高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

(26分)
I.(14分)光呼吸是指植物在光照下吸收0₂、分解有机物、产生CO₂、不产生ATP。光呼吸发生的场所有叶绿体和线粒体等等。
（1）比较细胞呼吸与光呼吸，细胞呼吸的场所是       、不同于光呼吸的条件有      不同于光呼吸的结果是                。
（2）利用光呼吸抑制剂亚硫酸氢钠喷洒小麦,能取得明显的增产效果(其有效浓度：1OO-300ppm)。为了探究亚硫酸氢钠使小麦增产的适宜浓度，请完成下列实验步骤：
①将环境相同且适宜、小麦长势均相同的大块实验田平均分成4等份，分别标号为1、2、3、4。
②                                  。
③在小麦生长期，适时地                             。
如果实验方法正确,则结果将使实验田小麦在上述亚硫酸氢钠浓度范围内，增产情况接近正态分布。
（3）以上实验避免了盲目操作造成的浪费,此实验被称为       。为了进一步探究亚硫酸氢钠使小麦增产的最适宜浓度,应该如何进行实验？                                         。
II.(12分)家蚕蚕体有斑纹由常染色体上的基因A控制，基因型aa表现为无斑纹。斑纹颜色由常染色体上另一对基因(B/b)控制,BB或Bb为黑色，bb为灰色。
（1）现选用两纯合亲本甲，乙杂交得到F₁，F₁测交结果如下表：

亲本甲的性状为无斑纹，乙的基因型为           
（2）F₁雌雄交配所得F₂的性状和分离比为      。F₂中自交不发生上述性状分离的个体占        。
（3）A/a所在染色体偶见缺失现象，如图所示。染色体缺失的卵细胞不育，染色体缺失的精子可育。基因型为A⁰a的蚕雌雄交配,子代的表现型和比例为              。

（4）家蚕中，雌性性染色体为ZW,雄性性染色体为ZZ。家蚕体壁正常基因（T)与体壁透明基因(t)是位于Z染色体上的一对等位基因。现用有斑纹体壁透明雌蚕（A⁰aZ^tW)与 有斑纹体壁正常雄蚕(A⁰aZ^TZ^T)杂交得到F₁ ,将其中有斑纹个体相互交配,后代中有斑纹体壁正常雄性个体和有斑纹体壁正常雌性个体分别占      、       。

（除标注外，每空1分，共10分)除CO₂浓度外，温度、光照强度等因素都能影响光合作用。某小组用伊乐藻进行光合作用实验：将一枝伊乐藻浸在水族箱中，以光下单位时间该枝条放出的气泡数(O₂)作为光合速率。用太阳灯作光源，当太阳灯与水族箱的距离从75 cm缩短到45 cm时，虽然产生一定量气泡，但数量基本无变化，而光强增加了278%；只有从45 cm移到15 cm这一短距离时，光合速率才随距离的缩小而增加。
（1）解释实验结果：从75 cm缩短到45 cm时，光照强度增加，那么，最可能是由于_______较低限制了______(光、暗)反应的速率，进而影响了气泡的产生量。从45 cm移到15 cm，光合速率增加的主要非生物因素是_______________。
（2）对于上述现象，小组成员分别提出了如下的假设：①距离大于45 cm时，光太弱导致植物不能进行光合作用；②伊乐藻在弱光下光合作用较强，强光则抑制光合作用；③伊乐藻利用室内的散射光进行光合作用。
A．你赞同上述的假设_____(填数字序号)。
B．现有绿色安全灯、白色纱布、伊乐藻、相同水族箱等若干材料用具，请完善实验方法步骤，初步验证你所支持的假设。
a．将状况相同的健康伊乐藻各1枝分别放入3个相同的水族箱，水族箱分别编号为甲、乙、丙。
b．______________________________________。
c．控制室内温度相同。
d.___________________________________ ___。
支持你所赞同的假设的结果应该是________________________________。

对某植物的光合作用和呼吸作用进行研究，根据实验数据绘制了如下三条曲线，图甲表示光合作用速率与光照强度之间的关系(氧气浓度为15%）、图乙表示呼吸作用速率与氧气浓度之间的关系、图丙表示光合作用速率和呼吸速率与温度之间的关系。请据图回答下列问题：
   
