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高考一轮复习第10讲 光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系学案
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这是一份高考一轮复习第10讲 光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系学案，共31页。
第10讲 光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系
考点内容
核心素养解读
1.说明影响光合作用的因素
2.说明光合作用在实际生产中的应用
3.探究环境因素对光合作用强度的影响
1.结合曲线图分析光照、CO2、温度对光合作用强度的影响,培养模型与建模的思维能力(科学思维)
2.设计实验探究环境因素对光合作用强度的影响,分析相关实验变量(科学探究)
3.根据光合作用原理指导生产实践(社会责任)
考点一 影响光合作用的因素及应用
必备知识·整合
1.光合作用强度
(1)含义:植物在 单位时间内 通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响因素
①影响光合作用的内部因素: 色素 的含量、 酶 的含量和活性、叶龄等。
②影响光合作用强度的环境因素: 光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分等 。
a.只要影响到光合作用的原料(CO2、水)、能量的供应(光能),都可能是影响光合作用强度的因素。例如:环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。
b.影响 叶绿体 (填光合作用场所)的形成和结构的因素,也会影响光合作用强度。例如:无机营养、 病虫害 。
c.光合作用需要酶参与,因此影响酶活性的因素也会影响光合作用强度,例如: 温度 、pH。
2.探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理
①在光照下,绿色植物通过 光合作用 产生O2。
②若叶片中的气体逸出,细胞间隙充满了水,浮力减小,叶片就会沉到水底;若光合作用产生的 O2 充斥在叶片的细胞间隙中,浮力增大,叶片会从水底浮起。
③光照强度不同,则光反应产生 O2 的速率不同,叶片上浮的时间也不同。
(2)实验步骤
①制备圆形小叶片:取 生长旺盛的绿叶 ,用直径为0.6 cm的打孔器打出 圆形小叶片30片 。
②排气:将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手指堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞,使 圆形小叶片内的气体逸出 。
③沉水备用:将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用,叶片因 细胞间隙充满了水 ,所以全都沉到水底。
④分组:取3只小烧杯,分别倒入富含CO2的清水。
⑤控制自变量(光照强度):分别向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,然后分别对这3个实验装置进行 强、中、弱 三种光照。
⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中 圆形小叶片浮起的数量 。
(3)实验结论:在一定光照强度范围内,光合作用强度随光照强度的增强而 增强 。
3.化能合成作用
(1)概念:利用体外环境中的某些 无机物 氧化时所释放的能量来制造 有机物 。
(2)实例:硝化细菌能利用 NH3 氧化释放的化学能将 CO2和H2O 合成糖类,供自身利用。
(3)光合作用和化能合成作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量来源
光能
无机物氧化释放的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将 CO2和H2O 等无机物合成有机物
1.延长光照时间能够提高光合作用强度。(必修1 P105正文) (✕)
2.在探究光照强度对光合作用强度的影响中,增加光照强度或温度,都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。(必修1 P105探究·实践) (✕)
3.探究光照强度对光合作用强度影响的实验中使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。(必修1 P105探究·实践) (√)
4.为确保溶液中CO2含量充足,圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。(必修1 P105探究·实践) (√)
5.实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。(必修1 P105旁栏思考) (✕)
1.(必修1 P97问题探讨拓展)植物工厂用人工光源生产蔬菜的优点是 可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产 。同时, 人工光源的强度和不同色光是可以调控的,可以根据植物生长的情况进行调节 ,以使蔬菜产量达到最大。
2.(必修1 P105探究·实践拓展)阅读实验流程、分析实验装置,请回答:
(1)该实验的自变量是光照强度,实验中可通过 调整台灯与烧杯之间的距离或改变台灯灯泡的功率大小 来设置自变量。
