿体内ATP移动的方向是从______移动到______.
(4)乙图A、D两点时的光合作用速率分别是(以CO2吸收量mg/h表示)______和______.
(5)乙图D点时,限制光合作用速率提高的主要因素有哪些?______.
正确答案
解:(1)甲图的c、d分别表示O2和CO2.c不可以直接表示葡萄糖的去向,原因是葡萄糖需要在细胞质基质中分解为丙酮酸,再进入线粒体继续分解.
(2)若甲图中只进行c、d过程,说明光合作用强度等于呼吸作用强度,则对应乙图中的C点.
(3)若光照强度处于图乙的C点呼吸作用强度等于光合作用强度时,光反应阶段产生ATP,暗反应消耗ATP,故叶绿体内ATP移动的方向是由类囊体薄膜移动到叶绿体基质.
(4)乙图A点时没有光照,只能进行呼吸作用,呼吸速率为1.5,光合作用速率是0;D点时的净光合作用速率是6.0,呼吸速率为1.5,根据真光合速率=净光合速率+呼吸速率,真光合作用速率=6.0+1.5=7.5.
(5)乙图D点时,为光的饱和点,此时限制光合作用速率提高的主要因素有二氧化碳浓度、温度.
故答案为:
(1)O2和CO2 不可以 葡萄糖需要在细胞质基质中分解为丙酮酸,再进入线粒体继续分解
(2)C
(3)类囊体薄膜 叶绿体基质
(4)0 7.5
(5)二氧化碳浓度、温度
解析
解:(1)甲图的c、d分别表示O2和CO2.c不可以直接表示葡萄糖的去向,原因是葡萄糖需要在细胞质基质中分解为丙酮酸,再进入线粒体继续分解.
(2)若甲图中只进行c、d过程,说明光合作用强度等于呼吸作用强度,则对应乙图中的C点.
(3)若光照强度处于图乙的C点呼吸作用强度等于光合作用强度时,光反应阶段产生ATP,暗反应消耗ATP,故叶绿体内ATP移动的方向是由类囊体薄膜移动到叶绿体基质.
(4)乙图A点时没有光照,只能进行呼吸作用,呼吸速率为1.5,光合作用速率是0;D点时的净光合作用速率是6.0,呼吸速率为1.5,根据真光合速率=净光合速率+呼吸速率,真光合作用速率=6.0+1.5=7.5.
(5)乙图D点时,为光的饱和点,此时限制光合作用速率提高的主要因素有二氧化碳浓度、温度.
故答案为:
(1)O2和CO2 不可以 葡萄糖需要在细胞质基质中分解为丙酮酸,再进入线粒体继续分解
(2)C
(3)类囊体薄膜 叶绿体基质
(4)0 7.5
(5)二氧化碳浓度、温度
柑橘叶片的发育会影响是果树产量和品质,通过对柑橘叶片发育过程中光合特性的研究,探索叶片发育过程中光合生产能力,可为柑橘的栽培管理提供科学依据.以下是某研究小组的研究结果,请据此回答相关问题.
(1)为探究叶片发育过程中的光合生产能力,最好选择晴好天气做净光合速率的测定,可根据单位时间O2的______(填“产生量、释放量”)衡量净光合速率.在叶肉细胞中消耗O2的具体部位是______.
(2)图1显示,在叶片发育的过程中,其净光合速率逐渐升高是光合作用与细胞呼吸这两种代谢活动变化的结果,具体变化:一是光合结构逐渐完善,______增幅较大;二是随着叶片的展开和扩展,与叶片发育密切相关的______增幅较小.
(3)光补偿点是指当光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度.在光补偿点能产生ATP的细胞器有______.由图2可知,柑橘叶片的光补偿点与______(因素)有关.随着叶片的发育,柑橘树对弱光的利用能力______(填“增强”或“减弱”).
正确答案
解:(1)光合作用光反应阶段产生氧气,单位时间内氧气的释放量表示净光合速率.在叶肉细胞中消耗O2的具体部位是有氧呼吸过程中的线粒体内膜.
(2)净光合速率=真光合速率-呼吸速率,因而要使净光合速率增加,一是光合结构逐渐完善,通过增加真光合速率,二是随着叶片的展开和扩展,减小呼吸速率增幅来实现.
(3)在光补偿点时光合作用与呼吸作用都可以产生ATP,故能产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体.导致光补偿点不同的因素是萌芽后的时间(叶龄).由图示两条曲线可看出:随着叶片的发育,柑橘树对强光的利用能力增强,对弱光的利用能力也增强(看光补偿点判断).
故答案为:
(1)释放量 线粒体内膜
(2)光合作用 细胞呼吸
(3)线粒体和叶绿体 叶片萌芽后时间 增强
解析
解:(1)光合作用光反应阶段产生氧气,单位时间内氧气的释放量表示净光合速率.在叶肉细胞中消耗O2的具体部位是有氧呼吸过程中的线粒体内膜.
(2)净光合速率=真光合速率-呼吸速率,因而要使净光合速率增加,一是光合结构逐渐完善,通过增加真光合速率,二是随着叶片的展开和扩展,减小呼吸速率增幅来实现.
(3)在光补偿点时光合作用与呼吸作用都可以产生ATP,故能产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体.导致光补偿点不同的因素是萌芽后的时间(叶龄).由图示两条曲线可看出:随着叶片的发育,柑橘树对强光的利用能力增强,对弱光的利用能力也增强(看光补偿点判断).