（1）研究表明，植物严重缺水还会使叶绿体变形，影响光合作用的光反应过程，据此推测最可能是叶绿体的      被破坏，光合能力不能恢复。在光合作用过程中，光反应为暗反应提供了两种物质，请写出在光反应中形成这两种物质的反应式：①                   ②                        。
（2）由图甲看，当植物生长在缺镁元素的土壤中时B点向            移动。 图乙中细胞呼吸有关曲线的数据需在        条件下测量。
（3）由图丙可知，环境温度大于40℃时，植物体       （填“能”或“不能”）显示生长现象；当环境温度为      时的状态可用图甲中B点表示。
（4）用大棚种植蔬菜时,白天应控制光强为    点对应的光照强度，温度为    ℃最佳。

Ⅰ．下图中甲为测定光合作用速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积如图乙所示。图丙为叶肉细胞中有关细胞器的结构模式图。（注：假设在不同光照强度下，植物叶片的呼吸速率不变。）

(1)标记实验开始时毛细刻度管中液滴所在位置。实验时，当光照强度由0渐变为2.5千勒克斯时（不同光照强度照射的时间相等），液滴所在位置应在实验初始标记的________（填左侧或者右侧）位置处。
(2)对叶片来说，光照强度为10千勒克斯时对应图丙中存在的箭头有（填字母）_________。
(3)在图乙中，光照强度为5千勒克斯时，植物1小时光合作用产生的气体量为______毫升（假设光照强度的变化不会改变植物体的温度）。
Ⅱ．图A表示某绿色植物光合作用中光照强度和氧气释放速率的关系。图B表示该植物在不同温度（15^oC和25^oC）下，某一光照强度时氧气量和时间的关系，请据图回答：

当图B纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净量和总量时，则它们分别是光照强度为____________和_________千勒克斯下的测定值。

如图是某植物成熟绿叶组织的相关图解。其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示某光照强度和适宜温度下，光合作用增长率随CO₂浓度变化的情况；图3表示当光照和CO₂浓度充足的条件下，温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响（其中实线表示光照时CO₂的固定量，虚线表示黑暗时CO₂的产生量）。请据图回答下列问题：

（1）由图1可知，甲．乙分别代表的物质是________．________，想要使叶绿体内C₃的含量快速下降，可以改变的环境条件是___________，光反应中产生的O₂扩散到临近的线粒体中被利用至少要经过_____层生物膜。
（2）图2中限制D点光合作用速率的主要环境因素是_______，C点和D点相比，叶绿体中的C₅的含量_______（较低．较高．相等）
（3）由图3可知，与        作用相关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是_____。
（4）若昼夜不停的光照，图3植物在温度为____条件下，生长状况达到最佳。若在此温度条件下，每天交替进行12小时光照．12小时黑暗处理，则该植物在24小时内积累的葡萄糖为________mg（保留小数点后一位）。

在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定某植物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）。请据图回答下列问题：

（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_____________；c点时叶绿体中ADP的移动方向是_____________；适当提高外界温度，图中c点将向              移动。由图一可知，在连续光照条件下，光照强度大于       klx时，植物才会表现出生长现象。在相同温度下，将该植物的叶片置于8klx光照下10小时，然后移到黑暗处14小时，则该24小时内每100 cm²叶片的光合作用所消耗的CO₂的量为         mg。
（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__________%。

（3）上图表示研究人员测定的该植物在密闭恒温玻璃温室内连续48h温室内CO₂浓度及CO₂吸收速率曲线（整个过程呼吸作用强度恒定）。该植物呼吸速率与光合速率相等的时间点是              。

