高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

根据有关实验和细胞代谢方面的知识回答问题。

Ⅰ．采用“半叶法”对菠菜叶片的光合作用强度进行测定（图甲）的大致过程是，将对称叶片的一部分（U）遮光，另一部分（V）不遮光，并设法使两部分之间的物质不发生转移。用适宜强度的光照射6h后，在U和V的对应部位截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为M_U和M_V，若M=M_V—M_U，则M表示V中被截取部分_______________。
Ⅱ．图乙是恩格尔曼实验装置改装示意图，光线先通过三棱镜再通过叶绿色素提取液后照射到玻片上的水绵，一段时间后，水绵周围好氧细菌分布无显著变化，其原因是_________________________。
Ⅲ．提取叶绿色素时，加碳酸钙的目的是___________________；用纸层析法分离色素的原理是_____________________________。
Ⅳ．图丙为绿色植物细胞内发生的部分化学反应过程，其中表示细胞结构，①~⑤表示过程。

（1）图中过程②和⑤的场所分别是__________和_______________。
（2）单位时间内D量与__________量大小，反映了光合作用强度与呼吸作用强度相对大小。小麦灌浆期若遇阴雨天则会减产，其原因是过程________________受阻。

将某绿色植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其余的实验条件都是理想的）。实验以CO₂的吸收量与释放量为指标，实验结果如下表所示。请回答

温度（℃）	5	10	15	20	25	30	35
光照下吸收CO2（mg／h）	1．00	1．75	2．50	3．25	3．75	3．5	3．00
黑暗中释放CO2（mg／h）	0．50	0．75	1．00	1．50	2．25	3．00	3．50

① 昼夜不停地光照，温度在35℃时该植物能否生长?                 。
② 每天交替进行12h光照，12h黑暗，温度均保持在5℃的条件下，该植物能否生长?
为什么?                  。
③ 昼夜不停地光照，该植物生长的最适温度是多少度?              。
④ 增施农家肥可以提高光合效率的原因是              （至少写出两条）。

某生物兴趣小组对某野生植物进行了研究，图1示其向性运动的观察实验，图2示其根尖的结构，图3示其叶片结构，请据图回答问题：

（1）图1中，①②③表示芽，④⑤表示叶。你认为③的生长素浓度     ②（填大于、等于或小于）；若⑤为老叶，其含有的Ca         ④（填多于、等于或少于）。
（2）该野生植物的根尖吸收水分和矿质元素的主要部位是图2中的   
区，不同程度的缺水对光合作用的影响也有所不同，中度缺水会影响叶绿体囊状结构薄膜上的电子传递，从而使  的形成受到抑制；严重缺水还会造成叶绿体囊状结构的破坏，而且在供水后也难以恢复。因而，植物不能长时间缺水。
（3）根据图3所示的结构，你认为该野生植物应该属于        植物（填C3或C4），这是因为             。如果用同位素14C标记叶片周围CO2中的C来表示踪叶片光合作用中C元素的转移途径，则该途径为         （用箭头和化合物表示）。

下图表示一个水稻叶肉细胞内发生的部分代谢简图。下图中①至⑤表示反应过程，A至L表示细胞代谢过程中的相关物质，a、 b、c表示细胞的相应结构。请据图作答：

(1)上图中，反应过程①的场所是              ，反应过程⑤的场所是                 。
(2)结构a中发生的能量转换过程是                       。在其他环境条件适宜而光照强度恰为光补偿点时，单位时间内A～L各物质中产生量与消耗量相等的有                       。
(3)叶肉细胞在③④⑤过程中，产生能量最多的过程是               （填序号）。
(4)干旱初期，水稻光合作用速率明显下降，主要原因是反应过程     （填序号）受阻。小麦灌浆期若遇阴雨天则会减产，其原因是反应过程     （填序号）受阻。
（5）假如在白天突然中断G的供应，则在短时间内A量的变化是     ，假如该水稻从光下移至暗处，则C量的变化是     。
（6）黑暗条件下，该细胞产生ATP的场所有          （填图中细胞结构标号）。在该条件下细胞每小时消耗4×10^-5molO₂，释放7×10^-5molCO₂，则在相同时间内有氧呼吸与无氧呼吸消耗C₆H₁₂O₆的比例是（假设有氧呼吸与无氧呼吸消耗底物均为 C₆H₁₂O₆）       。

最近科学家从甘蓝型油菜中克隆到一个耐热性基因“TR1”，该基因已通过转基因技术应用于农业生产中。若测定A、B两种植物的叶片在不同温度下光合作用和呼吸作用速率结果如下图（一）所示（对照实验在30℃进行），图（二）为植物A叶肉细胞中的部分代谢示意图。请据图回答问题。

