高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

某科学研究小组以某植物的成熟绿叶组织为实验材料，进行有关光合作用的研究。

（1）取该植物成熟绿叶组织中叶肉细胞10g，将其中的叶绿体和线粒体提取并分离，再进行实验研究。
1）在提取并分离叶肉细胞中的叶绿体和线粒体实验过程中，首先须将10g叶肉细胞置于含________的酶解液中，待酶解液转________色后再进行离心分离。
2）在离体条件下分别测定其光合作用中CO₂的吸收量（图1-A）和呼吸作用中CO₂的释放量（图1-B）。假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在温度为30℃，光照强度为8000勒克斯下照光10h后，再移到温度也为30℃的暗处，此10克叶肉组织24h能积累的葡萄糖是_______ μg；如果其他条件不变，，仅将黑暗条件下的温度调整为平均为15℃，则能积累葡萄糖是_______ μg，此实验的研究结果对农业生产实践的启示是__________。（保留二位小数）
（2）将该植物成熟绿叶组织放在密封透明的小室内给以适宜光照，在不同CO₂浓度下测定光合作用效率。图2为光合作用增长率随CO₂浓度升高的变化的情况，A至E是曲线上的点，请分析回答：
1）图2中光合作用增长率最大的是_____段。
2）请在该图上添加光合作用速率随CO₂浓度变化的趋势图。

3）据图2分析，光合速率最快的是______点所对应的值，此时若要想进一步提高光合速率，可采取的有效措施有___________________；__________________。（列举两点）

某课外活动小组的同学将取自同一水域同一深度的水装入两只500ml的透明玻璃瓶中，密封，再将其中一只用黑布包裹，使其不透光，制成“黑瓶”，另一只不做处理，作为“白瓶”；将黑、白瓶同时放入2m深的水层中，1小时后取出，测定黑白瓶中O₂含量的变化值，结果如下：

	实验前 O2含量	实验后 O2含量
黑瓶	10mg	8mg
白瓶	10mg	14mg

 
（1）白瓶中能进行光合作用的生物是（  ），黑瓶中能进行呼吸作用的生物有（  ）
A．浮游植物       B．浮游动物         C．细菌       D．病毒
（2）该实验瓶生物在2m深的水层时的实际光合作用效率（用O₂的变化值表示）是（  ）
A．8mg∕小时.升                      B．12mg∕小时.升
C．6mg∕小时.升                      D．4mg∕小时.升
（3）在冬季，制备多个上述黑瓶，将黑瓶置于不同深度的水层中，1小时后测得各黑瓶中O₂的变化值如下图所示:

	0

 

此结果说明：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，引起这种变化的主要原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 
（4）在夏季制备多个上述白瓶，将白瓶分别置于不同的水层中，1小时后测得各白瓶中O₂的变化值，结果如下表所示：

水深（m）	0	5	10	15	20	25	30
氧气变化值（mg）	+10	+6	0	-10	-18	-20	-21

 
由上表可知：白瓶光合作用强度和呼吸作用强度相等的水深是＿＿＿m，此实验能否证明光照强度减弱，光合作用强度减弱？＿＿＿为什么？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

用图中A试管和B试管在不同光照强度下敞开口培养小球藻，A试管用完全培养液，B试管用缺镁的培养液，两试管中小球藻产生氧气量的结果如右坐标图，分别用相对应的E、F两曲线表示。据图回答：
 
(1)P点表示的生物学意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)C点产生的净氧量为零，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)当光照强度小于D时，限制B试管光合作用强度的主要因素是＿＿＿＿＿＿＿＿。
(4)造成A、B两试管净氧量差异的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

右下图表示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。据图回答：

（1）写出光合作用的总反应式_______________________________________
（2）比较A、B植物呼吸作用，其中呼吸作用较强的是     　　植物。当二氧化碳净吸收为0时，植物细胞中可以产生ATP的场所有   　    。
（3）当光照强度达到Z点后，限制A植物光合作用的因素主要是__________________ (答出两点)。如果在图中M点突然停止光照，短期内由于________　　____（限制因素）使叶绿体内C₃化合物的含量会发生变化。
（4）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）。
（5）在光照强度为Z时，A植物光合作用产生的葡萄糖为　  　mg／（m²h）。（保留两位小数）
（6）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。

CO₂含量和光照强度对菜豆幼苗光合作用的综合影响如图一所示(图中CO₂补偿点是指植物光合作用过程中吸收的CO₂量等于呼吸作用过程中放出的CO₂量时的外界CO₂浓度)。