屋顶种植植物既利于室内降温又利于改善空气质量。为了提高屋顶植物的生态效益，有人做了相关实验，绘出下列四图。请回答有关的问题。

（1）图甲中a物质形成过程中，位于叶绿体的类囊体薄膜上的________将光能转换成化学能。
（2）图乙表示在二氧化碳充足条件下，某植物光合速率与光照强度和温度的关系。在温度为10 ℃，光照强度大于________klx后，该植株光合速率不再随光照强度的增加而增加。当温度为20 ℃时，光照强度由4 klx瞬时上升至12 klx，此刻该植株叶绿体内C₅的含量将______。当温度为30 ℃、光照强度小于12 klx，限制该植株光合速率主要外界因素是______。
（3）图丙表示某植物的非绿色器官在O₂浓度为a，b，c，d时，CO₂释放量和O₂吸收量的关系图。若细胞呼吸的底物是葡萄糖，则在O₂浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖量的_____倍。
（4）图丁表示在适宜的条件下，一定时间内某无机盐离子从大麦幼根不同部位向茎叶的输出量和在大麦幼根相应部位积累量的变化。在自然情况下，土壤中该无机盐离子的浓度比根细胞中该无机盐离子的浓度________(填“低”或“高”)，幼根表皮细胞通过________方式吸收土壤中该无机盐离子。

Ⅰ、下图表示绿色植物叶肉细胞部分结构中的某些生命活动过程，①～⑦代表各种物质，A、B代表两种细胞器。图2表示该植物叶片CO₂吸收量随光照强度的变化曲线。据图回答下列问题：

（1）图1中B是________。卡尔文用同位素标记法追踪碳元素在光合作用过程中的运行：在供给植物CO₂后的60 s内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物，通过研究发现7 s后的代谢产物中有多达12种产物含有放射性，而5 s内的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质最可能是________(填图中序号)。
（2）若该绿色植物长时间处于黑暗状态时，则图中①→②→①的循环      (能/不能)进行，原因是                                                                 。
（3）当光照强度处于图2中的D点时，图1中⑥的去向有                        。
（4）图2中0～D间此幼苗细胞呼吸消耗的有机物量为            ；光合作用有机物的净积累量为                 。(用S₁、S₂、S₃表示)
Ⅱ、光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。常采用“半叶法”测定植物光合作用强度，其基本过程是：如图将植物对称叶片的一部分（A）剪下置于暗处，另一部分（B）则留在植株上进行光合作用。一定时间后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片分别烘干称重，然后再计算出该植物光合作用的强度(单位：mg/dm²•h)。
实验步骤：

（1）在田间选定有代表性的植物叶片若干片并编号。
（2）叶子基部处理：为了确保选定叶片的       无法外运，也不能运入，但又不影响
的供应，必须采用环割等方法处理叶柄的输导组织。
（3）剪取样品：按编号分别剪下对称叶片的A部分（不剪下主叶脉），置于湿润黑暗处。5h后再依次剪下B部分，同样按编号置于湿润光照环境中。（两次剪叶的速度应尽量保持一致。在实验过程中，还应尽可能使光下和暗处的温度保持一致。）
（4）称重比较：将各同号叶片A、B两部分按对应部位叠在一起，切下两个等大的方形叶块（如图中虚线部分），分别烘干至恒重，称重（分别记为W_A、W_B）记录。
请设计一个表格用于记录实验数据和分析结果：（假设实验选定的叶片为4片）
（5）△ W＝W_B－W_A，则△W表示的生物学意义：                         。

小球藻（一种单细胞绿藻）是研究植物生理活动的常用实验材料。小球藻的Rubisco酶具有“两面性’，CO₂浓度较高时，该酶催化C₅与CO₂反应，完成光合作用；O₂浓度较高时，该酶催化C₅与O₂反应，产物在线粒体中生成CO₂，这种植物在光下吸收O₂产生CO₂的现象称为光呼吸。研究人员利用含大量氮、磷的沼液培养小球藻，进行“去除CO₂低碳研究”。右图为持续通入CO₂浓度为1．5%的空气下（其他条件适宜），CO₂去除率与小球藻相对密度的变化曲线。请回答：

