高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

染料二氯靛酚钠（DCPIP）的氧化态呈蓝紫色，被还原时可逐步呈现粉红色至无色。将纯净新鲜的叶绿体平均分成甲、乙2份，分别加入等量适量的0.35mol/LNaCl溶液和0.035mol/LNaCl溶液，摇匀制成悬液甲液和乙液。进行下列实验：

①取干净的试管4支，编成1、2、3、4号，在黑暗处按下图所示分别加入等量适量的悬液或试剂：
②将四支试管置于光照强度相同且适宜的光源下，再向每支试管中加入2滴蓝紫色的二氯靛酚钠溶液，摇匀，观察。
③实验现象、结果：1号试管产生气泡，溶液由蓝紫色逐渐变成粉红色，最终呈无色；其余三支试管无气泡，溶液均呈蓝紫色。回答问题：
（1）分析实验现象与结果：
① 1号试管气泡中的气体成分是__________________________。
② 2号试管没有气体产生，原因是________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③ 1号试管蓝紫色消失的原因是：________________________________________________
______________________________________________________________________________。
（2）该实验的实验原理：
①染料二氯靛酚钠（DCPIP）的氧化态呈蓝紫色，被还原时可逐步呈现粉红色至无色，可作为 __________________________________________________________________________；
②___________________________________________________________________________；
③____________________________________________________________________________。

将长势良好的一株植物置于密闭无色透明玻璃罩内，并置于室外培养。用CO₂测定仪测定玻璃罩内CO₂浓度一天的变化情况，绘成图甲所示曲线。图乙表示该植株处于光照下的叶肉细胞，m和n分别表示全部进行光合作用的细胞中线粒体放出CO₂的量和叶绿体吸收CO₂的量。回答下列问题：（不考虑无氧呼吸以及一天内植株生长对细胞呼吸和光合作用的影响）

（1）如图乙所示，在氧气不足条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会______。若光照突然停止而其它条件不变，则短时间内，叶绿体中三碳化合物（C₃）合成速率的变化是__________（增大、不变、减小）。
（2）如图甲所示，BC段较AB段CO₂浓度增加速率减慢的原因是________________________。从16时到18时，叶绿体内ATP合成速率的变化是__________。若D点和E点所对应时刻的温度相同，则D点时的光照强度_______（大于、等于、小于）E点时的光照强度。
（3）若玻璃罩内植株所有进行光合作用的细胞的光合作用强度相同，图乙示该植株一个进行光合作用的细胞，那么，当在图甲中D点时，图乙中m ____ n。（大于、等于、小于）

I．下图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中的CO₂浓度的关系，ce段是增大了光照强度后测得的曲线。请回答：

（1）影响图中曲线ab段和bc段叶片光合作用强度的主要环境因素分别是＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
（2）如在e点后再次增大光照强度，则曲线能否持续上升？＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）为提高农作物的产量，除提高光合作用效率外，还需提高作物的抗寒抗逆性。研究发现在某些深海鱼中存在抗冻蛋白基因afp，对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值，通过基因工程可以将抗冻蛋白基因afp导入植物细胞从而提高抗寒能力。该基因工程的核心步骤是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，利用＿＿＿＿＿技术可以获得大量目的基因。将目的基因导入植物细胞最常采用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
II．下表是某研究学习小组调查土壤中螨虫、姒妇和线虫与某化工厂重金属铬污染的相关性结果，请根据表中信息回答：

采样位点距化工厂的距离（km）	0.01	1	10	30（远郊农用）
铬浓度（mg/kg）	0.25	0.21	0.12	0.08
螨虫密度（个/m^2）	16480	2265	1047	1069
鼠妇密度（个/m^2）	43	687	2012	2687
线虫密度（个/m^2）	36	750	1980	2490

  （1）土壤中动物密度调查一般不能采用标志重捕法，常采用取样器采集土样计算土壤动物的数量。理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）螨虫密度通常可作为土壤铬污染的指标，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）铬污染会降低土壤动物类群数和个体总数，但各种土壤动物在数量上有明显的差异，其原因是不同的土壤动物具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。过度的铬污染会使土壤丧失生产能力，原因是：当外来干扰超过生态系统的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，会导致系统稳定性（稳态）的破坏，甚至会引发系统的崩溃。