(2)台灯灯泡会产生热量,距离越近(功率越大)热量越多,从而影响装置溶液的温度,请你提出改进措施。 在台灯和盛有圆形小叶片的烧杯之间放一盛水的玻璃柱,该玻璃柱可以吸收灯光的热量,避免光照对烧杯内水温产生影响 。
(3)因变量是光合作用强度,实验中是通过 单位时间内被抽去空气的圆形小叶片浮起的数量或者浮起相同数量的叶片所用的时间 来观测因变量的。
重点疑难·突破
1.影响光合作用强度的内部因素及应用
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同),以阴生植物、阳生植物为例,如图所示。
光补偿点:A'
OA段,随叶龄增大,色素含量增大, 酶的含量和活性增大,光合速率加快。应用:适时摘除老叶
(3)叶面积指数(光合面积)
①分析
a.OA段,随叶面积指数的增大,光合作用实际量不断增大,A点为光合作用的饱和点。超过A点,随着叶面积指数的增大,光合作用实际量不再增强。
b.OB段,净光合量随光合作用增强而增加,B点以后随呼吸量的增加,净光合量逐渐减少,超过C点,植物将无法正常生长。
②应用
a.增加光合作用面积,如合理密植、间作套种。
b.适当间苗、修剪、避免徒长。
2.光照强度对光合作用的影响及应用
(1)原理:光照强度影响光反应阶段,影响ATP及NADPH的产生,进而影响暗反应。
(2)曲线分析(实线表示阳生植物,虚线表示阴生植物)
①A点:光照强度为0,只进行细胞呼吸。
②AB段(不含A、B点):光合作用强度小于细胞呼吸强度。
③B点:光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)。
④BD段(不含B、D点):光合作用强度大于细胞呼吸强度。
⑤C点:光饱和点(光照强度达到C点后,光合作用强度不再随着光照强度的增大而增强)。
(3)应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。
3.CO2浓度对光合作用的影响及应用
(1)原理:CO2浓度通过影响暗反应阶段,影响C3的生成。
(2)曲线分析
图甲中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点,而图乙中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度;两图中的B点和B'点都表示CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
(3)应用
①栽种农作物时要“正其行,通其风”,多施有机肥。
②温室内可通过放干冰,使用CO2生成器,施用农家肥,与猪舍、鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。
4.温度对光合作用的影响及应用
(1)原理:温度通过影响光合酶的活性影响光合作用强度。
(2)曲线分析
光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响,但光合作用相关酶的最适温度较高。
(3)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用强度;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸强度,保证植物有机物的积累。
5.水对光合作用的影响及应用
(1)原理:水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水将导致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。
(2)曲线分析
图1 图2
图1表明在农业生产中,可根据作物的需水规律,合理灌溉。图2曲线上E点处光合作用强度暂时降低,是因为温度较高,植物部分气孔关闭,影响了CO2的供应。
(3)应用:预防干旱,合理灌溉。
6.矿质元素对光合作用的影响及应用
(1)原理:矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP、磷脂的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等。
(2)曲线分析
在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当矿质元素超过一定含量后,土壤溶液的浓度过高,植物会因渗透失水而使光合作用强度下降。
(3)应用:合理施肥、补充土壤中的矿质元素。
7.多因子变量对光合速率的影响
关键能力·提升
考向一 围绕探究环境因素对光合作用影响的原理,考查科学探究能力
1.(2020北京海淀期中)某同学将新鲜金鱼藻置于盛有NaHCO3溶液的烧杯中,改变灯泡与烧杯的距离,测定得到如图所示结果。下列叙述正确的是 ( )
A.本实验目的是探究CO2浓度对光合速率的影响
B.15~45 cm之间,气泡产生速率代表净光合速率
C.小于60 cm时,限制光合速率的主要因素是CO2浓度
D.60 cm时,光线太弱导致光合作用完全停止
1.答案 B 分析题可知,本实验改变灯泡与烧杯的距离,改变的是光照强度,所以本实验目的是探究光照强度对光合速率的影响,当距离小于60 cm时,限制光合速率的主要因素是光照强度,A、C错误;在60 cm时,光线太弱,导致光合作用减弱,但光合作用没有完全停止,D错误。
2.图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图,图乙为所测得的结果。请据图回答下列问题:
(1)图甲中NaHCO3溶液的作用是 。
(2)请写出控制本实验自变量的一种方法: 。
(3)为了防止无关变量对实验结果的干扰,本实验还应设置对照实验,请问对照装置如何设置? 。
(4)实验测得,当用40 W灯泡照射时,红色液滴没有发生移动,这是因为此时 。
