高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

为研究根际低氧环境对网纹甜瓜生长和果实品质的影响，科技工作进行如下实验：
①选择生长健壮的甜瓜幼苗，随机分为A、B、C三组，进行无土栽培。
②A、B、C三组根系供氧浓度分别为21%、10%、5%。其它栽培条件都相同
③持续供氧处理后的10天、20天、30天，测定各组根系的呼吸作用速率、根细胞苹果酸脱氢酶（有氧呼吸有关的酶）活性、乙醇脱氢酶（无氧呼吸有关的酶）活性、叶片光合作用速率等生理指标，回答下列问题：

（1）用SP-2溶氧测定仪可精确测定溶液中溶解氧的变化值。如要利用SP-2溶氧测定仪测量叶片光合速率，可将叶片剪成1×1cm²后，在一定的光照和温度条件下，测得缓冲液中溶解氧的单位时间增加值即为叶片的__________速率，若要获得叶片的真光合速率，要先测量叶片的________速率，具体做法是要在一定温度和________条件下测量缓冲液中溶解氧的减少值。为排除叶片组织中原有气体对实验结果的影响，叶片要先进行________处理。
（2）图甲是利用SP-2溶氧测定仪测得根系呼吸速率。图乙是植株根细胞内乙醇脱氢酶活性变化，该酶所催化的反应进行的场所是_________。结合图甲、乙分析，在低氧环境，根系细胞两种类型的呼吸速率变化是_________，实验中还测量了30天后各组植株的干重和果实含糖量变化，发现10%、5%低氧处理植株的干重显著低于对照组，原因是___________

如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，光合作用强度增长率随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，如何改变环境条件：      ，由图1光反应中O₂的生成发生在类囊体膜内，产生的O₂扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过     层生物膜．
（2）图2中在     点光合作用速率达到最大，此时限制光合作用速率的主要环境因素是     ．
（3）从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO₃溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线如图3．该实验的目的是：         ．

为了探究光照强度和CO₂浓度对植物光合作用强度的影响，甲、乙两个研究性学习小组的同学用相同方法、相同装置对A、B两种植物进行了实验，获得的实验结果如下表所示，请据表分析回答：

（1）甲小组的实验方案中自变量是                        ，实验中需要控制的主要无关变量是                    。
（2）分析上表数据可知，当A植物在灯泡功率为100W、CO₂浓度为0.03%时，可以采取                          的措施来显著提高光合作用强度。
（3）B植物在CO₂浓度为0.1%时，若将灯泡功率由300W逐渐增大至400W，请预测O₂释放量的变化趋势：                                          。
（4）上表中测得的O₂释放量并非光合作用实际产生的氧气量，这是因为                    
                                                                       。
（5）在阳光不充足地区，大棚种植A、B两种植物时，光照最可能成为限制     植物正常生长的主要生态因素。菜农往往通过在大棚内养殖蘑菇来提高A、B两种植物的产量，其中蕴含的生物学原理是：                                             ；采用这种方法增产效果更好的植物是              。

如图表示某绿色植物细胞内部分代谢活动的相互关系，其中a、b、c、d代表不同的细胞器或结构，①﹣⑤代表不同的物质．请据图回答问题：

（1）写出以下结构或物质的名称：物质③    ，结构a        ，⑤的结构简式为        ．
（2）①在b内参与的反应是有氧呼吸的第        阶段，反应场所是        ．
（3）②在a内变为④所需的直接条件是需要多种酶及        ．
（4）上图中能产生[H]的场所有       ．（用图中字母作答）
（5）据图可知细胞吸收K⁺的方式是        ．该细胞②物质从产生到进入相邻细胞被利用穿过     层磷脂双分子层．

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           。

如右图一所示，白光透过三棱镜后会按波长不同分散成为七色条带。现有多个图二所示的装置，A是活塞，B是玻璃罩，C是某植物，D是清水，E是红色水滴，F是带刻度尺的水平玻璃管，各个装置中植物的大小、生理状态都相同。将7套上述装置分别放在图一的1、2、3、4、5、6、7处，除光照外其他条件都完全相同且处于严格的最适状态，24小时后读取数据。每个装置红色液滴对应的初始刻度为0，零刻度右侧记为正值，零刻度左侧记为负值。