某科研小组利用下图所示装置对某种农作物的部分代谢过程进行研究(其中溶液可为植物提供)，请据图回答下列问题。
 
(1)为确保植物从培养液中能较长时期正常吸收水分和无机盐，实验过程中应适时向培养液中＿＿＿＿＿＿＿＿＿并且＿＿＿。若将完全培养液换成缺镁的培养液，则该植株的新叶可从＿＿＿处获得所需镁元素。
(2)若将装置中的1％溶液换成等量的1％NaOH溶液，则在开始的短暂时间内，植物叶绿体中相对含量的变化趋势是＿＿＿。
(3)显微镜下观察该植物叶的横切片，发现其维管束鞘细胞内含有叶绿体，若用同位素标记装置中的溶液，则在光合作用过程中首先出现在＿＿＿化合物中。
(4)科研小组将该农作物移栽到大田中建立起一个农田生态系统后，研究发现其叶面积
指数(叶面积指数是指单位土地面积上植物叶面积的数量，叶面积指数越大，表示植物叶片
交错程度越大)与光合作用实际量、干物质量(有机物积累量)之间的关系如下图。

①图中阴影部分的变化趋势说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②叶面积指数达到＿＿＿以后，植物的光能利用率不再增加，原因是部分叶片的光合作用受到限制，其主要的限制因素是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
③合理密植可以提高农作物单位面积的产量，据图推知种植该农作物时选择叶面积指数为＿＿＿左右比较合理。

光合作用是绿色植物的一种重要的生理活动，请回答有关光合作用的一组问题：

(1)1883年，德国科学家恩格尔曼利用一种丝状绿藻(具有呈螺旋状的叶绿体)研究光对光合作用的效应。他将该种丝状绿藻放在一张载有好氧细菌悬浮液的玻片上，观察细菌在不同光照下的分布情况，结果如图1所示，据图回答下列有关问题：
①B条件下细菌的分布情况是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②恩格尔曼进行C条件下的实验，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③若使用水草、台灯、颜色滤光片及实验室常备的物品来设计一个实验装置，定量验证恩格尔曼所得的结论是否正确，实验中你将采集的数据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)图2的I处放一盆正常生长的绿色植物，Ⅱ处为一U型管，Ⅲ处放一只健康的小白鼠，V处能使装置中的空气以一定速度按箭头方向流动。根据装置图分析回答问题。

①开关a打开，b、c关闭，如果不给光照，装置内空气中＿＿＿＿(物质)含量增加。
②开关a关闭，b、c打开，给予光照后，I中植物叶肉细胞的C₃和C₅含量变化依次＿＿＿＿＿＿＿＿。
③在题②的条件下，I中植物刚开始产生O₂较多，但随时间延长，O₂产生量越来越少，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

下图表示碳元素在无机环境和生物群落中的循环利用。请据图回答：

（1）若图中的X为降低血糖浓度的激素，其作用是促进图中的      过程。（用字母表示）
（2）b过程的发生需要光反应提供            。g过程主要发生在人体的        细胞中。
（3）在生态系统组成成分中，能发生e过程的有            。
（4）在自然生态系统中，植物通过             的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相同。然而，人类大量燃烧化学燃料形成         ，导致气温升高，对人类和其他生物的生存构成威胁，因而我们倡导低碳生活。

图一表示高等植物叶肉细胞内的A、B两项生理过程及其关系图解，①～⑦代表物质，a～h表示生理过程，Ⅰ～Ⅲ代表B生理过程中的各个阶段。图二表示鸭茅(一种绿色植物，幼叶成蜷曲状)相对光合速率(％)与叶龄的关系。请据图分析回答：

(1)图一A生理过程发生的能量变化是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)图一8生理过程共分为三个阶段，能在细胞质基质中进行的是＿＿＿＿＿＿阶段，产生能量最多的阶段是＿＿＿＿＿＿。
(3)图一中⑥和⑦代表的物质依次是＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
(4)图二中B点的含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，CD段相对光合速率明显下降的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(5)在其它条件适宜，而光照强度恰为光补偿点时，单位时间内a～h生理过程中速率相等的有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 

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）。

光 叶绿体

   DCPIP（蓝色）+ H₂O———→ DCPIP—H₂（无色）+ O₂

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：离心后三支试管内上层清液的颜色分别是＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。
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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

下图Ⅰ中放一盆正常生长的绿色植物，Ⅱ处为一U型管，Ⅲ处放一只健康的小白鼠，Ⅵ处为一定浓速度的NaOH溶液，V使装置中的空气以一定速度按箭头方向流动，在适宜的温度下进行以下实验。据图分析回答：