为了验证CO₂补偿点与光照强度的关系，请用所给的实验材料及装置(如图二)和可调光强度的白炽灯、暗培养箱，完成实验步骤和预测实验结果，并依据预期的实验结果得出相应结论。(实验过程中温度等条件适宜，光照强度对呼吸作用的影响、物理因素对实验的影响以及无氧呼吸忽略不计。假定菜豆光合作用产物和呼吸作用消耗的有机物均为糖类)
(1)实验步骤和预测结果：
①将图二装置放在暗培养箱中培养一段时间，预测液滴向左移动。记录下单位时间左移的距离(mm·h)。
②将该实验装置放在＿＿lx的光照下(一段时间)。
预测：液滴移动变慢至停止。
③＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
预测：液滴逐渐向右移动，记录下单位时间右移的距离(mm·h)为。
④＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
预测：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)分别对上述预测的实验结果进行分析：
①菜豆幼苗在暗培养箱中，＿＿＿＿＿＿＿＿，而放出的CO₂溶于缓冲液中，造成密闭玻璃钟罩的＿＿＿＿＿＿＿＿，导致液滴向左移动。
②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，这样，密闭钟罩内气压不变，最后导致液滴停止移动。
③、④分别在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)结论：光照强度越大，CO₂补偿点越＿＿。

随着全球气候变暖，我国西北部的某些地区年平均降水量越来越少，土地越来越干旱，农作物的产量不断下降，有时甚至颗粒无收。
（1）干旱将直接导致农作物光合作用速率下降，主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）在干旱的环境中，农作物的根系不能从土壤中吸水，这是由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（3）有实验表明，为农作物外施适宜浓度的某种植物激素溶液能提高农作物的抗旱能力，这种激素最可能是＿＿＿＿。

A．生长素

B．赤霉素

C．细胞分裂素

D．脱落酸

（4）选育抗旱品种是提高农作物抗旱性的基本措施。研究人员通过诱变育种得到一种玉米突变体，经过反复实验，确定该突变体有一细胞核基因能显著提高玉米的抗旱能力。有人计划利用此基因来改造已有的高产但不耐干旱的玉米品种，使其适宜在干旱地区种植，可采用的育种方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。如果要利用该基因去改造烟草，那么应采用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（5）有的地区极其干旱，已经不适合人类居住。村民迁出后，弃耕的农田随着时间推移，一般地说，生态系统的自动调节能力将＿＿＿＿。

某同学做了一个用以测定光照强度与生态系统稳定性关系的实验。将若干小球藻、水草及小鱼各一份（完全相同）放入甲、乙两个等同的盛有河水的玻璃缸内，使之处于气密状态，对乙缸进行遮光处理。甲缸处于相同的温度的暗室中，并从距玻璃缸0．3m处用不同功率的灯泡分别给予光照1h。期间用仪器记录了容器内氧气浓度的变化（浓度单位是g／m³），结果如下表。
实验结果记录表   

	15W	20W	25W	30W	35W	40W	45W
甲缸	-6	-4	-2	0	+2	+5	+10
乙缸	-10	-10	-10	-10	-10	-10	-10

（1）甲生态缸在光照25W时光合作用产生的总氧气量是＿＿＿g/m³。
（2）光照强度至少大于＿＿＿W时，才能维持甲缸生态系统处于相对稳定状态。
（3）光合作用中产生的氧气来自＿＿＿ ，除光照强度外，影响生态缸中绿色植物氧气产生的速率，还有水体中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等非生物因素。
（4）仅根据上表数据，能否计算出一定光照条件下，生态缸中绿色植物向水体释放的氧气量＿＿＿（能、否），原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

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兴能利用率，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）

右图表示气孔运动机理。请据图回答：

（1）保卫细胞与叶表皮细胞在结构和生理上最主要的区别是             ，图中ATP由     作用和     作用产生。
（2）随着光合作用的进行，保卫细胞内CO₂浓度①    ，pH②    ，引起细胞中糖、有机酸、离子增加，细胞液渗透压③         。（填“上升”“下降”或“不变”）
（3）保卫细胞吸水膨胀到一定程度时水分出入平衡，制约其继续吸水的结构是            。
（4）将鸭跖草叶片放入0．3g/mL的蔗糖溶液中，气孔会         ；将其放在pH=7的溶液中（此pH有利于增高淀粉酶活性），气孔会      。
（5）气孔在白天开放的生理意义是                。

