高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

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_______

Ⅰ：在CO₂浓度为0．03%条件下，测得不同光照强度下某植物叶片吸收CO₂的速率如下表：

依据表中数据回答：
（1）光照强度为       （光补偿点）时，该叶片的光合作用速率与细胞呼吸速率相等。若增加小室内CO₂浓度，光补偿点将         （变大/变小/不变）。
（2）若在夜间给温室种植的菠菜添加光照，则光照强度最好控制在       μmol·m^-2·s^-1。
Ⅱ：影响光合作用的外在因素有光照强度、二氧化碳浓度等。科研人员为研究氧气浓度与光合作用的关系，测定了烟草叶片在 25℃时，不同氧气浓度下的光合作用速率（以 CO₂的吸收速率为指标），部分数据如下表，请分析回答：

氧气浓度	2%	20%
CO2的吸收速率（mg/h·cm^2）	23	9

（1）O₂浓度由 2% 增大为 20% 时，烟草叶片吸收 CO₂的速率大幅下降，推测这种变化
与              的增强有关，还可能与光合作用的变化有关。
（2）为了探究 O₂浓度对光合作用是否构成影响，在上表所获得数据的基础上，还需测定黑暗条件下对应的呼吸速率。假设在 25℃，氧浓度为 2% 时，呼吸速率为 X（mg/h·cm²），氧浓度为 20% 时，呼吸速率为 Y（mg／h·cm²）。①如果 23+X=9+Y，说明：氧气浓度的增加           （填影响或不影响）光合作用；
②如果 23+X>9+Y，说明：氧气浓度的增加影响光合作用，并且高浓度的氧气对植物的光合作用有       （填促进或抑制）作用。

图甲表示某植物在适宜的光照、CO₂浓度等条件下，不同温度下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线，图乙表示植物叶肉细胞中发生的部分生理过程。据图回答以下问题：

（1）根据图甲可以判断光合作用速率等于呼吸作用速率的温度是________。
（2）图甲中在55℃时该植物叶肉细胞中产生ATP的场所有________。
（3）图甲中若温度保持在15℃，长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，该植物________（填“能”或“不能”）正常生长。
（4）图乙中x物质是________。④过程在植物细胞中发生的场所有________。

绿萝又名黄金葛，喜湿润环境，能有效吸收空气中甲醛、苯和三氯乙烯等有害气体，它的花语是“守望幸福”。图甲是绿萝细胞内的光合作用和细胞呼吸，图乙为不同条件下测定的绿萝叶片净光合速率变化，据图回答：

（1）图甲中催化过程①②的酶分别存在于        ，叶绿体中物质Ⅰ是       。与酵母菌的无氧发酵相比，图中呼吸过程中特有的步骤是           （填数字）。
（2）图甲中光合作用和细胞呼吸过程中，生成的物质和消耗的物质可互为供给利用的除了糖外，还有       。
（3）图乙中限制a～b段叶片净光合速率的主要环境因素是           ，图乙中c点时绿萝叶肉细胞产生ATP的场所是            。
（4）图乙中净光合速率由c点急剧下降到d点的主要原因是         ，d点时叶片_______(是或否)进行光合作用？

光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O₂/CO₂值异常时发生的一种生理过程（如下图所示），该过程是细胞在Rubisco酶的催化下，消耗O₂，生成CO₂，借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的消耗能量的反应。虽然光呼吸大约抵消了30％的光合作用储备能量，但其对细胞有着很重要的保护作用。

（1）据图可知，光呼吸与光合作用都利用了          为原料，但光合作用在      反应阶段实现了该物质的再生，而光呼吸最终将该物质彻底氧化分解并产生           。
（2）Rubisco酶的存在场所为          ，这种酶既能催化物质“C—C—C—C—C”和O₂反应，也能催化物质“C—C—C—C—C”和CO₂反应，其两面性与酶的        （特性）相矛盾，推测O₂/CO₂值         （高、低）时，有利于光呼吸而不利于光合作用。
（3）有观点指出，光呼吸的生理作用在于干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，         供应减少，此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的            ，减少细胞受损的可能，而光呼吸产生的         又可以作为暗反应阶段的原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。
（4）用           （溶液）可分离绿叶中的色素，在滤纸条上扩散速度最快的是          。

下列图示中，甲表示植物光合作用强度与光照强度之间的关系；乙表示某绿色植物某些代谢过程中物质的变化，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程；图丙表示在种植有植物的密闭玻璃温室中，二氧化碳浓度随光照强度变化而变化的情况；丁表示在最适温度下，麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖浓度的关系。

（1）图甲三种植物中最适合间作的两种是__________；叶肉细胞在a、b点时都可以产生ATP的细胞器是__________。
（2）图乙中Ⅰ中产生的O₂参与Ⅲ的第__________阶段；Ⅱ进行的场所是__________。
（3）从图丙曲线变化分析，图中代表光合速率与呼吸速率相等的点为__________。
（4）图丁中，如果温度上升5℃，b点将向__________ （填“左上”、“右下”，“左下”、“右上”）方移动。