2.答案 (1)维持广口瓶内CO2的稳定 (2)用不同瓦数的灯泡或改变灯与广口瓶的距离 (3)将装置中的茉莉花换成等量死茉莉花,其他设置与装置甲一样 (4)光合作用强度等于细胞呼吸强度
考向二 围绕单因素或多因素对光合速率的影响,考查科学思维能力
3.(2020四川绵阳四模)为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响,某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率(mmol/h),结果如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.该实验中的温度和光照强度应适宜并且保持一致
B.吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素等含氮物质
C.适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产
D.叶绿体中CO2的固定量就是测得叶片的CO2吸收量
3.答案 D 叶片的CO2吸收量代表净光合速率,叶绿体中CO2的固定量代表真光合速率,真光合速率=净光合速率+呼吸速率,故叶绿体中CO2的固定量不等于测得叶片的CO2吸收量,D错误。
4.下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中使图中结果一定成立的是 ( )
A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度
B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
4.答案 D 随着CO2浓度的增大,净光合速率先增大后趋于稳定,但由于净光合速率最大时对应着最适温度,低于或高于此温度,净光合速率都将下降,所以无法确定甲、乙温度的高低,A错误;植物进行光合作用存在最适温度,高于最适温度后,净光合速率减小,所以随着温度升高,净光合速率应先升高后降低,B错误;由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在相应光波长时,植物的净光合速率存在峰值,不应呈现先升高后趋于稳定的状态,且无法确定甲、乙温度的高低,C错误。
5.海水温度和氮含量会影响海洋生态系统中三角褐指藻的光合作用。某生物兴趣小组以三角褐指藻为实验材料,进行了相关的实验,实验结果如图所示(光合速率的单位:μmol·m-2·s-1)。
回答下列问题:
(1)在氮充足时,0~500 lx光照强度下,影响光合速率的主要因素为 ;光照强度高于500 lx后,18 ℃、24 ℃条件下光合速率不同的原因是 。
(2)氮可参与叶绿素、 (至少答两种)等物质的合成。有同学欲通过实验来验证缺氮可降低叶绿素的含量,写出实验思路及结果: 。
(3)光饱和点指光合速率达到最大时所对应的最小光照强度,氮限制条件下的光饱和点 (填“大于”“小于”或“等于”)氮充足条件下的光饱和点,原因可能是 (答出两点)。
(4)由图可知,相对于温度,氮含量对三角褐指藻光合作用的影响 (填“更大”或“更小”)。
5.答案 (1)光照强度 不同温度条件下,酶的活性不同 (2)光合作用的酶、ATP、NADPH 分别取等量的氮限制、氮充足条件下生长的三角褐指藻,提取、分离色素,氮限制条件下滤纸条最下面的两条色素带的宽度小于氮充足条件下的 (3)小于 缺氮使酶的含量减少,催化效率降低;缺氮使叶绿素的含量降低,吸收光的能力降低,限制光合作用的进行;缺氮使ATP、NADPH的合成量减少,从而限制光合作用的进行 (4)更大
考点二 光合作用与细胞呼吸的关系
必备知识·整合
1.关系图解
(1)物质名称:b:O2,c: ATP ,d:ADP,e:NADPH,f: C5 ,g:CO2,h: C3 。
(2)生理过程及场所
序号
①
②
③
④
⑤
生理
过程
光反应
暗反应
有氧呼吸
第一阶段
有氧呼吸
第二阶段
有氧呼吸
第三阶段
场所
叶绿体类
囊体薄膜
叶绿体基质
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
2.联系
(1)物质联系
C:CO2有机物丙酮酸CO2
H:H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
O:H2OO2H2OCO2有机物
(2)能量联系
1.光合作用过程中产生的NADPH可用于有氧呼吸的第三阶段。(必修1 P103正文) (✕)
2.叶绿体产生的O2可进入线粒体被直接利用,线粒体产生的H2O可进入叶绿体被直接利用。(必修1 P104正文) (√)
3.进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原,植物体的净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。(必修1 P104正文) (√)
(必修1 P106拓展应用2拓展)给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件,幼苗的生存时间一般不会太长,原因可能是 随着植物生长,土壤的水分会减少,土壤中的无机盐含量会下降,空气中CO2含量减少等 。
重点疑难·突破
1.光合作用与有氧呼吸中[H]/NADPH和ATP的来源、去路
比较项目
来源
去路
NADPH
光合作用
产生于光反应中水的光解
用于暗反应中C3的还原
[H]
有氧呼吸
产生于第一、二阶段
消耗于第三阶段,与O2结合生成H2O
ATP
光合作用
产生于光反应阶段,其中的能量来自光能
用于暗反应过程中C3的还原
有氧呼吸
三个阶段均能产生,第三阶段相对较多
用于各项生命活动