甲、乙、丙、丁表示某绿色植物新陈代谢过程中的有关变化。请据图分析回答：

（1）据图甲分析，葡萄糖经①⑨过程生成酒精而不是乳酸的原因是                
                          。⑥过程的名称是                    。
（2）若乙表示小麦种子萌发过程中的相关代谢变化，当其处在A→B阶段时，请写出此时细胞呼吸作用的反应式。                                                        
                                                                          。
（3）丙图是在丁图m点的条件下测得的曲线，限制丙图C点后光合作用速率增加的主要环境因素是                                        。（至少2点）。丙图两曲线的差异是由植物本身的           决定的。
（4）丁图是在丙图C点的条件下测得的曲线，丁图中两曲线后段呈下降趋势的原因是                                                。
（5）试提出农业生产中充分利用光能的一种措施：           。
（6）科学家通过对绿色植物的研究得到：绿色植物光合作用利用的CO₂来自于外界与呼吸作用两方面。丙图所示阳生植物C点对应的光照强度下每小时光合作用制造的葡萄糖为         u mol。

某转基因作物有很强的光合作用强度。有几个高中学生选择“测试该转基因作物光合强度”作为研究课题，设计了如下装置，做好前期的相关准备，如：开关的设置等。请你利用下列装置完成光合作用强度的测试实验，并据图回答：

理科综合试卷第13页（共　页）

（1）实验步骤
1）先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤是：
① 实验开始时，分别记录甲、乙两装置红墨水滴的起始刻度。
②                                                           ；
③                                                           ；
④ 30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。
2）测定植物的净光合作用强度（净光合作用量是指一段时间内植物体内发生光合作用的总量减去呼吸作用的量）。方法步骤是：
① 实验开始时，分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的起始刻度。
②                                                           ；
③                                                           ；
④ 30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。
3）实验操作30分钟后，记录甲装置红墨水滴移动情况：

实验目的	装置	实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定生物呼吸作用	甲装置	（填左或右移）1.5厘米
乙装置	左移0.5厘米
测定植物净光合作用	甲装置	（填左或右移）4.5厘米
乙装置	左移0.5厘米

（2）实验分析：假设红墨水滴每移动1cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1g。那么该植物的呼吸作用速率是      g/小时。若给予15小时光照，一昼夜葡萄糖的积累量是        g。（不考虑昼夜温差影响）
（3）分析上表中乙装置红墨水左移的原因                                         。
（4）根据题意以及你对转基因生物的了解，评价转基因生物与人类的关系             
                                                                              。

用某种大小相似的农作物绿色叶片，分组进行实验：已知叶片实验前的重量，在不同温度下分别暗处理１小时，测其重量变化；立刻再光照１小时（光强度相同），再测其重量变化。得到如下结果：

请回答问题：
（1）假如叶片的重量变化都是光合作用所合成的有机物的量，请根据表中所测数据情况在下边的坐标图中画出光合作用实际合成有机物量的曲线。

（2）从上面所画的坐标曲线可以看出，在相同光照强度下，温度从27℃升到30℃的过程中，光合作用强度     。但超过29℃后的一定温度范围内，光合作用强度增加的幅度         ，可能影响的外界因素有          等。
（3）有人认为在相同日温（较适宜）下，夜温低于0℃或高于20℃时，绿叶蔬菜的产量都不理想。请你设计实验，探究日温在29℃夜温控制在多少度范围时，人工大棚中种植绿叶蔬菜，收获的绿叶蔬菜产量较高（怎样控制温度不作要求）。
①该实验的自变量是                                                    。
②实验的方法步骤：
第一步：取同种的、枝叶数量、大小、重量和健康状况等相同（或相近）的绿叶蔬菜幼苗若干，均分5组；
第二步：将5组绿叶蔬菜幼苗种植在相同土质中，日温控制在29℃，夜温分别控制在
                          ，光照强度及光照时间、水肥管理等条件完全相同；
第三步：                                                          。
③结果分析：                                                       。

右图表示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，据图回答：

  （1）比较A、B植物呼吸作用，较强的是         植物，

当光照强度为0时，植物细胞中可以产生ATP的细
胞塞是           。
（2）当光照强度达到Z点后，限制A植物光合作用的因素
主要是          （答出两点）
如果在图中M点突然停止光照，短期内叶绿体内C₃化合
物的含量将会           。
（3）当平均光照强度在X和Y之间（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），B植物一昼夜中有机物积累量的变化是               （减少或增加）
（4）某同学想探究温度对A植物光合作用的影响，则应选择图中           点对应的光照强度，在该实验中，自变量是            ，观察测量因变量的指标是     。

回答下列问题。

Ⅰ某科研组对密闭大棚内番茄
的光合作用与呼吸作用进行了研究。绘出了单株番茄光合作用强度与种植密度的关系图（甲）和M点对应情况下的大棚内一天中的CO₂含量的变化图（乙）。用红外测量仪在恒温不同光照下测得右表数据（实际光合量用葡萄糖表示）和植株呼吸作用释放CO₂为0.6umol/h。请回答：