⑴开关①打开，②③关闭，如果不给光照，装置内空气中＿＿＿＿＿（物质）含量增加。
⑵与⑴相同条件，给装置Ⅰ中的植物适量的含¹⁸O标记的水、无机盐，同时给予适宜光照，一段时间后，B处的＿＿＿＿＿（物质）多于D处。小鼠体内含¹⁸O的物质是＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
⑶开关①关闭，②③打开，同样光照条件下，Ⅰ中生物叶肉细胞的C₃含量＿＿＿＿＿；C处液面＿＿＿＿＿。（上升、下降）
⑷在⑶中条件下，Ⅰ中生物刚开始产生O₂较多，但随时间延长，O₂产生量越来越少，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。一段时间后，Ⅲ中的小白鼠体内＿＿＿＿＿（物质）将会略有积累。
⑸由此实验可知影响光合作用的外界因素有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿(至少写出两种)。

Ⅰ.甲图表示夏季晴朗无云的某天，温室中某种植物二氧化碳吸收和释放速率变化曲线，请据图回答问题：

（1）在24小时内，植物光合作用强度和呼吸作用强度相等的是_________点所对应时刻。
（2）在24小时内，植物内积累有机物速度最快的是__________点所对应时刻。
（3）在一天内，植物积累有机物量等于__________。（用图形面积表示，如S_OABC）
（4）在一天中，叶肉细胞叶绿体中C₅含量最高的是图中的__________点所对应的时刻。此时，如果采取___________________措施，既可提高光合产量，又可降低C₅含量。分别于E、G两点对应的时刻，取该植物相同部位的叶片制切片，经碘液染色，观察叶肉细胞的颜色。上述操作的缺陷是____________________。经改进，实验结果是E点比G点颜色__________（深、浅）。
Ⅱ.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乙图所示。对照实验是在30℃时进行的。请回答：（注：每一项温度处理的光合作用和呼吸作用速率，以与30℃时的数据比较所得的百分率表达。）
（1）当温度超过     ℃后，植物B的呼吸作用就会受抑制；这两种植物中，最可能原产于热带地区的是       。
（2）对A、B植物而言，光合作用对高温较为敏感，支持这一观点的实验证据是       。
（3）在其他条件不变的情况下，当气温由40℃升至45℃的过程中，植物B的叶绿体中ATP的合成速率      （选填“加快”、“不变”或“降低”）。

(11分)下图Ⅰ中放一盆正常生长的大豆，Ⅱ处为一U型管，Ⅲ处放一只健康的小白鼠，V使装置中的空气以一定速度按箭头方向流动。根据装置图分析回答问题。

（1）开关①打开，②③关闭，如果不给光照，装置内空气中        （物质）含量增加。
（2）与⑴相同条件，给装置Ⅰ中的植物适量的水、矿质元素，同时给以适宜光照，一段时间后，B、D两处的成分差别是                       。
（3）开关①关闭，②③打开，同样光照条件下，Ⅰ中生物叶肉细胞的C₃含量      ；C处液面       。（上升、下降）
（4）在⑶中条件下，Ⅰ中生物刚开始产生O₂较多，但随时间延长，O₂产生量越来越少，原因是                 。一段时间后，Ⅲ中的小白鼠体内     （填物质的名称）将会略有积累。
（5）假若装置Ⅰ中的该植物数量足以满足实验要求，且Ⅲ中的小白鼠可以通过某通道进入Ⅰ室中。现向装置中充入一定量的¹⁵N₂，一段时间后，从小白鼠的尿液中检测到了¹⁵N，则含¹⁵N的物质进入小白鼠体内之前，其转化路径是：¹⁵N→                ，涉及的生物有：             。在小白鼠体内，经消化吸收后，其最短转化的路径是：先经       作用，形成的产物在        （填器官的名称）中转化为          ，最终由肾脏排出。

图1是某植物叶肉细胞的结构示意图，图2表示该植物在不同光强度下光合作用速率(用C0₂吸收速率表示)的变化。请据图回答：

(1)光合作用过程发生在图1的＿＿＿＿(填序号)结构中。
(2)将图l细胞浸润在＿＿＿＿(填“大于”或“小于”或“等于”)细胞液浓度的溶液中，该细胞将会出现质壁分离现象。
(3)图2中，影响曲线AB段光合作用速率的环境因素主要是＿＿＿＿，而限制曲线BC段光合作用速率的环境因素可能有＿＿＿＿（写一种即可）。
(4)如果植物白天始终处于图2中A点状态，则在较长时间内该植物＿＿＿＿ (填“能”或“不能”)正常生长。
(5)如果在图2中B点时，突然停止光照，则细胞内C₃会＿＿＿＿（填“增加”、“减少”或“不变”）。