2.不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点
曲线
光合作用强度与细胞呼吸强度的关系
气体代
谢特点
图示
A点
只进行细胞呼吸
吸收O2,释放CO2
AB段
(不含A、
B点)
细胞呼吸强度大于光合作用强度
吸收O2,释放CO2
B点
细胞呼吸强度等于光合作用强度
不与外界发生气体交换
B点后
光合作用强度大于细胞呼吸强度
吸收CO2,释放O2
3.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动
(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动:细胞呼吸增强,A点下移;细胞呼吸减弱,A点上移。
(2)补偿点(B点)的移动
①细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点右移,反之左移。
②细胞呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点右移,反之左移。
(3)饱和点(C点)和D点的移动:相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时,C点右移,D点上移的同时右移;反之,移动方向相反。
4.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
(1)自然环境中,绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线分析
(2)相对密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线分析
关键能力·提升
考向一 围绕细胞呼吸与光合作用在过程上的联系,考查科学思维能力
1.(2020山东潍坊二模)如图表示高等植物体内某些生理过程。据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.Ⅰ阶段生成ATP和NADPH所需要的能量可以是光能也可以是化学能
B.③和④过程进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质
C.Ⅰ、Ⅱ阶段所示的过程是生态系统赖以维持的重要基础
D.④、⑤过程可发生在同一个体不同部位的组织细胞中
1.答案 A 高等植物体内,Ⅰ阶段(光反应)生成ATP和NADPH所需要的能量来自光能,A错误。
2.(不定项选择)下列几个同位素标记实验,对其结果的叙述正确的是 ( )
A.给蓝细菌提供14CO2,可以检测出14C6H12O6
B.小白鼠吸入18O2,在其尿液中可以检测到H218O
C.给水稻提供14CO2,则其根细胞在缺氧状态下有可能出现14C2H5OH
D.给水稻提供H218O,一段时间后其叶肉细胞内不可能出现C6H1218O6
2.答案 ABC 给水稻提供H218O,在有氧呼吸的第二阶段H218O参与丙酮酸的氧化生成C18O2,叶肉细胞通过光合作用的暗反应利用C18O2可生成C6H1218O6,D错误。
3.下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图,下列相关叙述错误的是 ( )
A.细胞①处于黑暗环境中,该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率
B.细胞②没有与外界发生O2和CO2的交换,可断定此时光合速率等于呼吸速率
C.细胞③处在较强光照条件下,细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和
D.分析细胞④可得出,此时的光照强度较弱且N1小于M2
3.答案 D 结合图示可知,细胞④中,线粒体利用的O2除来自叶绿体外,还要从细胞外吸收,说明此时细胞呼吸强度大于光合作用强度,细胞进行有氧呼吸和光合作用的过程中,O2的净消耗量(吸收量)M2与CO2的净生成量N1相等,D错误。
考向二 围绕光合作用中补偿点、饱和点的移动问题,考查科学思维能力
4.将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图。
下列相关叙述,正确的是 ( )
A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移
B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移
C.如果光照强度适当增加,a点右移,b点右移
D.如果光照强度适当增加,a点左移,b点右移
4.答案 D a点为CO2补偿点,光合作用强度等于细胞呼吸强度;b点为CO2饱和点。如果光照强度降低,则光合作用减弱,而呼吸作用不变,需要更多的CO2进行补偿,则a点右移;光合作用减弱,则CO2饱和点降低,b点左移。光照强度增加则相反,故D正确。
考向三 围绕密闭和开放环境中一昼夜CO2、O2含量变化的分析,考查科学思维能力
5.将某绿色盆栽植物置于密闭容器内暗处理后,测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1),在天气晴朗时的早6时移至阳光下,日落后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量,变化情况如图所示。下列对此过程的分析正确的是 ( )
A.在10时和20时光合作用强度与呼吸作用强度相等
B.该植物体内17时有机物积累量小于19时的有机物积累量
C.在9~16时之间,光合速率>呼吸速率,O2浓度不断上升
D.该植物从20时开始进行无氧呼吸
5.答案 C 分析图示,10时CO2浓度下降,光合速率大于呼吸速率,20时CO2浓度升高,呼吸速率大于光合速率,A错误;17时,光合速率等于呼吸速率,17时以后呼吸速率大于光合速率,所以19时积累的有机物低于17时的,B错误;20时后植物主要进行有氧呼吸,D错误。