给某盆栽植物合理施肥后，再过多浇水，结果发现叶片变黄，且长势较差．某学习兴趣小组对其成因和影响进行了如下研究：将该植物种植在完全营养液中，研究发现若向营养液中通入足量空气，则植物生长正常；若不通空气且液面覆盖油层（植物不吸收不利用），则会在一段时间后出现上述症状．
（1）该兴趣小组的实验目的是探究营养液中      对植物生长的影响．
（2）研究发现，在上述不通空气的实验中，在一定时间内，液面下的植物部分释放CO₂的量与实验时间的关系如下图所示：请据图分析：该植物的无氧呼吸最终产物有      和能量（ATP），液体中的氧气被植物消耗尽在      （a点以前/a点/a点以后）．

（3）叶片变黄的原因可能是影响到根对      （至少两种）等元素的吸收，导致叶绿素合成不足．在这种情况下，测出叶片附近CO₂含量变化规律如图所示，与正常叶片在同种情况下相比，A、B两点已经分别向        （填“左”或“右”）移动了（不考虑叶片变黄对细胞呼吸的影响）．
（4）右图为某蔬菜基地测定的某大棚蔬菜在不同条件下的净光合作用强度。曲线a中，在11时和13时分别摘取植株上部成熟叶片用碘蒸气处理，13时所取叶片显色较__________ （深或浅）。曲线b的峰值低于曲线a，其两个主要决定因素是______（光照强度、环境温度、空气中CO₂含量）。6～9时和16～18时，曲线b高于曲线a，主要原因是此时段棚内       较高。

某科学工作者为探究西红柿生长的最佳光照强度，设计了下面的实验：首先取若干生长状况相同的西红柿植株，平均分为7组，分别放在密闭的玻璃容器中。实验开始测定CO₂的浓度，12 h后再次测定CO₂的浓度。实验结果如下表：

请分析回答：
（1）这一实验的自变量是________，写出该实验设计的两种无关变量：________。
（2）实验中第1组12 h后CO₂浓度变化的原因是__________。此时，该生物叶肉细胞能产生ATP的细胞器是________________。
（3）若将第7组植株突然移至第4组的条件下，短时间内光合细胞中的C₃化合物的含量会________，原因是___________________________________________________________。
（4）该实验设计尚不能确定西红柿生长的最佳光照强度，请你提出进一步探究的实验设计思路：__________________________________________________________________。

在适宜的光照下，利用人工气候室分别设置两种CO₂浓度和两种施氮量的实验处理，实验材料分为四组，每一组种植10盆。在小麦抽穗期选择晴天，用光合作用测定仪于上午8:30-11:30连续7天进行净光合速率的测定，结果如下图所示。请回答下列问题。

（1）CO₂浓度直接影响光合作用的__________阶段，该阶段___________（填“可以”或“不可以”）在没有光条件下进行。
（2）由上图可知施氮肥对植物的光合作用有_________作用，原因是：___________。如果某同学要测定施氮后叶片叶绿素含量，可取叶片5克放入研钵加二氧化硅和碳酸钙研磨，同时加入一定量的___________以提取色素，后再用___________法分离出叶绿素进行测定。
（3）在实验2的研究过程中测定光合速率每天选定8:30-11:30这一时间段是为了控制光照强度、温度等_____________变量。
（4）在施加200mg·kg^-l氮素肥料的情况下，E[CO₂]条件下积累有机物的量是A[CO₂] 条件下的____倍（保持小数点后1位）。

“新店七星椒”是四川省威远县的特产，该品种是国内最辣的辣椒之一，其辣度可达七星级，故名之。如图甲表示一株七星椒在适宜光照下进行稳定光合作用，在B时大幅度降低光照强度，其叶肉细胞中五碳化合物（C₅）的生成、消耗速率的变化；图乙是在C0₂浓度一定、环境温度为25℃、不同光照强度条件下测得其叶片的光合作用强度（假设该植株进行光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃）。请回答相关问题：

（1）辣椒中产生辣味的物质是辣椒素，不溶于水，易溶于有机溶剂，可以用萃取的方法提取。萃取的效率主要取决于萃取剂的                 ，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量等条件的影响。萃取过程应避免明火加热，采用水浴加热的原因是___     _                                      .
（2）如果要对具有优良性状的七星椒进行大规模种植可采用                       方法，在对七星椒外植体进行接种前，需要进行制备MS固体培养基和                两项工作。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值       （填“高”或“低”）时，有利于芽的分化。若培养过程中感染了某种霉菌R，可采用___             _法接种进行分离提纯霉菌R，此方法需先灼烧接种环，其目的是              。培养霉菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为霉菌R的生长提供____    。
（3）图甲在BC时间段内，三碳化合物的生成速率    ．（填“上升”、“下降”或“不变”）。
（4）图甲如果D点之后大幅提高周围空气中的C0₂浓度，不能有效提高光合作用速率的原因是____    限制了光合作用的提高。
（5）图乙C点时，该植物的总光合速率为        _mg／l00cm²叶·小时（用C02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   ．。
（6）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。

