高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

(12分)某学校研究小组利用生长状况相同且质量相等的A、B两种植物的幼苗，进行了以下实验(假设光照对呼吸作用无影响)：甲图中，两种幼苗分别被培植于内含CO₂缓冲液(维持CO₂浓度不变)的无色透明气球内，气球体积可变，初始时指针指向正中位置。乙图表示A、B两种植物幼苗随着光照强度的变化，O₂的释放量变化曲线。据图回答下列问题：

（1）甲图中，细胞代谢产生的直接能源物质是___________，产生场所包括________________________。
（2）实验过程中，突然降低光照强度，则先后增加的物质分别是__________和_____________(ADP、C₃或C₅)。
（3）乙图中光照强度为c时，A植物制造的有机物总量比B植物__________(多／少)。当光照强度为d时，每日光照12小时，一昼夜中两植物的O₂释放量的差值为________________mg。
（4）乙图中光照强度为a时，则甲图中指针将_____________偏转(填向左、向右或不)。若要研究植物的细胞呼吸，需要将甲图装置进行________________处理，一段时间后，指针将_____________偏转(填向左、向右或不)。

将蓝藻的Sir1515基因导入水稻后，测定光照强度对转基因水稻和野生型水稻光合速率的影响，并测得两种水稻叶片的叶绿素和RUBP羧化酶（催化CO₂固定的酶）的含量，结果如下图所示。请回答：

（1）水稻叶肉细胞中的叶绿素分布在______上，用层析液分离图乙所示两种叶绿素时，在滤纸条上扩散较快的是______。
（2）图甲中A点水稻叶肉细胞内产生ATP的细胞器是______，若环境中CO₂浓度降低，则A点应向______（左、右）移动。
（3）适宜条件下，与野生型水稻相比，转基因水稻的干物质的量______（增加、减少或不变），原因是____。
（4）光照强度低于2×l0 时，限制野生型水稻光合速率的主要环境因素是      ；若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，当光照强度为2×10时，野生型水稻叶片固定的速率为____×10。
（5）若环境中光照强度保持在3×l0，假定其它条件不变，先光照16小时，再黑暗8小时，则一天中转基因水稻积累的有机物量是野生型水稻的______倍。

（6分，每空1分）为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67．5s；光合作用产物的相对含量为50%
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7．5s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3．75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。
D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量        （填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是                ；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要        ，这些反应发生的部位是叶绿体的        。
（2）A、B、C三组处理相比，随着        的增加，使光下产生的        能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO₂的同化量。

(11分)下图1为某植物叶肉细胞中的两结构及物质转移示意图，表2为生理状况相同的幼苗在黑暗或3klx光照，不同温度条件下O₂或CO₂的变化速率。结合所学知识，回答下列问题：

（1）图1结构甲中嵴的作用是_____。a代表的物质是_____，b能否_____(填能或不能)代表葡萄糖。
（2）根据表2推测，图1结构乙中酶的最适温度为_____。
（3）在3klx光照、30℃条件下幼苗叶肉细胞中物质b的去向是____。
（4）幼苗生长发育成熟后，开花结果。若摘除此时的花或果实，叶片光合速率随之降低的原因是_______________________________________________________
（5）欲探究光照强度、温度影响光合作用速率的实验设计中共同的对照组是______。

某种油菜的黄化突变体叶片呈现黄化色泽。与野生型相比，突变体的叶绿素、类胡萝卜素含量均降低。净光合速率、呼吸速率及相关指标见下表。

（1）CO₂浓度通过直接影响          的产生来影响光合作用强度。若适当降低CO₂ 浓度，短时间内叶绿体中[H]含量的变化是        。
（2）            的减少使叶片呈现黄化色泽。突变可能          （填“促进”或“抑制”）叶绿素a向叶绿素b转化的过程。另据测定，突变体处于发育初期的叶片，类胡萝卜素与叶绿素的比值为0.48，可以推测，类胡萝卜素在色素组成中所占的比例随叶片发育逐渐         ；
（3）突变体叶片中叶绿体的CO₂的消耗速率比野生型低          μmolCO₂·m^-2·s^-1。研究人员认为气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素，依据是：                                 。
（4）与苗期相比，野生型油菜发育到越冬期时，叶内脱落酸和生长素所占百分比的变化分别是           和           。

有人用低温处理不同品种的水稻秧苗，实验中水稻光合速率和叶绿素含量的变化如图所示，请回答：

（1）在叶肉细胞中，CO₂产生和固定的场所分别是线粒体基质和          。
（2）由图中曲线的走势分析，品种       更加耐寒。
（3）据图可知低温处理能影响光合作用，究其原因，除了低温能影响叶绿素含量外，低温还能                       ，从而导致光合速率下降。
（4）继续研究水稻品种1的叶片发育过程，记录相关指标变化如下表：