6.(2020山东青岛高三质检)如图是北方某干旱地区夏日晴朗天气,黄瓜叶片净光合速率与胞间CO2浓度的日变化曲线。请回答下列问题:
(1)据图推测13:00时, (填“增加”或“降低”)环境的相对湿度可降低黄瓜光合作用“午休”的程度,原因是
。
(2)有同学认为,17:00~18:00胞间CO2浓度快速上升的原因是呼吸速率大于光合速率,你认为是否正确? (填“是”或“否”),理由是 。
(3)玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶,能通过一系列反应将CO2“泵”入某些进行光合作用的细胞,保证暗反应顺利进行。在干旱缺水地区,与11:00时相比,13:00时该类植物光合作用速率反而有所升高,除光照、温度等因素外,主要原因是 。
6.答案 (1)增加 避免因气孔关闭导致胞间CO2浓度较低,进而影响暗反应速率 (2)否 由图中实验结果可知该时间段净光合速率大于零 (3)该类植物能利用较低浓度的CO2
解析 (1)图中显示,13:00时黄瓜光合作用出现了“午休”现象,是部分气孔关闭导致的CO2吸收不足,进而影响了光合作用暗反应,因此适当增加环境的相对湿度可降低黄瓜光合作用“午休”的程度。(2)据图中实验结果可知,17:00~18:00之间黄瓜的净光合速率大于零,说明其光合速率大于呼吸速率。(3)根据题意分析可知,“玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶,能通过一系列反应将CO2‘泵’入某些进行光合作用的细胞”,即玉米、甘蔗等植物能利用较低浓度的CO2,所以在干旱缺水地区,与11:00时相比,13:00时该类植物光合作用速率反而有所升高。
高考真题再现
1.(2020浙江7月选考,25,2分)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是 ( )
A.测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B.若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,光合速率偏大
C.若该植物较长时间处于遮阴环境,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似
D.若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似
1.答案 A 该植物叶片同时进行光合作用和呼吸作用,测得的该植物叶片的光合速率表示净光合速率,该叶片分离得到的叶绿体的光合速率表示总光合速率,净光合速率=总光合速率-呼吸速率,A正确;若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,说明部分叶绿体被破坏无法进行光合作用,与无破碎叶绿体相比,光合速率偏小,B错误;若该植物长时间处于遮阴环境,光合速率慢,叶片内蔗糖不可能出现高浓度积累的现象,二者的关系不同于图中B-C段对应的关系,C错误;花朵为光合产物的储存场所,若该植物处于开花期,人为摘除花朵后,蔗糖的储存器官减少,叶片内蔗糖积累会抑制光合作用的正常进行,二者的关系不与图中A-B段对应的关系相似,D错误。
2.(2017北京理综,2,6分)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是 ( )
A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B.净光合作用的最适温度约为25 ℃
C.在0~25 ℃范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D.适合该植物生长的温度范围是10~50 ℃
2.答案 D 由图可知,该植物呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度高,A正确;由图可知,净光合作用的最适温度约为25 ℃,B正确;观察题图中曲线可知,在0~25 ℃范围内,总光合速率上升快于呼吸速率,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大,C正确;净光合速率大于零时,植物才能生长,温度为50 ℃时,净光合速率小于零,植物不能生长,所以适合该植物生长的温度范围不是10~50 ℃,D错误。
3.(2017天津理综,6,6分)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是 ( )
A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型
B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型
C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
3.答案 D 从图示可以看出,在曲线图P点以前,野生型水稻光合速率大于突变型,而P点后野生型水稻光合速率小于突变型,说明在P点前,野生型水稻光反应强度较高,P点后,突变型水稻暗反应强度较高,A、B正确;在P点前和P点后至光饱和点前,突变型水稻光合速率随光照强度增加而增加,即限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度,当光照强度大于光饱和点时,限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度,C正确,D错误。
