高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

某同学为研究自然条件下植物光合速率的日变化情况，设计了图甲所示的装置。实验中将该装置置于自然环境中，测定南方夏季（北半球）某一晴天一昼夜小室内氧气的增加量或减少量，得到图乙所示曲线。试回答下列问题：

（1）下图曲线中不能正确反映本实验研究中某因素变化情况的是______。

（2）图乙曲线表明6～8h时，小室内氧气减少量逐渐减少，原因是虽然此时呼吸作用比光合作用______（强或弱），但是光合作用在逐渐________。
（3）曲线表明中午12 h左右光照最强，光合作用释放的氧气量反而下降（“午休”现象），产生这一现象的原因可分析为：由于光照过强，植物的______作用过强，使植物失水过快，一方面植物适应性调节气孔关闭，导致_________________,暗反应受阻，进而使光反应受阻；另一方面由于缺水，使光合产物不能及时运走，积累在叶肉细胞内，阻碍了光合作用。
（4）某同学以实验测量小室内气压变化表示小室内氧气变化，他最可能的依据是小室内____量保持不变，植物进行光合作用产生O₂，呼吸作用消耗O₂，因而小室内气压的变化主要由O₂引起，若要该假设成立，则必需忽略物理因素及大豆幼苗_____（生理过程）产生的气压变化。
（5）如果以缺镁的全营养液培养大豆幼苗，则曲线乙中a点将向______移。理由是：缺镁导致__________不足，光合作用释放的氧气较少，要达到光合作用产生的氧气量等于呼吸作用消耗的氧气量，则需________（增大或降低）光照强度。

下图为叶绿体中光合作用过程示意图，请回答下列问题：

I．（每空1分）．(1) 图中[1]的结构名称是_____________，上面分布有__________________。是进行光合作用       反应阶段的场所，含有该细胞器的生物和硝化细菌都属于        养生物。
(2) 图中Ⅰ阶段为Ⅱ阶段提供了[4]     和[5]     。
(3) 图中由C₅与[   ]________结合形成[   ]_________，再经过一系列复杂过程最终合成糖类等有机物。在光照下，若停止CO₂供给，细胞内的C₃含量将会           。
(4) 图中的2、3分别表示           、          。
II．（每空2分）下图甲表示某植物光合作用速率与光照强度的关系，图乙至戊表示植物细胞与外界环境、植物细胞内线粒体和叶绿体之间气体交换的几种不同情况。请据图回答(1)—(3)小题：
 
(1) 该植物叶肉细胞处于丁图状态时，对应图甲曲线中          点，当叶肉细胞处于甲图中B～C段（不含B点）状态时，则乙至戊图中对应的是           图。
(2) 如果其他条件不变，适当升高温度，A点    移；如果A点时CO₂释放量为aμmol/m²· s，C点时的CO₂吸收量为b μmol/m²·s，则C点时光合作用实际消耗的CO₂为___________μmol/m²·s（假定该过程植物呼吸速率不变）。
(3) 在温度适宜的条件下，影响A～C段光合速率的最主要的因素是                 。

现有生长良好的菠菜，在生物实验室里，有下列试剂可供选用：

A．10^－10M的吲哚乙酸

B．10^－4M秋水仙素

C．质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液

D．醋酸洋红染液

E．质量分数为8%HCl溶液
F．质量浓度为0.8  g/mL蔗糖溶液
(1)分别用上述6种试剂处理菠菜根尖细胞30  min后观察，经哪些试剂处理后的细胞仍有生活力？________。欲观察菠菜根尖细胞染色体，应选用________试剂染色；能促使插条生根的试剂是________；欲使菠菜(二倍体)的单倍体幼苗长大后的植株恢复可育，应选用试剂是__________。欲观察DNA和RNA在菠菜叶表皮细胞中的分布实验，在染色前应选用________试剂进行水解(以上空格均填编号)。
(2)在探究“植物细胞的吸水和失水”实验中，用试剂C(加一些红墨水)处理菠菜叶表皮。镜检时发现表皮细胞________________________部位呈红色。在装片中观察一个细胞首先发生质壁分离的部位是______________。若改为试剂F处理菠菜叶表皮，过一段时间后，用清水替代试剂F，镜检时发现________________________________________________________________________。
(3)提取菠菜叶片中的叶绿体色素时，为了防止研磨时叶绿素遭到破坏，应向研钵中加入少许的________(试剂)。在层析液中分离的结果，滤纸条上的色素带最下端的颜色是________，其中色素带最宽的是________，层析液中溶解度最大的是________。
(4)为了观察叶绿体的形态和分布，某同学把撕取的菠菜叶片带叶肉的下表皮置于载玻片上，直接用高倍镜仔细观察，未能达到实验目的，请修改其主要的方法步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5) 
图6－13－3
如用上述①～⑤材料做观察植物细胞的有丝分裂、叶绿体中色素的提取和分离、观察植物的向性运动等实验。你选择的最佳材料依次是(填图中序号)________。用紫色洋葱表皮做完细胞的质壁分离及复原实验后，又用此装片观察细胞分裂，结果未观察到处于分裂期的细胞。请解释原因：_________________________________________________________        。