（1）Rubisco酶的存在场所为__________，其“两面性”与酶的_________（特性）相矛盾。光呼吸过程的产物除CO₂的外还有__________（物质）
（2）确定小球藻是能进行光合作用的真核生物的简便方法是_______。磷被小球藻吸收后用于合成_______（至少答两项）等物质而影响光合作用。
（3）小球藻去除C0₂的最佳时段是_______。第8天后C0₂去除率下降的最可能原因______________
（4）甲、乙两图分别表示温度和光照强度对正常生长小球藻代谢的影响（其他条件均为最适状态），曲线A、B分别为小球藻的真正光合速率和呼吸速率。

①图甲中表示真正光合速率的是_______（选填“曲线A”或“曲线B”）。在40℃以后两曲线的变化趋势不同的原因是_______。
②结合图甲，图乙中小球藻CO₂吸收的相对量是在温度为_______时测宗的。图乙中与图甲的两曲线交点含义相同的点是_______，此时小球藻产生ATP的场所有_______

如图甲表示某绿色植物细胞内发生的生理过程示意图，①～⑥表示生理过程，A～D
表示化学物质，图乙表示该植物在不同环境条件下CO2浓度对净光合速率的影响。据图回
答下列问题：
（1）图甲中有ATP生成的生理过程是    ，人体内可以发生的生理过程是

（2）CO₂以    的方式进入该植物细胞中。把该植物突然从光下移到黑暗处，其他条件不变，则叶肉细胞的叶绿体中C₅的含量变化是    。若以该绿色植物的叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，需要特别注意的是，该实验需要在       条件下进行。
（3）从图乙可知，与20℃相比，温度为15℃时，增加CO₂浓度对提高净光合速率的效果不显著，其原因是____。当CO₂浓度低于300 umol．mol^-l时，28℃条件下该植物净光合速率明显低于20℃和15℃条件下的原因可能是               ．

研究者选取南瓜幼苗进行了无土栽培实验，右图为该幼苗的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图，请分析回答相关问题。

（1）A点时叶肉细胞中O₂的移动方向是                 ，有氧呼吸过程中，葡萄糖中氧的转移途径是           。
（2）据图分析，光合酶对温度的敏感度比呼吸酶对温度的敏感度       ，温室栽培该植物，为获得最大经济效益， 应控制的最低温度为        。
（3）限制AB段CO₂吸收速率的主要因素是                 ， 图中    点光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。
（4）研究者分别用12%的氧气和22%的氧气对两组幼苗的根系进行持续供氧。一段时间后，测得用12%的氧气处理的植株的干重显著低于另一组，原因是根部供氧速率下降，产生的能量少，影响根部细胞主动运输吸收的Mg²⁺等矿质元素，缺Mg²⁺直接影响幼苗           ，从而导致植物体光合作用速率下降。

玉米是我国重要的粮食作物，玉米幼苗易发生黄叶病，表现为叶片发黄，无光泽。科研人员对黄叶病玉米的光合作用进行了研究。下图中的甲图表示光照强度对普通型玉米（A）、黄叶病玉米（B）光合作用的影响；乙图表示栽种普通型玉米的大棚一天内CO₂浓度的变化情况。据图回答下列问题：

（1）根据图甲可知黄叶病玉米光合作用力较弱，光照强度为y时，黄叶病玉米叶绿体内C₃的含量_____（填“大于”、“等于”或“小于”）普通型玉米；此种光强下每天光照时间必须大于____h，黄叶病玉米才能生长。
（2）乙图b点后曲线下降的主要原因是光合作用过程中____阶段先增强所致，c点时大棚中玉米的光合作用速率______（填“大于”、“等于”或“小于”）呼吸作用速率。
（3）如果大棚内作物由普通型玉米改为黄叶病玉米，乙图中b点将向____方移动，e点向____方移动。
（4）为了了解黄叶病的发病原因，可利用有机溶剂提取出的叶绿体色素，并用____法鉴定黄叶病幼苗叶绿体色素的缺陷，结果发现滤纸条上的第三、四条色素带明显变窄，说明___，黄叶病玉米对____-光的吸收能力减弱。
（5）玉米黄叶病在幼苗期发生，具有明显的地域特征，随着幼苗的生长黄叶现象也会逐渐消失，且无病虫害现象，由此可推测黄叶病可能是因_____的缺陷而引起的。