（1）当温度超过        ℃后，植物B的呼吸作用会受抑制；这两种植物中，最可能导入了TR1基因的是            。
（2）基因表达载体通常由启动子、终止子、目的基因和                 等四部分组成。在构建过程中，所需工具酶是                 。
（3）图（二）中C、D（均为细胞器）增加膜面积的方式有何不同：         。
（4）图（二）中的物质A是               ，物质A在C内彻底氧化分解需要的物质是                     。
（5）增施农家肥可以提高农作物产量的原因是                                      。

在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列几个科学实验，回答有关问题：
(1) 将大肠杆菌的DNA分子用³H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是           。若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸           个。

(2) 鲁宾和卡门用放射性¹⁸O分别标记H₂O和CO₂分子，证明了光合作用过程中产生的O₂来自于           ；卡尔文用¹⁴C标记的CO₂研究光合作用暗反应过程中C的转移，¹⁴C在化合物中的出现顺序依次是：¹⁴CO₂           →化合物→           。
(3) 用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体出现后，依次经过           、           和           ，最后出现在细胞外。

下图甲表示在25℃时，A、B两种植物随着光照强度的变化CO₂吸收量或CO₂释放量的变化曲线图，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）比较A、B植物细胞呼吸，其中细胞呼吸较强的是           植物，当光照强度在达到Z点之前，限制A植物光合作用的因素主要是           。
（2）当平均光照强度在X和Y之间（不包括X、Y），假设白天和黑夜的时间各为12h，A植物一昼夜中有机物积累量的变化是           （减少或增加）。
（3）对B植物而言，假如白天和黑夜的时间各为12h，平均光照强度在      klux以上才能使CO₂的吸收量超过CO₂的释放量。
（4）若已知A植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25℃和30℃，若将温度提高到30℃（其它条件不变），理论上图中P、M的位置如何变化？                。
（5）他用图乙装置，将灯缓慢移近广口瓶，并记录不同距离时，观察测量指标的变化情况。实验结果发现：观察测量指标的变化不明显。请你根据该实验设计方案不合理之处，简述正确实验的设计思路是：                                   。

影响绿色植物光合作用的因素是多方面的，其外界因素有光照强度、CO₂含量、温度等，其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等，请据图22分析：

⑴ 如果x代表光照强度，光照强度影响光合作用强度，主要是影响       　      阶段，当光合作用强度达到最大值时，此时限制因素最可能是内部因素中的 　　  。
⑵ 如果x代表温度，温度主要通过影响                    来影响光合作用强度。
⑶ 如果x代表CO₂的含量，CO₂的含量影响光合作用强度，主要是影响       　　 的产生。
⑷ 如果在阴雨天气，温室内光照强度小于5千勒克斯，采取什么措施可以有助于提高光合产量                        。请利用图22～右阐明其原因             。
⑸ 用¹⁴CO₂分别供应给密闭温室中的番茄和玉米，最先出现¹⁴C的化合物依次是 ：番茄：                 玉米：                

.将某阳生植物幼苗置于完全营养液中，甲图表示在乙图n点条件下测得的该幼苗光合作用强度随光照强度的变化曲线，请据图回答：

(1)当光照强度为0时，该阳生植物叶肉细胞中可以产生ATP的结构有_______________。
(2)要使甲图中的植物幼苗正常生长(白天和黑夜的时间各为12h)，则光照强度应______。
(3)如果将甲图中的完全营养液更换为缺镁的完全营养液培养该阳生植物幼苗，在其它条件不变的情况下，则图甲中的b点的移动方向是______________(向左/向右/不动)。
(4)若将该阳生植物的培养条件由光照强度X突然变成光照强度Y时，叶绿体中NADPH的含量变化是_________________(增加/减少/不变)。
(5)如果要进一步提高图甲中C点时的光合作用强度，据乙图分析，可以采取的办法有_____________________________________。

下图为植物和高等动物（如人体）新陈代谢的部分过程示意图。分析回答：

（1）在植物的叶肉细胞中，甲、乙两种细胞器都是重要的“能量转换器”，其中在甲细胞器中完成的能量转换的过程是光能→        →        →稳定的化学能。
（2）图中甲、乙两种结构的膜面积都很大，其中乙增大膜面积是通过        来实现的。
（3）在饥饿的情况下，②过程会加强，促进该过程加强的激素有        。
（4）在高等动物细胞结构乙中发生的生理过程是（填序号）        ，在缺氧情况下物质A可通过⑤过程形成物质C（填名称）        。
（5）物质A在肝脏内可以在谷丙转氨酶的作用下进行        作用，形成物质B（填名称）        。

在一定浓度的CO₂和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。请根据表中数据回答下列问题：

（1）与B植物相比，A植物是在　　       （弱或强）光照条件下生长的植物，判断的依据是     　    　　                               。
（2）当光照强度超过9千勒克司时，B植物光合速率                   ，造成这种现象的实质是                    反应跟不上                 反应。
（3）当光照强度为9千勒克司时，B植物的总光合速率是               （mg CO₂/100 cm²叶·小时）。当光照强度为3千勒克司时，A植物与B植物固定的CO₂量的差值为        
（mg CO₂/100 cm²叶·小时）