苎麻俗称“中国草”，大竹县被誉为“中国苎麻之乡”。苎麻纤维所制的纺织品具有挺括凉爽、易洗快干、牢固舒适等特点，颇受国内外消费者青睐。如图表示在适宜的光照、CO₂浓度等条件下，苎麻在不同温度条件下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线。

(1)光合作用的光反应阶段产生的NADPH和ATP用于碳反应中____________过程。光合作用和呼吸作用都受温度的影响，其中与________作用有关的酶的最适温度更高。
(2)光合速率与呼吸速率相等时对应的温度是____℃。在温度为40 ℃的条件下，该苎麻叶肉细胞叶绿体利用的CO₂来源是___________________________________________。
(3)若温度保持在20 ℃的条件下，长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，该苎麻能否正常生长？________(填“能”或“不能”)。原因是________________________。

为研究种植密度较高的玉米田中去叶对单株和群体产量的影响，研究者选取开花后3天的植株进行处理，从顶部去除不同数量叶片，每隔13天测定穗位叶的叶绿素含量和光合速率（代表单株产量），同时在一定面积的样方中测定群体光合速率（代表群体产量），结果如图。图3为正常玉米幼苗的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图。（备注：穗位叶位于植株中下部，其生长状况直接影响玉米籽粒中有机物的积累量。）


（1）由图1可知，去叶13天测定时，穗位叶的叶绿素含量随着_____而增大。本实验中穗位叶的叶绿素含量始终高于空白对照组的处理为 _____。
（2）由图2可知，随顶部去除叶片数量增加，单株的光合速率持续增加，原因可能是穗位叶获得的_____更充足。
（3）综合上述，结果可推测，种植密度较高的玉米田中，采取_____可使玉米单株光合速率和群体光合速率增长趋势一致。
（4）图3的A点时叶肉细胞中O₂的移动方向是_____。温室栽培该植物，为获得最大经济效益，应控制的最低温度为_____℃。图中_____点光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。

光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动。绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系，如下图甲所示，请分析回答：

(1)甲图中X物质是________，Y物质是________。
(2)乙图所示植物浸泡在完全培养液中的细胞可以发生的生理过程是________(写标号)。
(3)甲图中①过程是在_________________上进行的，发生的能量变化是________________________。
(4)甲图①～⑤过程中，能使ADP含量增多的过程是________(写标号)。
(5)若将乙图装置中质量分数为1%的NaHCO3溶液(可为植物提供CO2)换成等量的质量分数为1%的NaOH溶液(可吸收钟罩内空气中的CO2)，则在开始的短暂时间内，植物的叶绿体中C3与C5相对含量的变化情况是________________________。
(6)从植物细胞中提取完整的线粒体和叶绿体，制成悬浮液，分别加入2支试管中，标号为1号、2号。在1号试管中加入适量的葡萄糖溶液，在2号试管中加入等量的NaHCO3溶液，给予充足光照，观察到的现象是1号试管____________，2号试管_____________，其原因是_________________________。

某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验，连续48 h测定温室内CO₂浓度及植物吸收CO₂速率，得到如图所示曲线(整个过程呼吸作用强度恒定)，请回答下列相关问题：

(1)实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所有______________________，6 h时细胞内CO₂的移动方向是____________________。
(2)图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有____个，12～18 h时叶绿体内RuBP含量将________(填“增加”或“减少”)。
(3)叶绿体利用CO₂速率最大的时刻是____h时，前24小时比后24小时的平均光强度____。
(4)如果使用相同强度绿光进行实验，c点的位置将________(填“上移”、“下移”或“不变”)，原因是________________________________________________________
________________________________________________________________________。