叶片	发育情况	叶面积（最大面积的%）	总叶绿素含量（mg/g.fw）	气孔相对开放度（%）	净光合速率 （μmolCO2/m^2.s）
A	新叶展开前	21	—	—	-2.9
B	新叶展开中	85	1.1	56	1.7
C	新叶展开完成	100	2.8	80	3.1
D	新叶已成熟	100	11.3	100	5.9

注：“—”表示未测到数据
①B叶片的净光合速率较低，根据题意分析其原因可能是：叶绿素含量低，导致光能吸收不足，使光反应产生的            较少；由于               ，导致CO₂供应不足，从而使净光合速率较低。
②A叶片的净光合速率为负值，是因为其                所致。要测出各组真正的光合速率，每组均需再设置一组实验，处理方法是                                。
（5）水稻种子中，胚（2N）是由一个精子与一个卵细胞受精发育而成，胚乳（3N）则是由一个精子与两个极核受精发育而成。在利用胚乳细胞诱导愈伤组织，培育三倍体过程中，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞发育为再生苗的            过程，还可避免再生苗中混有            。

图甲表示菠菜的叶肉细胞在光强度分别为a、b、c、d时单位时间内CO₂释放量和O₂产生总量的变化。图乙表示研究不同浓度的CO₂对菠菜幼苗各项生理指标影响的实验结果。请回答:

(1)图甲中光强度为d时,菠菜根尖细胞产生ATP的场所是         。
(2)图甲中光强度为b时,真正光合速率    (填“大于”“等于”或“小于”)呼吸速率。光强度为c时叶绿体光合作用所需CO₂来源是       。如果一天中12小时的光强度为d,其余时间光强度为a,则菠菜能否生长?    。
(3)由图乙可知,与A组相比,C组条件下叶绿体中[H]含量    。干旱初期,菠菜光合作用速率下降,其主要原因是所需的    减少而导致光合速率下降,而较高CO₂浓度有利于水稻幼苗度过干旱时期,据图乙分析原因:                                             。

图甲表示水稻叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时（其他条件不变且适宜），单位时间内CO₂释放量和O₂产生总量的变化。图乙表示水稻CO₂吸收速率与光照强度的关系。
请据图回答下列问题：

（1）除图中所示条件外，影响光合作用的外界因素还有              （至少回答两个因素）。
（2）图甲中，水稻叶肉细胞的呼吸作用强度为      个单位；光照强度为b时，水稻叶肉细胞的光合速率       呼吸速率（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）图甲中，光照强度为c时对应于图乙中的      点（填e、f或g），此时水稻         。
正常生长（填“能”或“不能”）；光照强度为d时，单位时间内叶肉细胞从周围吸收      个单位的CO₂。

植物生理学家对黑藻光合作用进行了大量的研究，下边是其中的一些实验曲线，请回答下列问题：

⑴某小组用黑藻进行光合作用的实验，他们将黑藻浸在加有适宜培养液的大试管中(室温20℃)，可观察到光下放出气泡。他们以灯作为光源，移动灯使之与大试管的距离不同，结果如图1中曲线x所示，该实验研究的是                        对光合速率的影响，以                           衡量光合速率；A点的C₃含量____________(填“大于”、“小于”或“等于”)C点。
⑵该小组在室温10℃和30℃时分别进行了实验，结果如曲线y和曲线z，D点的限制因素是         。
⑶科学家分离出黑藻中的叶绿体(见图2叶绿体的模式图)在适宜条件下培养，在③上发生的能量转换为                                   ，由③转移至④的物质主要包括                   。
⑷图3中如光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量        (填“大于”、“小于” 、“等于”或“无法比较”) 30℃时光合作用制造的有机物的量。

下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C0₂的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：

（1）甲图曲线中C点和E点处，植株处于何种生理活动状态？             。
（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的        段，植株积累有机物最多的是      点。
（3）乙图中FG段C0₂吸收量逐渐减少是因为              ，以致光反应产生的           。逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使_____化合物数量减少，影响了C0₂固定。
（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为             。

图甲是菠菜叶肉细胞中的叶绿体亚显微结构示意图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示不同的部位；图乙是光合作用的碳反应过程示意图，其中①②表示物质。请回答下列问题：

（1）光合色素存在于图甲的[  ]         中，其中叶绿素主要吸收红光和        光。图乙过程发生在图甲的[  ]         中。（在[  ]内填写图中的相应编号）
（2）图乙中，物质①是         ，该物质在光反应产物        和       的作用下形成物质②。若3个CO₂分子进入卡尔文循环可形成6个物质②分子，其中有     个物质②分子经过一系列变化再生成RuBP，其余的离开循环，可在叶绿体内作为合成       、蛋白质和脂质等大分子物质的原料，也可运送到叶绿体外转变成          。
（3）若图乙中CO₂供应停止，则短时间内RuBP的含量将     （填“增加”、“减少”或“基本不变”）。