下图是有关棉花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。请回答下列问题。

（1）由图1可知，甲、乙分别代表的物质是        、       ，要想使叶绿体内C₃的含量快速下降，可以改变的环境条件是           或            。
（2）图2中限制D点光合作用增长率的主要环境因素是       ，C点和D点相比，C点叶绿体中[H]的含量     （填“较低”“相等”或“较高”）。

研究者进行了不同温度和光强度组合处理对某陆地植物叶片光合速率、气孔开度的影响的实验，结果如下甲图所示；乙图表示该陆地植物在某光照强度、适宜温度，叶肉细胞光合作用强度增长率随CO₂浓度的变化的情况。请回答下列问题

（1）由图甲可知，在两种光强度下，随温度升高，叶片光合速率都下降，据图分析可能的原因是：随着温度升高，            ，此时主要影响光合作用的         阶段。
（2）乙图中           点光合速率达到最大，限制D点光合作用速率的主要因素是      ，C点和D点相比，C点叶绿体中RuBP的含量         （填“较低”、“相等”或“较高”）。
（3）该陆地植物通过光合作用所制造的有机物或所固定的能量称为       ，有一部分用于生长和繁殖的是指       ，若该陆地植物所在的生态系统已经演替到顶级群落时，该生态系统的净初级生产量        0（填“＞”、“＜”、“＝”），它们的种子常落在母株附近而形成       （填种群分布型）。对比海洋生态系统，陆地生态系统的次级生产量     （填“多”或“少”）。

如图是蚕豆叶细胞的气孔开闭情况以及保卫细胞影响气孔开闭的一些生理过程示意图：

请回答：
（1）从图中可以看出，引起气孔开闭的外界因素主要是______。
（2）保卫细胞吸水膨胀到一定程度时水分出入平衡，制约其继续吸水的细胞结构是_____
（3）夏季中午气孔关闭的直接原因是保卫细胞______（吸水、失水），将导致叶肉细胞中3-磷酸甘油酸的含量______（增加、减少）。
（4）将蚕豆叶片放入质量浓度为0．3g/mL的蔗糖溶液中，气孔会______（张开、关闭）；将其放入pH=7的某溶液中（此pH有利于淀粉酶活性增高），气孔会______（张开、关闭）．
（5）卡尔文在研究光合作用时，将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入CO₂，通气管上有一个开关，可控制CO₂的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无．实验中，卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70℃的热酒精中，从而使______失活，细胞中的化合物就保持在热处理之前的反应状态．再利用______法，依据不同化合物在层析液中的溶解度不同，分离出各种化合物进行分析。

某植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径如图所示。图中叶绿体内膜上磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi（无机磷酸）。请回答：

（1）磷除了是光合作用相关产物的组分外,也是叶绿体内核酸和_________的组分。
（2）卡尔文循环中3-磷酸甘油酸生成三碳糖磷酸的还原反应属于________（吸能或放能）反应。
（3）若蔗糖合成或输出受阻，则进入叶绿体的_____数量减少，使三碳糖磷酸大量积累于_______中，也导致了光反应中合成的_______数量下降，卡尔文循环减速。此时过多的三碳糖磷酸将用于_______以维持卡尔文循环运行。经过____轮卡尔文循环能够形成一分子的三碳糖磷酸。光反应的一系列反应是在_________中发生的。

下图一表示空气中的CO₂含量对某绿色植物光合作用的影响，图二表示一天24小时蔬菜大棚内CO₂浓度随时间的变化曲线（水平虚线为实验开始时大棚内的CO₂浓度）。据图回答下列问题：

（1）两图中光合作用和呼吸作用强度相等的点有         （填字母）
（2）图二中积累有机物最多的点是       。若D点和H点所对应时刻的温度相同，则D点时的光强度_____（＞、=、＜）H点时的光强度。若光照突然停止而其他条件不变，则短时间内叶绿体中三碳酸（C₃）的合成速率将会______（变大、不变、变小）。
（3）若将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同体积、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，下列有关说法正确的是（  ）

A．甲、乙两叶片的光合作用强度一定相同

B．甲、乙两叶片的光合作用强度在一段时间后都将逐渐下降

C．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲叶片的呼吸强度一定比乙低

D．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲固定CO2的能力较低

（4）某同学做“光合色素的提取与分离”实验后，绘制了四种光合色素在滤纸上分离情况（图三所示），据图分析回答，在层析液中溶解度最大的色素是         （用图中文字回答），另一同学由于研磨绿叶过程中粗心大意，漏加了某些试剂或药品，收集到的色素提取液为淡绿色，请指出该同学漏加的试剂或药品          。