如图是探究某植物与光合作用相关问题的实验装置，请分析与该装置有关的问题(提示：取的是同一植物形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片，烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应，不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响)：


(1)适宜的光照下，装置A中油滴的移动情况是________，原因是
________________________________________________________________________。
(2)适宜的光照下短时间内(装置内仍有O₂存在)装置B中油滴的移动情况是________________。放置一段时间后，装置中的O₂消耗完毕，这时油滴的移动方向是________，写出此时的反应方程式：________________________________________。
(3)分析装置C中的油滴移动情况与光合作用和细胞呼吸的关系：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)能否直接用装置C、D证明光合作用需要CO₂，为什么？_____________________。如果用装置B、C证明光合作用需要CO₂，实验前应该将叶片进行怎样的处理？________________________________________________________________________。
(5)要测定叶片细胞呼吸的强度最好选择装置__________。

为探究光照强度对锐齿栎光合作用的影响，研究人员分别对某林区中的锐齿栎幼苗（苗龄2年）和成树（树龄40年）进行了相关研究。实验结果如下图所示。

（1）由实验结果可知，适应在弱光环境中生长的是_________（填“成树”或“幼苗”）。这与森林群落_________结构的生物适应特点相似。
（2）由实验结果可知，在a．b．c三点对应的光照强度下，成树和幼苗光合作用速率最接近的是________点。
（3）研究人员为进一步研究锐齿栎幼苗与成树适应不同强度光照的原因，分别对幼苗与成树叶片中的叶绿素含量进行了测定。实验结果如下表所示。

	叶绿素含量（mg/L）
叶绿素a	叶绿素b	叶绿素总量
成树	11.2	3.9	15.1
幼苗	11.6	4.8	16.4

①在进行叶绿素含量测定之前，应制备叶绿素提取液。提取叶绿素时，除了加入80％丙酮和石英砂外，还需要加入CaCO₃。加入CaCO₃目的是_________________。
②通过测定叶绿体色素提取液的吸光度值并用一定的方法可计算出叶绿素的含量。测定吸光度值时，应以_______作为对照溶液，分别对叶绿体色素提取液的光吸收值进行测定。
③由实验结果可知，幼苗的叶绿素含量比成树的叶绿素含量___________。通过计算叶绿素a含量与叶绿素b含量的比值，可推测适应弱光的植物___________（填“叶绿素a”或“叶绿素b”）的相对含量高。

光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O₂/CO₂值异常情况下发生的一个生理过程，该过程借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成（如下图所示），是光合作用伴随的一个损耗能量的副反应。光呼吸过程中O₂被消耗，并且会生成CO₂。光呼吸损耗能量大约抵消了30％的光合作用储备能量，因此降低光呼吸速率曾一度被认为是提高光合作用效率的途径之一。但是后来研究者发现，光呼吸其实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”是一种酶的名称，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，你推测O₂/CO₂值__________（高、低）时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__________，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。

纳米银由于抗菌性能良好而被广泛应用于食物容器、个人护理品等商品中，但其释放到水环境中的风险也引起了研究者的重视。用单细胞小球藻研究纳米银的毒性，开展了如下实验。请回答：

(1）用计数法研究“纳米银”对小球藻生长的抑制情况，结果如图甲，据图可知纳米银在条件下的毒性更强。实验中需要使用　　　　和显微镜对小球藻进行计数
(2)用溶氧法进一步探究不同浓度纳米银对小球藻光合作用和呼吸作用的影响，进行了如下实验，结果如图乙
①材料用具：不同浓度的纳米银溶液，培养液，小球藻若干，密闭锥形瓶若干，溶氧测定仪，蒸馏水等
②实验步骤：
第一步：将小球藻平均分为A、B两组，A、B组又各分为＿＿＿小组并编号，分别放入密闭锥形瓶中培养。
第二步：A、 B组中的实验组都分别加＿＿＿，对照组加等量蒸馏水。
第三步：A组全部放在4000LX光照条件下培养，B组全部放在黑暗条件下培养，温度等其他条件＿＿＿，培养10分钟后，检测各个锥形瓶中＿＿＿的变化。
③实验结果：如图乙，其中系列1表示水体中的初始溶氧量，则系列＿＿＿表示A组实验数据。若不加纳米银，小球藻的光合作用强度约为每分钟＿＿＿溶解氧。
④实验结论：纳米银能抑制＿＿＿，且对＿＿＿的抑制更为显著。

