高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

根据对光照强度需要的不同,可把植物分为适合在阳光充足的环境中生长的阳生植物和适合在荫蔽环境中生长的阴生植物。在一定范围内，阴生植物叶片的叶绿素含量随着荫蔽程度的增加而升高。某小组为探究哪种植物是阴生植物，以叶绿素含量为测定指标，用遮阳网设置了四种遮荫条件进行实验(其他条件均适宜)，结果如下表：

请回答：
(1)本实验需要提取叶绿素，研磨叶片时加入碳酸钙是为了防止______________。
(2)从实验结果判断，____________更可能是阴生植物。在一定程度的荫蔽条件下，该植物能有效地吸收光能用于光反应，光反应能为暗反应提供的物质有____________。若利用纸层析法分离该植物色素,滤纸上可获得四条色素带,由上到下分别为1、2、3、4,随着遮荫程度增加，3、4色素带宽度的比值变____________，表明____________含量相对增多，能更有效地吸收荫蔽环境中含量更多的波长较短的蓝紫光，从而适应环境,同时也说明了不仅光强,      也能影响植物的光合作用。
(3)该小组欲测定上述两种植物叶片在某一特定条件下的呼吸速率，并比较它们的差异，设计了简要的实验思路如下：将上述两种植物叶片分别置于密闭容器中，某一温度、在50％遮荫条件下，测定并比较两种植物叶片CO的释放量。
该实验思路有一处错误，请指出并给予改正：_______                              _________________。

请回答下列有关光合作用和呼吸作用的问题。
(1)下表为某同学探究影响植物光合作用因素所做的实验。据图表可知，探究的影响因素有_____________________________。要比较不同颜色的光对光合作用的影响，应选择的容器标号是_______________。

容器	植物	部位	光质	温度(℃)	O2增加量(mL/8小时)
1	天竺葵	叶	红	22	120
2	天竺葵	叶	黄	22	15
3	天竺葵	根	红	22	－10
4	紫罗兰	叶	红	22	80
5	紫罗兰	叶	黄	22	10

(2)图甲表示在光照充足、CO₂浓度适宜的条件下，温度对某植物的真正光合作用速率和呼吸作用速率的影响。图中实线表示光合作用速率，虚线表示呼吸作用速率。请据图回答下列问题。
分析图解可知，光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与________作用有关的酶对高温更为敏感。
光反应阶段产生的[H]和ATP用于暗反应中________过程。若昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度约是________；若温度均保持在20 ℃的条件下，长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，该植物能否正常生长？________。在温度为10 ℃的条件下，该植物叶肉细胞中产生ATP的场所有______________________。
(3)根据甲图，在乙图的坐标上画出植物在15～60 ℃范围内的净光合作用速率的变化曲线。

2010年5月1日，上海世博会正式开馆，美丽的场馆令人心驰神往。瑞士馆的造型是一个想象中未来世界的轮廓，顶部是一片青葱的植物。观众可在十分钟内乘坐环状缆车从底楼到顶楼。而法国馆以“感性城市”为主题，顶部也是一片绿色植物。屋顶的植物可以进行光合作用,对改善城市生态系统和生态农业工业化有重要意义。


（1）图甲中a 物质的形成过程中，位于叶绿体的类囊体膜上的     将光能转换成电能。   
（2）图乙表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速度与光照强度和温度的关系。在温度为10℃时，光照强度大于    千勒克司后，该植株光合速度不再随光照强度增加而增加。当温度为20℃时，光照强度由4千勒克司瞬时上升至12千勒克司，此刻该植株叶绿体内C₅化合物（RuBP）的含量将    。当温度为30℃、光照强度小于12千勒克司时，限制该植株光合速度的因素是       。
（3）图丙表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO₂释放量和O₂吸收量的关系图，在a、b、c、d四浓度中,最适合该植物器官储藏的氧浓度是    ；若细胞呼吸的底物是葡萄糖，则在氧浓度为b时，厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的消耗葡萄糖的量的    倍。
（4）丁图表示在适宜的条件下，一定时间内某无机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，土壤中该无机离子的浓度比根细胞中该无机离子的浓度　　（低、高），所以幼根表皮细胞是通过 　　方式吸收土壤中该无机离子。只依据“幼根相应部位积累量”变化的曲线不能确定幼根20～60mm部位对该无机离子的吸收量，理由是　　      　。