（1）该实验目的是探究         对光合作用速率的影响。
（2）图二装置实际上无法准确得到想要的数据。请在此基础上进行改进，使其能用于该实验测量植物的净光合速率和真光合速率。需要改动或添加的地方有：
①将7个装置中D里的清水改为         。
②为排出无关变量的影响，增加将装置中的C换成已经死亡的同样大小的植物的对照组。
③添加一个相同装置用于测量呼吸速率，D里的溶液应为     且将其置于       中。
（3）如果改动①中的某装置在某条件光照下所读数据是3，③添加的装置中所读数据是-2，则该植物在该光照条件下的真光合速率是    ；如果改进①中的某装置在某条件光照下所读数据是0，说明在此光照条件下，该植物的光合作用速率    （填“大于”、“等于”、“小于”）呼吸作用速率。
（4）如图中Ⅰ～Ⅴ表示该植物细胞某些代谢过程，a～e表示相关物质。请据图回答下列问题：

①图中Ⅰ～Ⅴ过程，能产生ATP的是        (用图中数字表示)，能在破伤风芽孢杆菌细胞中进行的过程是       (用图中数字表示)。
②请写出Ⅰ、Ⅱ过程的总反应式：        。

【改编】(8分)银边天竺葵的叶片边缘不含叶绿体,为白色。某同学将银边天竺葵植株上的一个叶片做如下处理。据图回答问题:

（1）本实验检测光合作用是否进行的指标为是否产生了   。
（2）a、b、c三处的颜色变化情况分别为   、   、   。
（3）该实验巧妙地运用了对照来验证光合作用所需的条件。a、b对照可以证明   ;b、c对照可以证明       。
（4）另一个同学用上述装置进行实验,设法阻止曝光部分和遮光部分叶片之间物质和能量的交换,及该叶片有机物的输入和输出。饥饿处理后,在上午9时将天竺葵移至光下,11时分别在b和c处打取面积为1 cm²的叶圆片,迅速烘干后,测得b和c处每个叶圆片的平均质量分别为m g、n g,则该叶片总光合速率为 g·cm^-2·h^-1。

如图甲表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图乙表示将A植物放在不同浓度CO₂环境条件下，A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线，回答下列问题：

(1)在较长连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的是__________。
(2)甲图a点表示的生理学意义是________________,b点称为光补偿点,若光照强度小于b点,光合速率_______细胞呼吸速率;在其它条件不变的情况下,增加CO₂浓度,c点将向__________（左下方，不，右上方）移动。
(3)在c点时,叶绿体中ADP的运输方向________________.
(4)乙图中d、e两点比较,限制d点光合速率差异的主要因素是_____________,e、f两点比较,限制f点光和速率差异的主要原因是__________。

玉米的碳同化效率明显高于水稻，PEPC酶是玉米进行CO₂固定的关键酶。请回答相关问题：（1）PEPC酶基因的表达与其功能有关。为培育转PEPC酶基因水稻，科学家应从玉米的       细胞中获取PEPC酶的mRNA，然后在      酶的作用下合成目的基因。
（2）科研工作者测得光照强度对转PEPC酶基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如下图所示（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）。

图1                                   图2
①水稻细胞产生和消耗O₂的具体场所依次是       。
②据图分析，光照强度低于8×10²μmol·m^-2·s^-1时，影响原种水稻光合速率的主要环境因素是          。
③根据图1、图2，光照强度为10×10²μmol·m^-2·s^-1时，转基因水稻的光合速率高于原种水稻，其主要原因是              ；光照强度为14×10²μmol·m^-2·s^-1时，转基因水稻依然比原种水稻光合速率高，推测在强光下PEPC酶催化固定CO₂的能力     。
④根据研究结果，转基因水稻更适宜栽种在         环境中。
（3）以上的研究不能证明转PEPC酶基因植物的光合速率都比原种的植物高。要得到此结论应如何进一步设计实验？                            。