据图回答问题：

Ⅰ、图1中，①～④表示化学反应，A～F代表化学物质。请用序号或字母回答：
⑴在类囊体进行的反应是：        。
⑵在碳反应中作为还原剂的是：       ，为碳反应提供能量的是：       。
Ⅱ、将某绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中，在值和温度保持一定的情况下，给予不同条件，绿藻细胞悬浮中溶解氧浓度变化如图2所示。请据图2分析：
⑴在图2中乙处光照开始后的两分钟内，净光合速率为       /分。
⑵光照开始2分钟后，溶解氧浓度不再继续增加的原因是                。
⑶在丙处添加，短时间内绿藻叶绿体基质中浓度明显减少的物质是    （）。
⑷若在图2中丁处停止光照，则正确表示溶解氧变化的曲线是a～g中的      。
⑸在缺镁培养液中悬浮培养的绿藻颜色明显发黄。将其滤出后充分研磨，用     提取其中的色素，通过纸层析法对色素进行分离，并将实验结果与正确的绿藻色素分离结果进行对比，可观察到滤纸条上            

甲图是某动物细胞的亚显微结构模式图；乙、丙图表示两种生物膜结构，以及发生的生化反应。请据图回答下列问题：

(1)图甲中不符合孟德尔遗传规律的遗传物质存在于________(填标号)中；属于生物膜系统的结构是________(填标号)。
(2)若图甲所示细胞为癌细胞，往往容易扩散转移，这主要是由细胞膜上的________减少所致。
(3)若图甲所示细胞为浆细胞，则它是由____________增殖分化而来的。它的分泌物主要参与特异性免疫中的__________，作用是______________________________________________。
(4)图乙是________膜，图丙是________膜，两者都参与细胞的能量代谢。两种生物膜除产生图示物质外，还均可产生的物质是________。
(5)影响图乙所示生化反应的主要外界因素是____________________________________。

研究者进行了不同温度和光强度组合处理对葡萄叶片光合速率、气孔开度及胞间CO₂浓度的影响实验，结果如下图所示。

请回答：
（1）在两种光强度下，随温度升高，叶片光合速率均      。从甲、乙两图分析，原因可能是：随温度升高，         ，使叶片吸收的二氧化碳减少，         循环受到抑制。
（2）据丙图可知：适宜光强/40℃、强光/37℃及强光/40℃的组合处理，胞间CO₂浓度均明显升高，推测这些条件下叶片光合速率下降的原因是         。
（3）分析甲图数据可知，强光或高温都会抑制光合作用，而且         。因而在炎热夏季的葡萄生产中，可采用         措施。

鼠尾藻是一种着生在礁石上的大型海洋褐藻，可作为海参的优质饲料。鼠尾藻枝条中上部的叶片较窄，称之狭叶；而枝条下部的叶片较宽，称之阔叶。新生出的阔叶颜色呈浅黄色，而进人繁殖期时阔叶呈深褐色。研究人员在温度18℃(鼠尾藻光合作用最适温度)等适宜条件下测定叶片的各项数据如下表。

(1)据表分析，鼠尾藻从生长期进人繁殖期时，阔叶的光合作用强度          ，其内在原因之一是叶片的__         __。
(2)依据表中的变化，可推知鼠尾藻的狭叶比阔叶更适应__   __(弱光/强光)条件，这与狭叶着生在枝条中上部，海水退潮时，会暴露于空气中的特点相适应的。
(3)新生阔叶颜色呈浅黄色，欲确定其所含色素的种类，可用          ，提取色素，然后用层析液分离，并观察滤纸条上色素带的_          _。
(4)在一定光照强度等条件下，测定不同温度对新生阔叶的净光合速率和呼吸速率的影响，结果如下图。
①实验测定净光合速率时所设定的光照强度__           _ (大于/等于/小于)18℃时的光饱和点
②将新生阔叶由温度18℃移至26℃下，其光补偿点将__       (增大/不变/减小)，这影响了鼠尾藻对光能的利用效率。因此，在南方高温环境下，需考虑控制适宜的温度及光照强度等条件以利于鼠尾藻的养殖。