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：如右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疏导组织。
（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：                            。

1937年，植物生理学家希尔发现，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是一种可以接受氢的化合物，在氧化态时是蓝色，在还原态时是无色）。

为验证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：
（1）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）

	加入试剂	处理方法
试管1	①1% DCPIP 0．5ml  ②叶绿体悬浮液5ml	光照
试管2
试管3

第三步：一段时间后，各试管用离心机离心5分钟。
（2）可能的实验结果及相应的结论：
①观察结果：离心后试管1、试管2、试管3内上层清液的颜色依次是：         。
②实验结论：光合作用的条件是        。
（3）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        。
（4）在上述实验中，能使DCPIP变为无色的化合物是＿＿＿＿，在C4植物的叶绿体中，________（化合物）相当于DCPIP。C4植物较C3植物在光照强烈，干旱环境下仍能进行较强的光合作用是因为____________________________。

植物的生理活动受各种因素影响，某阳生C3植物光合作用如右图所示

（1）若适当降低温度，则Y点应向________移。若曲线表示阴生植物，则Y点应向________移。若横坐标为CO2浓度，曲线表示C4植物，则Y应_______移。
（2）某同学用该植物做水培实验，培养液完全标准配制，且在实验过程中及时补充。第一周长势正常，第二周出现缺素症状且越来越严重，试分析原因_____________。
第三周全株萎蔫，试分析原因_____________________________。
（3）该植物缺素症以缺N为最常见，如缺N则________（老叶/新叶）先出现缺素症状。

下列各图分别表示两个自变量对光合作用强度的影响情况，除各图中所示的因素外，其他环境因素均控制在最适范围。分析下列各图，回答相关问题：              
（1）甲图中b点的限制因素是                    。乙图中d点生成C₅的速率比c点         。（填“快”或“慢”）。丙图中P点的限制因素是                。
（2）从甲—丙图分析可以看出要想提高光合作用强度，必需控制环境因素在最适范围。但要想提高农作物产量，还必须要控制               ，以减少有机物的消耗，该代谢活动最常利用的是葡萄糖，请写出其化学反应式           ，该代谢活动的场所是                          。
（3）综合上述分析，要想提高大棚作物产量，应采取的主要措施是                  
                                 。

玉米是我国的一种重要粮食作物，人们常采取一些有效措施来提高玉米的产量。请回答：
（1）用¹⁴CO₂进行玉米的光合作用研究时发现，¹⁴C最先出现在         化合物上，随后出现在            化合物上，淀粉产生在                细胞内。若要通过增加光合作用面积来提高玉米产量，生产上常采用的措施是    。
（2）即使土壤中矿质营养丰富，但在非常潮湿的气候条件下，玉米上部叶片也容易出现矿质元素缺乏症，其主要原因是                                       。
（3）若将玉米和大豆间隔种植，可有效提高农作物产量。从氮素供应方面分析，好处是：                                                                  。