外界CO2浓度(umol/h） 实际光合量(umol/h）	1.2	2.4	3.6	4.8
光照强度	1klx	0.1	0.1	0.1	0.1
2klx	0.27	0.44	0.61	0.78

（1）从以上研究可知，影响该植物光合作用的因素有__________________；番茄植株分别在图中N、B、F时，限制其光合作用强度的主要外界因素中，共同的因素是_____________。
（2）在图乙中DE段时，植株叶肉细胞中产生［H］和ATP的场所是__________________________，该段曲线形成的直接原因是_______________________。
（3）若给大棚中的番茄植株一定量的¹⁴CO₂，则在适宜光照下，¹⁴C首先会出现在番茄植株叶片的________________细胞中的___________化合物中。
（4）当光照强度为1klx时，番茄植株的实际光合量都为0.1umol/h，这与图乙中__________点对应的光合作用情况类似。
（5）在一定浓度范围内植物对CO₂的转换率（单位时间内植物吸收的CO₂与外界CO₂浓度的比）为定值。光照强度为2klx实际光合量为0.27umol/h时,植物对CO₂的转换率为___________。
Ⅱ 苯丙酮尿症（简称）患者的血液中苯丙酮酸含量超标。为了检测新生儿的血液中苯丙酮酸是否超标，请你根据所提供的实验材料和用具，完成下列实验。
（1）实验原理：枯草杆菌在含有其生长抑制剂的培养基上不能正常生长。若用滤纸吸取患儿血液干燥成血斑，将带有血斑的滤纸覆盖于含有枯草杆菌生长抑制剂的培养基上，因苯丙酮酸含量超标，枯草杆菌生长抑制剂被分解，枯草杆菌可正常生长。
（2）材料用具：带有待测新生儿血液血斑的滤纸甲，带有健康新生儿血液血斑的滤纸乙、枯草杆菌菌种、枯草杆菌生长抑制剂、相同的培养基、接种环、培养箱等。
（3）实验步骤：
①分别向相同的细菌基本培养基A、B中加入__________________________________；
②分别在A、B培养基上接种枯草杆菌菌种；
③将滤纸甲覆盖于A培养基上，将滤纸乙覆盖于B培养基上；
④将A、B培养基放在_________________________中培养一段时间后，观察比较两培养基上枯草杆菌的生长情况。
（4）实验分析：高
① 滤纸乙覆盖于B培养基上的实验作用是________________。
②在配制培养基时，从枯草杆菌的代谢类型上看，应注意添加_____________类碳源；若在配制细菌培养基时加入了伊红和美蓝，则该培养基的用途是____________________。

(12分)假定在30^oC和适当的CO₂浓度条件下,将某植物的叶片在不同光照强度下处理，测定其光合作用速率，结果如下表。

光照强度 (千勒克司)	C02吸收量 (C02mg／100cm^2 叶·小时)
O	一4
1.0	—2
2.O	O
3.0	2
4.O	4
5.0	6
6.O	8
7.O	10
8.0	12
9.0	12

 (1)上表中正值表示C0₂的吸收量，负值表示C0₂的释放量。
1)叶片的呼吸速率是         (CO₂mg／100cm²小时)。
2)在光照强度为        千勒克司时，叶片光合作用合成量和呼吸消耗量相等。
3）将该植物叶片置于8千勒克司光照下10小时，黑暗中14小时，则每100cm²叶片产生的葡萄糖中有        毫克转化为淀粉。

(2)将该植物叶片处以35^oC以上不同的温度条件下，测定其光合作用和呼吸作用的速率。图一为总光合作用速率，图二在黑暗条件下测定。另有对照实验，在30^oC条件下进行。光合作用和呼吸作用的速率以每一温度下的光合作用和呼吸作用速率，与30^oC时的数据比较所得的百分率表达。研究结果如上图一、二所示。
1)该植物光合作用、呼吸作用开始受抑制的温度分别是      ℃、      ℃。
2)对于光合作用和呼吸作用来说，对热较为敏感的是       作用。你应用的实验证据
是                                                     。
3）写出高温导致光合作用和呼吸作用受抑制的两个可能原因                                 ；                               。
4）该植物受热致死的临界温度是       ℃左右。你应用的实验证据是        。
5）水果和蔬菜在生长季节内长期处于不致死的高温影响下，甜度会较低。请根据本研究结果，解释导致该结果的原因                                       。