图1表示光合作用过程概要的模式图。其中，①～④表示化学反应，A～H代表物质。图2表示将某绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中，保持一定的pH值和温度，给予不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化的模式图。据图回答问题。

(1)写出下列反应或物质的名称。
②：_____    ④：___  __  D：______
(2)据图2分析，该绿藻细胞的呼吸速率为 ___________微摩尔/分。
(3)在图2中乙处给予光照时，分析瞬间 ATP的变化为________；在丙处添加CO₂时，分析短时间内C₅的变化为______  __。
(4)若在图2中丁处给予光补偿点（此时光合速率等于呼吸速率）的光照，则正确表示溶解氧变化的曲线是a～g中的_____    。
(5)若在图2中丁处加入使光反应停止的试剂，则正确表示溶解氧变化的曲线是a～g中的__   ___。
(6)若在图2中丁处给予适宜条件，使溶解氧的变化如图中的b，预计1小时后，实际产生的氧气量为_______微摩尔。

研究人员利用番茄植株进行了两组实验，实验一、二的结果分别用图中的(1)(2)表示．请椐图回答问题：

(1)图(1)中a点条件下番茄植株相对生长速率低于b点的主要原因是                 。日温26⁰C、夜温20⁰C一定是番茄植株生长的最适温度组合吗?        ，理由是                             。
(2)图(2)表示在一个种植有番茄植株的密闭容器内O₂含量的变化，据图分析：
①番茄植株光合作用释放的O₂量和呼吸作用消耗的O₂量相等的点是_________。
②该番茄植株经过一昼夜后，是否积累了有机物?_______，理由是

科学家在黑暗时把叶绿体墓粒放在pH=4的溶液中，让基粒类囊体膜腔的pH值下降至4.然后将基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的缓冲溶液中（如下图）。一段时间后，有ATP产生。

①为获取叶绿体，先要破碎叶肉细胞，再用　　　法分离。
②上述实验结果表明，基粒类囊体合成ATP的原因是　　　　　，据此推测，叶绿体在自然状态下产生ATP的过程中，光能的作用是　　　　。
(2)以测定CO₂吸收速率与释放速率为指标探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

①温度在30-35℃间光合作用制造的有机物总量的变化趋势是　　　（增加／减少／不变）。假设细胞呼吸昼夜不变，植物在20℃时，一昼夜中给植物光照l0h，则一昼夜净吸收CO2的量为　　　mg
②将该植物置于较弱光照下一段时间后取其叶片进行色素分离，与适宜光照厂分离的色素带进行比较，发现弱光下滤纸条下端两条色素带明显加宽，推测该植物可通过以增强对弱光的适应能力。同一植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是　　　。

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”）。

实验题
（1）下图甲表示一株生长迅速的植物在夏季24小时内 CO₂的吸收量和释放量的变化（单位不作要求，A、B、C表示相应面积，整个过程呼吸作用强度不变）；图乙表示密闭恒温的室内进行植物栽培实验，连续48小时测定室内CO₂浓度的变化。
①图甲中，该植物在24小时内有机物的制造量（总量）为__________（用A、B、C表示）。
②图乙中，光合作用强度与呼吸作用强度相等的点是__________（用字母表示）。
③图乙中，连续48小时内有机物积累量大于0的原因是__________。

（2）某一生物兴趣小组利用如图装置（若干个）开展了有关光合作用和细胞呼吸的实验研究，实验开始时打开活塞开关，使水柱液面平齐，然后关闭活塞开关，4小时后，观察记录实验数据如下表．

容器	植物	部位	光质（光照强度 相同且适宜）	温度 （℃）	两侧水柱高 度差（mL/4h）
1	天竺葵	叶	红	25	240
2	天竺葵	叶	黄	25	30
3	紫罗兰	叶	红	25	160
4	紫罗兰	叶	黄	25	20

①上表探究性实验课题中的自变量是__________。
②研究不同植物的光合作用，最好选择的容器标号是__________。
③若容器3的烧杯中加入的是CO₂的缓冲液，U型管左侧液面的变化是上升，植物的净光合作用速率是__________mL/h。

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:                                             。