用高速离心法打破叶绿体膜后，类囊体薄膜和基质都释放出来。在缺二氧化碳的条件下，给予光照，然后再用离心法去掉类囊体薄膜。黑暗条件下，在去掉类囊体薄膜的基质中加入¹⁴CO₂，结果在基质中检出含¹⁴C的光合产物。在上述实验进行的同时，另备无类囊体薄膜的基质，在无任何光照的条件下，加入ATP、NADPH和¹⁴CO₂，结果也在这种基质中检出含¹⁴C的光合产物。请分析回答：
（1）上述两个实验中，前者给予光照后产生了                  等物质，在加入¹⁴CO₂后，先产生       物质，再产生含¹⁴C的光合产物。
（2）上述的另一无光照条件的实验中，无类囊体薄膜的基质在并无任何光照的情况下也能产生光合产物，这说明                                             。
在基质中加入ATP、NADPH等物质的作用是                        ，
如果不加入上述物质而只给予光照，反应将                 。
（3）上述整个实验证明了：①光照条件下，在类囊体薄膜中产生ATP、NADPH等物质；
②CO₂被还原成光合产物的过程不需要光。

下图甲是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度。该装置放在20℃环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2ml，毛细管内的水滴在位置X。30分钟后，针筒的容量需要调至0.6ml的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。据此实验回答下列问题：

（1）实验设计中为保证所有植物遗传性状的一致性，采用同一植株单细胞克隆获得植株，这样做的目的是                                      。
（2）以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是           mL/h。
（3）用这一方法测量光合作用速率，比实际的光合速率为低，原因是                              
                           .。
（4）假若将该植物的叶的下表皮涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，原因是              
                                         。
（5）某同学想探究影响光合作用的因素有哪些，他重新设计了两个相同的装置A和B，其中A装置实验时是在原实验的基础上增强了光照强度，重复上述实验，结果针筒的容量仍维持在0.6ml读数处。在B实验装置进行实验时，只将温度提升至30℃，重复上述实验，发现针筒容量需要调至0.8ml读数才能使水滴维持在X位置上。通过两个实验可以得出什么结论？                                  。
（6）若想知道该植物的实际光合作用速率，则还需测定出该植株的呼吸作用速率，若仍用该装置来进行操作，则需作哪些方面的改进？                         。
（7）某项研究所得实验结果如图乙所示，则Y₁、Y₂、Y₃的差异是由于        影响了光合作用的         过程所致。

某学习小组用黑藻进行光合作用实验，他们将黑藻浸在加有适宜培养液的大试管中（室温20℃），可观察到光下黑藻放出气泡。他们以日光灯作光源，移动日光灯使之与大试管的距离不同，结果如图1中曲线1，请回答：

（1）该实验研究的是______________（因素）对光合速率的影响，衡量光合速率的指标是_____________。
（2）该小组在室温10℃和30℃时分别进行了实验，结果如曲线2和3，D点的限制因素是__________________。
（3）该小组分离出黑藻中的叶绿体（图2为模式图）在适宜条件下培养，在b上发生的能量转换为___________________________，由b转移至C的物质主要是___________。
（4）将黑藻放在特定实验装置内，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：

①在一定范围内该绿色植物呼吸速率随温度升高而升高，其原因是_______________。
②若在昼夜不停的光照下，则该植物生长的最适宜温度是________，在35℃时，该植物每小时实际光合作用速率为________________________。（用CO₂吸收量表示）
③根据表中数据，在坐标图中绘出光合作用消耗CO₂的总量与温度之间关系的曲线。

小麦植株进行光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃。下图（一）为小麦叶肉细胞中的部分代谢示意图；图（二）是在CO₂浓度一定、环境温度为25℃、不同光照强度条件下测得的小麦叶片的光合作用强度。

请据图分析：
（1）当图（一）中细胞有d过程发生而没有e过程发生时，该细胞处于的生理状态是       
                                。若是d过程也不发生，则此时该细胞内进行的生理过程是（用化学方程式表示）                                                          
（2）在图（二）中B点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有                   。C点时，该植物的总光合速率为             mg/100cm²叶·小时。C点以后限制光合作用强度继续上升的环境因素是             。
（3）适当提高CO₂浓度时，C点将             （填“上移”、“下移”或“不动”）；当植物缺镁时，B点将             （“左移”或“右移”）。
（4）请在图乙中用虚线绘出环境温度为30℃时光合作用强度随光照强度变化的曲线。
（5）某同学以绿色植物叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，请帮助他提出一个探究的课题:                          。需要特别注意的是，该实验需要在             条件下进行。