4.(2020海南单科,21,9分)在晴朗无云的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化,结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是 ;从10时到12时,该蔬菜的光合作用强度 。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因是 。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,测得棚内温度比B菜地高,一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比,C菜地蔬菜产量低,从光合作用和呼吸作用的原理分析,原因是 。
4.答案 (1)光照强度 降低 (2)B地光照强度过高,导致蔬菜气孔关闭,二氧化碳吸收受阻,光合作用速率降低 (3)C的温度上升,光合作用有关酶活性下降,呼吸作用有关酶活性增加,C的净光合作用降低,产量下降,因此C的蔬菜产量低于B
解析 (1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,与10时相比,7时光照强度弱,此时,影响光合作用的主要因素是光照强度。从图中分析可知,10时到12时,光合作用强度在降低。(2)与A菜地相比,B菜地温度较高,植物部分气孔关闭,导致植物从外界吸收二氧化碳受阻,植物暗反应受到限制,光合作用强度降低。(3)当温度升高后,与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低,光合作用强度降低,呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度,呼吸速率上升,最终导致净光合速率降低,蔬菜的有机物积累减少,产量降低。
5.(2020课标全国Ⅰ,30,10分)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有 (答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是 ,选择这两种作物的理由是 。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/
μmol·m-2·s-1
1 200
1 180
560
623
5.答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的呼吸作用 (2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 (3)A和C 作物A光饱和点高且长得高,可利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且长得矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用
6.(2018课标全国Ⅰ,30,9分)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题:
(1)当光照强度大于a时, 甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是 。
(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是 ,判断的依据是 。
(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是 。
(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的 (填“O2”或“CO2”)不足。
6.答案 (1)甲 (2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大 (3)乙 (4)CO2
解析 (1)曲线显示,当光照强度大于a时,相同光强下,甲植物净光合速率较乙植物高,即此条件下甲植物对光能的利用率较高。(2)种植密度较大时,植株接受的光照强度较弱,曲线显示,在光照强度减弱过程中,甲植物净光合速率下降幅度较乙大。(3)林下为弱光环境,曲线显示,在弱光条件下,乙植物净光合速率较甲植物高,故乙植物更适合在林下种植。(4)气孔是叶片水分散失和CO2进入叶片的通道。夏季晴天中午12:00时,植物为减少蒸腾作用失水量而关闭部分气孔,同时也阻碍了CO2进入叶片,从而影响了叶片光合速率。
7.(2018课标全国Ⅱ,30,8分)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问题:
(1)从图可知,A叶片是树冠 (填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是 。
(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的 反应受到抑制。
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是 。
7.答案 (1)下层 A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片 (2)暗 (3)无水乙醇
解析 (1)树冠上层叶片适宜接受强光照,下层叶片适宜接受弱光照,故树冠下层叶片的光饱和点较低,即A来自树冠下层。(2)根据题意,测得放氧速率不变,说明光反应速率不变,但其净光合速率下降,主要原因是光合作用的暗反应受到了抑制。(3)常用于叶绿体色素提取的有机溶剂是无水乙醇。