下图为植物新陈代谢示意图，请据图分析回答：

（1）该细胞的线粒体从相邻细胞的叶绿体中获得O₂并利用，需通过________层膜结构。
（2）图中两处［H］所对应的物质_________（填“相同”、“不相同”）。细胞呼吸中消耗［H］的具
体部位是________________。
（3）①～⑩中，正常生长的马铃薯块茎细胞内可以产生ATP的生理过程是_____（填序号）。
（4）为了提高大田农作物的产量，常考虑合理密植的问题，其中所包含的影响光合作用的外界因素有________________________。在供给H¹⁸O₂较长时间后，叶肉细胞线粒体内能够检测出含¹⁸O的物质有      （写出两种）。

有人对农田中甲、乙两植物做了有关光合作用的研究。图1是它们单位时间内吸收与释放二氧化碳的量随光照强度变化的曲线，图2表示甲植物叶肉细胞中两种细胞器在图1中四种不同光照强度（0、B₁、B₂、C）下的生理状态．请据图分析回答问题。

（1）药用植物细辛适宜在密林下潮湿背阴处生活，蒲公英则适宜生长在旷野路边。图1中，能代表蒲公英的曲线是________；当光照强度为B₁时，甲植物叶肉细胞内产生ATP的场所有____________。请在下面写出与B₁生理状态有关的反应式：
（2）图2中细胞器①利用CO₂的场所和细胞器②产生CO₂的场所分别是______、______；Ⅳ状态下影响O₂消耗速率的环境因素主要是______。
（3）对甲植物来说图1四种不同光照强度（O、B₁、B₂、C）对应图2中状态依次是______。
（4）生产实践中经常在大棚中栽培乙植物。若图1表示大棚内乙植物在温度、水分适宜的条件下测得的曲线，则D点之后限制增产的主要外界因素最可能是_________。
（5）以测定的CO₂吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如下表所示：

温度在25℃～30℃光合作用制造的有机物总量逐渐______（填“增加”或“减少”）。假设呼吸作用昼夜不变，植物在25℃时，一昼夜中给植物光照14h，则一昼夜积累葡萄糖（假设光合产物只为葡萄糖）为______mg（四舍五入到整数）。

植物的光合作用受多种因素的影响，回答下列问题：

（1）如图表示了__________对某种C₃植物和某种C₄植物__________的影响．当光照强度大于p时，C₃植物和C₄植物中光能利用率高的是__________植物．通常提高光能利用率的措施有增加__________的面积，补充__________气体等。
（2）在光合作用过程中，C₄植物呼吸的CO₂被固定后首先形成__________化合物。
（3）C₃植物光合作用的暗反应需要光反应阶段产生ATP和NADPH，这两种物质在叶绿体内形成的部位是__________。NADPH的中文简称是__________，其在暗反应中作为__________剂，用于糖类等有机物的形成。

根据所提供的实验数据，回答下列关于植物生命活动的问题：
Ⅰ．研究人员为探究CO2浓度上升及紫外线（UV）辐射强度增加对农业生产的影响，人工模拟一定量的UV辐射和CO2浓度处理番茄幼苗，直至果实成熟，测定了番茄株高及光合作用相关生理指标，结果见下表。请分析回答：

分组及实验处理	株高（cm）	叶绿素含量（mg·g-1）	光合速率 （μmol·m-2·s-1）
15天	30天	45天	15天	30天	45天
A	对照（自然条件）	21．5	35．2	54．3	1．65	2．0	2．0	8．86
B	UV辐射	21．1	31．6	48．3	1．5	1．8	1．8	6．52
C	CO2浓度倍增	21．9	38．3	61．2	1．75	2．4	2．45	14．28
D	UV辐射和CO2浓度倍增	21．5	35．9	55．7	1．55	1．95	2．25	9．02

（1）番茄叶肉细胞中产生和利用CO2的部位分别是         和         。
（2）根据实验结果可知，紫外线（UV）辐射可能降低了叶绿素含量而影响了光合作用。光合色素分布于       （具体部位），具有         的作用。
（3）据表分析，C组光合速率明显高于对照组，其原因一方面是由于        ，加快了暗反应的速率：另一方面是由于      含量增加，使光反应速率也加快。D组光合速率与对照组相比无显著差异，说明CO2浓度倍增对光合作用的影响可以       UV辐射增强对光合作用的影响。
（4）由表可知，CO2浓度倍增可促进番茄幼苗生长。有研究者认为，这可能与CO2参与了植物生长素的合成启动有关。要检验此假设，还需要测定C组植株中       的含量。若检测结果是           ，则支持假设。
（5）将长势相同的番茄幼苗分成若干等份，在不同的温度下先暗处理1h，测得其干重即葡萄糖的量的（单位：g）变化如甲曲线所示：再分别置于同一光照强度下照射1h后，测得其干重与暗处理前的变化如乙曲线。请据图回答：

A点和B点相比，番茄合成葡萄糖的速率是否相等？________。在此光照条件下，最适合植物生长的温度是________℃。