高中生物人工湿地的作用综合题

芦荟具有一个很特殊的CO₂同化方式，夜间气孔开放，吸收的CO₂生成苹果酸储存在液泡中，如图甲所示。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO₂用于光合作用，如图乙所示。芥兰的CO₂同化过程如图丙所示；图丁表示不同地区，A、B、C三类植物在晴朗夏季的光合作用日变化曲线，请据图分析并回答：

(1)芦荟夜晚能吸收CO₂，却不能合成糖类等有机物，原因是缺少暗反应必需的________，它白天进行光合作用利用的CO₂的来源有________和________。
(2)芦荟这种植物对应图丁中的________(填字母)类植物，高等植物细胞中合成淀粉酶及控制淀粉酶形成的物质存在的场所分别是________和________。
(3)在上午10：00时，突然降低环境中CO₂的浓度，短时间内芦荟和芥兰细胞中C₃含量的变化分别是___________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)芦荟气孔开、闭的特点是对环境的适应，推测其生活环境的特点是________(填“炎热干旱”或“温暖潮湿”)。从进化角度看，芦荟特殊的CO₂同化方式是________的结果。

科研人员经实验获得CO₂浓度对冬小麦光合作用速率影响的曲线，如图1和图2。已知该植物光合作用的最适温度为25℃．呼吸作用的最适温度为30℃。请回答：

（1）CO₂浓度主要影响光合作用的     阶段，该阶段的反应场所是____。
（2）图中A₁点（或A₂点）的净光合速率为0，说明此时光合作用速率    （填“大于”“等于”或“小于”）呼吸作用速率；A₂>A₁的原因是        。
（3）当CO₂浓度由B点增加到C点时，短时间内C₃化合物的量将    （填“增加”“减少”或“不变”）。稳定后，C₃化合物与C₅化合物的比例为          。

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。
（4）光呼吸被冠以“呼吸”二字，你认为理由是______________________________。（提示：从与有氧呼吸进行比较的角度回答）

（1）科学家用菠菜作实验材料，首次研制成功一种固态太阳能电池。在光照条件下，叶绿体中一部分叶绿素a能把___________________________传输到有机半导体上，完成电池的生成。在这一过程中，直接参与电池生成的结构是叶绿体中的__________________，同时该结构上的______________________的合成受到抑制。
（2）为了探究菠菜呼吸强度的变化规律，研究人员在不同的温度、氧气条件下，测定新鲜菠菜叶的二氧化碳释放量（表中为相对值），其数据如下表所示。请据表分析回答：

①为了使实验数据真实反映呼吸强度的变化，该实验应在____________条件下进行。
②分析表中的实验数据，发现在温度、氧含量分别为________________________的条件下所测数据最可能是错误的。
③表中数据反映：当氧含量从20%上升到40%时，植物的呼吸强度保持相对稳定，原因是___________________________________________。如果要探究菠菜叶呼吸的最适温度，应该在_____________________温度范围内再设置系列温度梯度进行试验。
④就图中数据分析，蔬菜贮藏的最佳环境条件是________________________。此条件下植物细胞内二氧化碳的产生场所是___________________________。

图中甲表示植物细胞代谢的某些过程，乙表示光照强度与CO₂变化量的关系。请据图回答问题：(图中数字代表物质，a、b、c代表细胞器)
 
甲                     乙
(1)图甲中，细胞器a为________。
(2)图甲中物质④在________的情况下，全部进入c中被分解。
(3)将一株植物放置于密闭的容器中，用红外测量仪进行测量，测量时间均为1小时，测定的条件和结果如图乙所示(数据均在标准状况下测得)，据此回答：
若该植物在充分光照下积累的有机物都是葡萄糖，在25 ℃、4 klx光照条件下，该植物在充分光照下1小时总共积累葡萄糖______mg。
(4)从图乙中可发现，影响A点光合速率的因素是____________。
(5)若给该密闭装置通入C¹⁸O₂，一段时间后，装置内出现了¹⁸O₂，请用文字或图解简要说明该过程。________________________________。

荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化间下表。

叶片	发育情况	叶面积（最大面积的%）	总叶绿素含量	气孔相对开放度	净光合速率
A	新叶展开前	19	-	-	-2.8
B	新叶展开中	87	1.1	55	1.6
C	新叶展开完成	100	2.9	81	2.7
D	新叶已成熟	100	11.1	100	5.8

注："____"表示未测数据.
（1）的净光合速率较低，推测原因可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②，导致。
（2）将分别置于光温恒定的密闭容器中，一段时间后，的叶肉细胞中，将开始积累；的叶肉细胞中，含量将。
（3）与相比，合成生长素的能力；与相比，的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是。
（4）叶片发育过程中，叶片面积逐渐增大，是的结果；的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著，其根本原因是。

某生物兴趣小组分别对酵母菌细胞的呼吸方式进行了如下探究实验，请分析回答：
（1）怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？                     。
（2）该小组想探究的具体问题是酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO₂，现提供若干套(每套均有数个)实验装置如图(a～d)所示。

①请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置顺序：________(用箭头和图中字母表示)；无氧条件下的装置顺序：________(用箭头和图中字母表示)。
②装置中c瓶的作用是________，b瓶中澄清的石灰水还可用________代替。
③在温度和pH都相同的情况下，影响酵母菌细胞呼吸方式的外界因素主要是________________。
④d瓶在连通其他瓶前应先封口放置一段时间，这是为了                  。（3）如何鉴定有无酒精产生？                                       。（4）若酵母菌消耗的O₂为3 mol/L，而释放的CO₂为9 mol/L，则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的________倍。

某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，8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/8 h)
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

请根据以上图表回答下列问题：
(1)上表探究性实验课题中的自变量是____________________________。研究不同植物的光合作用，最好选择的容器标号是____________。
(2)若容器1的烧杯中加入的是CO₂的缓冲液，U型管左侧液面的变化是______(填“上升”或“下降”)，植物的净光合作用速率是________mL/h。为了更准确的测定，应对实验结果进行校正(排除非生物因素对实验结果的影响)，如果校正装置的实验结果是左侧液面比右侧液面低，则校正之后的净光合速率比原来___(填“大”或“小”)。
(3)利用图示装置测量天竺葵植株的呼吸速率，实验思路是__________________
_______________________________________________________________。

红掌是半阴生高等植物，下图1表示夏季事红掌在不同遮光处理条件下净化光合速率的日变化曲线。图2表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的温度与光合。呼吸作用的关系曲线。请回答下列相关问题

(1)图1中当遮光比列达到10％以上时，叶绿素含量增加，其中▁▁▁▁▁▁▁▁▁的含量增加更多，当遮光比列达到90％，该植物▁▁▁▁▁（填“能”或“不能”）进行光合作用。遮光比列大于30％时，导致净光合速率迅速降低的环境主要因素是▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（2）图1中与10％遮光处理相比不遮光处理的红掌植物植株干重较小，请分析其可能的原因是▁▁▁▁▁▁▁▁▁。由此给予农业生产的启示是▁▁▁▁▁▁▁▁▁。
（3）图2中呼吸速率随着温度变化的情况可用▁▁▁▁▁▁▁▁▁（填“实线”或“虚线”）表示。当温度为60°C是，CO2的吸收量与产生量均为0的原因是▁▁▁▁▁▁▁▁▁。

酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵，甲同学认为是氧气自身抑制了酵母菌的无氧呼吸，乙同学认为是需氧呼吸产生的某产物X抑制了酵母菌无氧呼吸。请设计实验探究酵母菌在氧气充足条件下不能进行无氧呼吸的原因。
供选的实验试剂和用品：酵母菌细胞（试剂1）、酵母菌破碎后经离心处理得到的只含有酵母菌细胞溶胶的上清液（试剂2）和只含有酵母菌细胞器的沉淀物（试剂3）、X溶液、蒸馏水、橡皮管夹若干、其他常用器材和试剂。完成下列实验步骤：