故答案为:
(1)释放量 线粒体内膜
(2)光合作用 细胞呼吸
(3)线粒体和叶绿体 叶片萌芽后时间 增强
为研究环境因素对某植物光合速率的影响,实验如下:将长势相同的若干植株随机均分为Ⅰ、Ⅱ两组,并置于相同环境中.在一个无云的晴天,Ⅰ组遮阴,Ⅱ组不遮阴,测定得到两组植株光合速率的日变化曲线(如图).请回答下列问题:
(1)Ⅰ组植株体内有机物总量在______(填图中时间)最少.在c点对应时刻.Ⅱ组植株由于叶温较高,呼吸速率大于Ⅰ组植株,此时Ⅱ组植株叶绿体中NADPH的合成速率______(大于/等于/小于)Ⅰ组.
(2)在a~b段,光合作用的环境限制因素是______.此时若提高环境中CO2浓度,则光合速率将______(明显增大/基本不变/明显减小).
(3)在c~d段,光强度______(是/不是)Ⅰ组植株光合作用的限制因素.
(4)Ⅱ组植株在e~f段气孔逐渐关闭,可能是由叶片中______(填植物激素)含量增加所引起,此时光合速率急剧下降的最初原因是卡尔文循环中的______(填反应式)减弱.
正确答案
解:(1)8:30时,Ⅱ植物的净光合速率为0,光合作用与呼吸作用速率相等,在此之前,光合作用小于呼吸作用,有机物减少,在此之后光合作用大于呼吸作用,有机物增加,因此该点有机物总量最少;c时刻,Ⅱ组植株呼吸速率大于Ⅰ组植株,而净光合作用相同,说明Ⅱ植物实际光合作用速率大于Ⅰ植物实际光合速率,因此此时Ⅱ组植株叶绿体中NADPH的合成速率大于Ⅰ组.
(2)分析题图可知,a~b段随时间的延长,光照强度增加,光合作用速率的相对值升高,说明该段限制光合作用的环境因素是光照强度不是二氧化碳浓度,此时若提高环境中CO2浓度,则光合速率基本不变.
(3)Ⅰ组植物遮阴c~d段限制光合作用的因素仍然是光照强度.
(4))脱落酸与气孔关闭有关,Ⅱ组植株在e~f段气孔逐渐关闭可能的原因是脱落酸含量升高引起的,此时由于气孔关闭,二氧化碳不能进入细胞间隙,二氧化碳固定过程减弱形成的三碳化合物减少,光合作用减弱.
故答案应为:
(1)8:30 大于
(2)光照强度 基本不变
(3)是
(4)脱落酸 CO2+C5→2C3
解析
解:(1)8:30时,Ⅱ植物的净光合速率为0,光合作用与呼吸作用速率相等,在此之前,光合作用小于呼吸作用,有机物减少,在此之后光合作用大于呼吸作用,有机物增加,因此该点有机物总量最少;c时刻,Ⅱ组植株呼吸速率大于Ⅰ组植株,而净光合作用相同,说明Ⅱ植物实际光合作用速率大于Ⅰ植物实际光合速率,因此此时Ⅱ组植株叶绿体中NADPH的合成速率大于Ⅰ组.
(2)分析题图可知,a~b段随时间的延长,光照强度增加,光合作用速率的相对值升高,说明该段限制光合作用的环境因素是光照强度不是二氧化碳浓度,此时若提高环境中CO2浓度,则光合速率基本不变.
(3)Ⅰ组植物遮阴c~d段限制光合作用的因素仍然是光照强度.
(4))脱落酸与气孔关闭有关,Ⅱ组植株在e~f段气孔逐渐关闭可能的原因是脱落酸含量升高引起的,此时由于气孔关闭,二氧化碳不能进入细胞间隙,二氧化碳固定过程减弱形成的三碳化合物减少,光合作用减弱.
故答案应为:
(1)8:30 大于
(2)光照强度 基本不变
(3)是
(4)脱落酸 CO2+C5→2C3
如图示某植物光合作用速度与环境因素之间的关系,甲图为光合作用的氧气产生速度,乙图是测定的氧气释放速度.请据图分析:
(1)甲图中,0S段的限制因素是______,此时主要影响光合作用过程
的______阶段;______点后的主要限制因素是温度,此时主要影响光合作用过
程的______阶段.
(2)SA、SB段差异的因素可能是______,SC段的限制因素主要是______.
(3)假设呼吸速率不变,请根据乙图分析,甲图B、C点的光照强度分别是______、______;该两点产生氧气的速度分别是______、______.
正确答案
光照强度
光反应
B、C(光饱和)
暗反应
温度或二氧化碳浓度
光照强度
4(或3.75)千勒克司
5(或4.75)千勒克司
50毫升/小时
80毫升/小时
解析
解:(1)根据曲线图可知OS段温度对氧气产生的速度无影响,而此时氧气产生的速度会因光照强度的变化而变化,故此时的限制因素为光照强度,光照主要影响光合作用的光反应阶段;B、C点后光合速率都保持稳定,达到光饱和点,此时光合速率不受光照强度的影响,只受温度的影响;
(2)SA、SB段的光照强度相同,则能影响光合速率的还有温度或CO2浓度;SC段曲线处于上升阶段,此时的限制因素主要是自变量光照强度.
(3)先根据图乙找出呼吸作用的速率,B点15℃呼吸速率为10毫升/小时,甲图B点对应15℃的光饱和点,在图乙中对应的光照强度为4千勒克司,C点25℃时呼吸速率为20毫升/小时,甲图C点对应25℃的光饱和点,在图乙中对应的光照强度为5千勒克司.根据真光合速率=净光合速率+呼吸速率,计算氧气产生的速度(真光合速率)分别为:40+10=50毫升/小时,60+20=80毫升/小时.
故答案为:
(1)光照强度 光反应 B、C(光饱和) 暗反应
(2)温度或二氧化碳浓度 光照强度
(3)4(或3.75)千勒克司 5 (或4.75)千勒克司 50毫升/小时 80毫升/小时
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