如图表示叶面积指数与呼吸量、干物质产量(有机物积累量)和光合作用实际量的关系(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)。图中光合作用实际量、干物质产量及呼吸量的单位是g/m²·h，据图回答。(8分)

(1) 图中阴影部分表示                                                  。
(2) 干物质量曲线说明                                                  。
(3) 干物质量低于光合作用实际的原因是                                  。
(4) 叶面积指数达到某值以后，光合作用实际量不会随叶面积指数增加而增加，原因是                                                               
                                                                  。

在充满N₂与CO₂的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO₂充足。测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题。

（1）6～8 h间，容器内的CO₂含量               ，植株干重               。
（2）9～10 h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是            。
（3）10 h时植物细胞不再产生ATP的细胞器是            ，一段时间后测得容器中O₂含量为零，此时植物细胞合成ATP的场所是            。
（4）若在其他条件和上述操作都不变的前提下，8 h时将容器置于冰浴中，呼吸速率会            （变慢、不变、变快），原因是            。在图中绘出该变化后的光合作用速率曲线。

Ⅰ：（共7分，每空1分）下图一表示A．B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图二表示将A植物放在不同浓度CO₂环境条件下，A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。请分析回答：

（1）在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是      。
（2）如果以缺镁的全营养液培养A植物幼苗，则图一中的b点的移动方向是         。
（3）在c点时，叶绿体中ADP的移动方向是从           向            方向移动。
（4）e点与d点相比较，e点时叶肉细胞中C₃的含量     ； e点与f点相比较， e点时叶肉细胞中C₃的含量      。（填“高”、“低”或“基本一致”）
（5）根据上图分析，适当增加光照强度和二氧化碳浓度是增强光合作用的主要原理及措施，除此以外，请你提出在大棚栽培中提高农作物光合作用效率的其他原理或措施（至少两条）：________________________________________。
Ⅱ：（共15分）下图表示动物体内的代谢途径，A～Ｇ代表不同的物质，①～13代表生理过程，请据图回答下列问题：

（1）B、C、物质分别是______________和________________。
（2）⑦过程发生在____________中，试写出葡萄糖经③⑦过程生成D物质的化学反应式__________________________________，若D物质在人体内增多时，参与调节内环境稳态的主要物质是__________________。
（3）若图中的氨基酸是丙氨酸，则图中的F是________________。若图中的氨基酸是谷氨酸，E是丙氨酸，则11过程接受氨基的糖代谢的中间产物是_________________。
（4）为了研究食物蛋白中的氨基酸种类对动物的重要性，某学校的生物兴趣小组在保证其他营养物质供应的前提下，对小鼠进行了一些实验。请分析并回答：
①喂给小鼠足量的玉米蛋白，14天后小鼠死亡。经分析得知玉米蛋白缺少色氨酸和赖氨酸，这说明动物正常的生活不仅需要足够量的食物蛋白，而且食物蛋白中______________更为重要。
②为了研究色氨酸是否是小鼠的必需氨基酸，某同学的设计方案是：提供给小鼠只缺色氨酸的饲料，如果存活时间不长，就确认色氨酸为必需氨基酸。请你对该同学的方案进行评价_______________________________________。
如果请你参与该项活动，写出你设计的实验步骤：
a． ______________________________________________________________。
b． ____________________________________________________________。
c． ____________________________________________________________。

20世纪50年代，卡尔文及其同事发现了卡尔文循环，他因此获得了1961年诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在，一个密闭容器中，通过通气管向密闭容器中通入CO₂，通气管上柯一个开关，可以控制CO₂的供应，密闭容器周围有光源，通过控制电源开关可以摔制光照的有无。
（1）卡尔文向密闭容器中通入¹⁴CO₂，发现反应进行到5s时，¹⁴C出现在一种五碳化合物（C₅）和一种六碳糖（C₆）中。将反应时间缩短到0.5s时，¹⁴C出现在一种三碳化合物（C₃）中，这说明CO₂中C的转移路径是            。上述实验中卡尔文是通过控制         来探究CO₂中碳原子的转移路径。
（2）卡尔文通过改变实验条件来探究卡尔文循环中固定CO₂的化合物，这时他发现C₅
的含量快速升高，其改变的实验条件是            ，由此得出固定CO₂的物质是C₅。
（3）为了保持小球藻中的化合物停留在某一状态，号尔文将不同反应条件下的小球藻放入70℃的热酒精中，其目的是使                  ，导致化学反应停止，然后利用不同化合物在层析液中的溶解度不同，通过           法，分离出各种化合物。