取锥形瓶等连接成如上图所示的装置四套，依次编号为甲、乙、丙、丁。其中每套装置的a锥形瓶加入质量分数为10%的NaOH溶液10mL，c锥形瓶加入质量分数5%的葡萄糖溶液10ml，b与d锥形瓶各加入等量的澄清石灰水。
（1）请写出支持乙同学观点反对甲同学观点的假说：酵母菌无氧呼吸＿＿＿＿
（2）完成下列实验方案：

（3）结果预测及相应结论：

下图l表示某高等植物A的种子在适宜条件下萌发初期的有关变化，图2是测定种子萌发时由呼吸作用引起气体体积改变的装置，据图回答下列问题。

（1）在图1中，第Ⅰ阶段种子鲜重显著增加的原因是              ，种子干重在第  阶段显著减少。
(2)实验一段时间U形管右侧的有色水液面上升，说明种子萌发时的呼吸方式是         。
(3)为测定种子萌发时的有氧呼吸速率，可用           代替装置中的有色水，一段时间后U形管右侧的有色水液面            (上升、下降、不变)。为测定种子萌发时产生了CO2，可用         代替装置中的有色水，一段时间后观察到的现象是                             。

为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A-F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）

试管编号 加入的物质	细胞质基质 A       B	线粒体 C       D	酵母菌 E       F
葡萄糖	-      +	-      +	+      +
丙酮酸	+      -	+      -	-      -
氧气	+      -	+      -	+      -

注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。 
（1）会产生CO₂和H₂O的试管有            ，会产生酒精的试管有        。根据试管        的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。（均填试管编号） 
（2）有氧呼吸产生的［H］，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4－二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在        的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解     （填“能”或“不能”）继续进行。

为了验证酵母菌呼吸作用类型，请根据所给的材料和用具完成实验步骤，预期实验结果，并回答问题。材料和用具：酵母菌培养液、带橡皮塞的锥形瓶五只、弯曲玻璃管若干、NaOH溶液、澄清石灰水、酸性重铬酸钾溶液、凡士林、质量分数为5%的葡萄糖溶液。
（1）方法步骤：
①将实验材料和用具按下图（一）、（二）安装好。

②向C瓶中加入NaOH溶液，分别向A、B瓶中加入10mL             和240mL葡萄糖溶液，向D、E瓶中分别加入                 。
③将装置放在25～35℃环境中培养，一段时间后观察溶液浑浊程度变化情况。
（2）预测最可能的结果                                                 。
结论                                                                 。
（3）讨论：
①此实验的自变量是         ，因变量是                        。
②酵母菌进行无氧呼吸的化学反应式                  。  
③进一步探究：如果要进一步检测酵母菌细胞呼吸产物中有无酒精，常用试剂是                    。
若颜色变为             ，说明有酒精产生。

下图甲为智能温室内高等绿色植物叶肉细胞中的部分代谢示意图；乙为不同光照强度下绿色植物吸收CO₂的速率曲线，丙表示温室内24小时CO₂浓度变化曲线。

（1）图甲中，物质A进入线粒体内，在相关酶的作用下彻底氧化分解需要________的参与；释放大量能量时需要消耗___________。
（2）图乙中， c点之后图甲中CO₂的四条扩散途径（a、b、c、h）中，一般不会发生的途径是___________；此时增加光合作用速率的方法有_______________，              。
（3）图乙中，当光照强度为b时，该叶肉细胞中产生ATP的场所有              。
（4）图丙中A～B曲线上升的原因是              ；该段曲线与图乙中的      代表的含义相同；

（Ⅰ）下图是某生物学习小组为测定光合速率和呼吸速率而设计的装置图。请回答相关问题。
（1）若要测定细胞呼吸速率，则小烧杯内应装           溶液，对照组应如何改进？
（2）若要测定净光合作用速率，则小烧杯内应装           溶液，净光合作用速率可以用                     指标来表示。总光合作用速率与净光合作用速率、呼吸速率的关系可以表示为                                  。
（Ⅱ）下图表示某温度下某绿色植物光合作用强度与光照强度的关系，S₁、S₂、S₃表示所在部位的面积，则用S₁、S₂、S₃ 的代数式填下列空格：

呼吸消耗量可以用                  表示
净积累量可以用                  表示
总光合作用量可以用                  表示