I下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示高等动植物细胞的部分代谢过程，请据图回答问题：

（1）I阶段中生成NADPH的反应场所为____________，若产生l mol O₂，从理论上说则会生成________molNADPH。
（2）若该植株为高粱，则过程③中碳的转移途径为CO₂→______→ CO₂→______→(CH₂O)
（3）图中④和⑤过程物质进入细胞的方式分别是              和               。
（4）肝脏是人体非常重要的器官，I、Ⅱ过程生成的糖通过摄食进入肝细胞后，既可被氧化分解，也可通过⑥形成物质［A］____    ______（填名称）。
（5）当食用高糖类膳食后，还可发生⑦⑧过程，该过程需要肝细胞合成磷脂，磷脂参与方可生成［B］_____     _____ 运出肝脏，否则会形成脂肪肝。
II．下面的甲、乙两图反映了二氧化碳含量和光照强度对绿色植物光合作用的影响。请据图回答：

（1）对温室中的农作物施农家肥可以提高光能利用率，其原理符合上图中的图  。若要用豆科植物作为绿肥，可能显著增加土壤中              元素的含量。
（2）限制乙图曲线最终趋于平缓的外界因素主要是              （至少两项）。若乙图表示某植物在恒温30°C时光合速率与光照强度的关系，并且已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25°C和30°C，那么在原有条件不变的情况下，将温度调节到25°C，曲线中B点将向       移动，C点将向       移动。
（3）图中的D点时刻，小麦叶片维管束鞘细胞中能产生ATP的细胞器是           。
（4）乙图中a点与c点相比，C₃含量         （增多、减少或不变）

20世纪50年代，卡尔文及其同事发现了卡尔文偱环，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，通气管上有一个开关，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控制光照的有无。
（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（CH₂O）中。将反应时间缩短到0.5 s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偱环中固定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C_5。
（3）为了保持小球藻中的化合物停留在某一状态，卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70℃的水浴中处理，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。
（4）科研人员对水稻进行了产量与播种量关系的研究，结果如下表：

播种量（kg·hm^2）	30	60	90	120	150	180	210
产量（kg·hm^2）	4500	5500	6500	7500	7300	6500	5000

①根据表格数据分析，要获得最高的水稻产量，在播种时应该做到                        。
②从影响光合作用效率的外界因素分析，播种量大于120 kg·hm²时水稻产量下降的原因有                                                         。(写出其中两点)

下图图一表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和有氧呼吸的过程，其中a、b为光合作用的原料，①—④表示相关过程。图二表示光照强度对植物光合作用的影响。请据图回答：

(1)   图一中b代表的物质名称是______________。②过程进行的场所是______________。①过程中产生的NADPH的中文名称是________________，在③过程中的作用是______________________。
(2)   图一中④过程中的中间产物是___________，其在细胞中被完全利用至少经过_______________层磷脂分子。
(3)   如果在图二的乙点突然停止光照，叶绿体内C₅化合物的含量将___________。乙至丙段限制光合作用的主要因素是___________。
II．食虫植物猪笼草的分泌液能将昆虫消化为自己的养料来源，请回答有关问题：
(1)   组成昆虫身体的含量最多的有机物是___________，分泌液能消化昆虫，说明分泌液中可能含有__________。
(2)   如果让你设计实验来证明消化液中消化昆虫的物质的本质，你认为其实验原理应为_________________。
(3)   如果其分泌液中的某种主要物质由3条肽链，N个氨基酸组成，则下列关于此物质的说法正确的是（   ）

A．形成该蛋白质时产生了N个水分子

B．该蛋白质至少含有N个肽键

C．该蛋白质至少含有3个游离的羧基

D．合成该蛋白质至少需要20种氨基酸