(15分)小麦是我国重要的粮食作物。小麦种子从萌发到幼苗形成再到发育成为成熟植株，在分子、细胞、个体水平上均发生了一系列变化。对小麦的结构及生理过程的研究有利于指导农业生产、提高粮食产量。请回答下列有关问题：
(1)为了研究小麦体细胞中染色体的形态，应选择根尖分生区处于有丝分裂    期的细胞进行观察，找到分生区的依据是                       。
(2)图甲为小麦叶肉细胞中的一种生物膜及其所完成的一个生化反应。①、②和③三种物质中可用双缩脲试剂鉴定的是[   ]       。该生物膜上还能产生ATP，该处产生的ATP的
作用是                。

(3)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℃。图乙是在浓度一定、环境温度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：
①A点时，该植物叶肉细胞产生ATP的场所是                 。C点时，该植物的总光合速率为        叶·小时(用吸收量表示)。C点以后限制光合作用强度继续上升的环境因素是。依此原理，在农业生产中。可采用                          
具体措施提高小麦产量。
②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。

(4)科学家研究发现紫外光能够抑制植物生长，原因是紫外光增强植物体内吲哚乙酸氧化酶的活性，促进生长素氧化为3-亚甲基氧代吲哚，而后者没有促进细胞伸长的作用。请自选实验用具完成以下实验以验证紫外光抑制植物生长与生长素的氧化有关。
实验步骤：
第一步：取生长状况及高度均相同的小麦幼苗若干，平均分成两组。
第二步：对照组                               ；实验组                                             。
第三步：观察两组幼苗的高度并                                   。
预测实验结果：                                。

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）。
（4）为了探究不同条件对该植物光合作用速率的影响，做了如下实验：用8株有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中二氧化碳含量的变化。实验结果统计如下表，请分析回答下列问题：

编号	1	2	3	4	5	6	7	8
温度（℃）	10	10	20	20	30	30	40	40
光照强度（LX）	1000	0	1000	0	1000	0	1000	0
开始时CO2量（单位）	5.	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
12h后CO2量（单位）	4.5	5.1	3.5	5.4	1.9	5.9	2.0	5.8

 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   。在实验前后二氧化碳含量的变化值表示            。

下图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO₂浓度的变化。乙图曲线a表示某种植物在20℃、CO₂浓度为0.03％的环境中随着光强度的变化光合作用合成量的变化；在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b的变化。请分析回答。

（1）甲图中，一昼夜中CO₂浓度最高和最低的时间点分别是a时和b时，在这两个时间点植物光合作用强度___________（填大于、等于或小于）呼吸作用强度。
（2）分析乙图在B点时改变的某种条件可能是（列举两种情况即可）：
可能的条件①______________________________________________________。
理由：______________________________________________________。
可能的条件②______________________________________________________。
理由：______________________________________________________。
（3）乙图中A点与B点相比较，A点时叶绿体中NADPH的含量_______（填“多”或“少”）。（4）乙图如果在A点时温度分别降低10℃，则曲线有何变化？请在丙图中表示出来。
（5）植物较长时间在黑暗中生长，叶子很小，呈黄色或黄白色，即“黄化现象”。有人做了如下实验：将花菜豆幼苗在暗处放置了7～8天，使之黄化后，每天给予如下光照，比较其恢复正常形态的情况，结果如下：

光强	照光时间	结  果
2008lx (弱光)	0.5h	无论光照时间的长短,都逐渐恢复正常形态。光照4小时和12小时后，形成很多叶绿素
2 h
4 h
12 h
4000lx (强光)	1 min	光照10分钟和30分钟时，恢复正常形态的程度与上述光照4小时和12小时差不多，但是不能形成叶绿素。延长光照时间后叶绿素逐渐合成
4 min
10 min
30 min

根据上述实验，回答下列问题：
①较长时间在黑暗中生长的植物叶片呈黄色或黄白色,原因是                  。
②由此进一步推出，植物的光合作用是否是影响叶绿素合成的关键因素？_________,
③据测定，花菜豆苗在黑暗中每小时释放出44mg的CO₂，而在光照充足的条件下，每小时释放出32mg的O₂，则该植物每小时实际产生的O₂量为____________mg。