绿萝属于半阴生蔓藤植物，喜湿润环境｡科研人员在不同条件下测定发育良好的绿萝叶片净光合速率变化情况，结果如图甲所示，请分析回答：

（1）限制图甲中a-b段叶片净光合速率的主要环境因素是    ，图甲中c-d对应时段，植物体内有机物总量的变化情况是    (增加/减少)，净光合速率由e点急剧下降到f点的主要原因是叶片气孔关，    吸收减少｡
（2）图甲中f点时叶肉细胞内合成[H]的场所有    ｡
（3）科研人员将一批长势相同的绿萝幼苗随机分成四组，分别进行以下实验:
第1组在遮荫条件下培育90天;
第2组在较强光照条件下培育90天;
第3组在较强光照条件下培育60天后移到室内继续培养30天;
第4组在较强光照条件下培育30天后移到室内继续培养60天｡
实验数据如图乙所示，请据图分析回答:

①与第1组处理得到的绿萝植株相比，第2组处理得到的绿萝植株出现的明显差异是叶片颜色    （选填“深”或“浅”），主枝条数    （选填“多”或“少”）。
②若绿萝因较强光照叶片绿色变浅，需适当    处理后培养一段时间恢复其绿色。
③实验数据表明，要得到主枝条数多且叶色正常的绿萝植株，应采用上述第几组的培育方法?

下图表示绿色植物叶肉细胞部分结构中的某些生命活动过程，①～⑦代表各种物质，A、B代表两种细胞器。图2表示该植物叶片CO₂吸收量随光照强度的变化曲线。据图回答下列问题：

（1）图1中B是             。卡尔文用同位素标记法追踪碳元素在光合作用过程中的运行：在供给植物CO₂后的60s内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物，通过研究发现7 s后的代谢产物中有多达12种产物含有放射性，而5 s内的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质最可能是________（填图中序号）。
（2）若该绿色植物长时间处于黑暗状态时，则图中①→②→①的循环        （能/不能）进行，原因是           。
（3）当光照强度处于图2中的D点时，图1中⑥的去向有            。
（4）图2中0～D间此幼苗细胞呼吸消耗的有机物量为             （用S₁、S₂、S₃表示）；光合作用有机物的净积累量为             （用S₁、S₂、S₃表示）。

番茄喜温不耐热，适宜的生长温度为15~33℃。研究人员在实验室控制的条件下，研究夜间低温条件对番茄光合作用的影响。实验中白天保持25℃，从每日16:00时至次日6:00时，对番茄幼苗进行15℃（对照组）和6℃的降温处理，在实验的第0、3、6、9天的9:00进行相关指标的测定。
（1）图1结果显示，夜间6℃处理后，番茄植株干重        对照组。这表明低温处理对光合作用的抑制        对呼吸作用的抑制。

（2）研究人员在实验中还测定了番茄的净光合速率、气孔开放度和胞间CO₂浓度，结果如图2所示。图中结果表明：夜间6℃低温处理，导致          ，使          供应不足，直接影响了光合作用过程中的暗反应，最终使净光合速率降低。

（3）光合作用过程中，Rubisco是一种极为关键的酶。
① 研究人员在低夜温处理的第0、9天的9:00时取样，提取并检测Rubisco的量。结果发现番茄叶片Rubisco含量下降。提取Rubisco的过程在0～4℃下进行，是为了避免           。
② 为研究Rubisco含量下降的原因，研究人员提取番茄叶片细胞的总RNA， 经          过程获得总cDNA。根据番茄Rubisco合成基因的          设计引物，再利用           技术扩增Rubisco合成基因。最后根据目的基因的产量，得出样品中Rubisco合成基因的mRNA的量。
③ 结果发现，低夜温处理组mRNA的量，第0天与对照组无差异，第9天则显著低于对照组。这说明低夜温抑制了Rubisco合成基因          过程，使Rubisco含量下降。
（4）低夜温处理还改变了光合产物向不同器官的分配，使实验组番茄叶、茎、根的光合产物分配比率高于对照组，果实的光合产物分配比率明显低于对照组，这一变化的意义是        。