8.(2017课标全国Ⅰ,30,9分)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是 。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率 (填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是 。
8.答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低 大于0 (2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加
解析 (1)甲、乙两种植物在同一密闭小室中适宜条件下照光培养,由于植物进行光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量,因此密闭小室中的CO2浓度降低,植物的光合速率也随之降低;甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,当甲种植物净光合速率为0时,对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点,故乙种植物净光合速率大于0。(2)在光照条件下植物进行光合作用释放O2,使小室中的O2浓度升高,而有氧呼吸第三阶段需要O2,所以O2增多时,有氧呼吸会增加。
一、单项选择题
1.如图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆叶片,再用气泵抽出圆叶片中的气体直至叶片沉入水底,然后将等量的圆叶片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中,给予一定的光照,测量每个玻璃皿中圆叶片上浮至液面所用的平均时间(如图乙),以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是 ( )
A.在ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐减小
B.在bc段,单独增加NaHCO3溶液浓度,可以缩短叶圆片上浮的时间
C.在c点以后,因NaHCO3溶液浓度过高,使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降
D.因NaHCO3溶液中不含O2,所以整个实验过程中圆叶片不能进行呼吸作用
1.答案 C ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐增强,释放的氧气量增多,圆叶片上浮至液面所用的平均时间减少,A项错误;NaHCO3溶液可以提供CO2,光合作用受到CO2、光照等条件影响,由题图可知,在bc段,单独增加NaHCO3溶液浓度,圆叶片上浮至液面的时间基本不变,B项错误;整个实验过程中叶片都在进行呼吸作用,D项错误。
2.(2021黑龙江哈尔滨师大附中高三开学考)下图表示温棚内光照强度(X)与农作物净光合作用强度(实际光合作用强度与呼吸作用强度之差)的关系(棚内温度、水分和无机盐均处于适宜的条件下)。请据图分析,下列说法中不正确的是 ( )
A.当X>Q时,可采取遮光措施确保作物的最大光合速率
B.和Q点相比,P点时叶肉细胞内C5的含量较Q点低
C.在N点时取农作物上部成熟叶片用碘蒸气处理,叶片显蓝色
D.当X=P时,叶肉细胞内形成ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质
2.答案 B 由图可知,当X>Q时,净光合作用强度下降,可通过遮光使光照强度下降,以维持最大净光合作用强度,确保作物的最大光合速率,A正确;图中Q点以后净光合作用强度不断下降的主要原因可能是强光照使蒸腾作用过快,散失水分过多,导致部分气孔关闭,CO2吸收量减少,因此,P点时叶肉细胞内C5的含量比Q点高,B错误;N点时,净光合作用强度>0,有淀粉等有机物积累,故用碘蒸气处理,叶片显蓝色,C正确;当X=P时,净光合作用强度为0,此时光合作用强度与呼吸作用强度相等,所以产生ATP的场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质,D正确。
3.(2020河北唐山一模)下表是科研人员测得大棚中某草莓在补充X光和Y光后叶片色素含量及果实产量的部分数据。下列分析错误的是 ( )
叶绿素总量
(mg/g)
类胡萝卜素
(mg/g)
单株果数量
(个)
单果质量
(g)
对照组
6.4
2.5
12
15
X光组
5.5
4.0
13
16
Y光组
7.6
2.4
10
22
A.大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化
B.Y光组叶片颜色比对照组偏黄
C.X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组
D.补充Y光更有利于提高大棚草莓产量
3.答案 B 根据表格分析可知,在补充光照X和Y后,X光组和Y光组的色素含量变化不一样,说明大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化,A正确;Y光组叶绿素总量增加,比对照组偏绿,B错误;根据单株果的数量和单果质量能推测出Y光组植株制造的有机物含量高于X光组,所以X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组,C正确;根据表格分析,Y光组植株制造的有机物含量高于X光组,所以补充Y光更有利于提高大棚草莓产量,D正确。
4.百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。如图为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图,据图分析错误的是 ( )
A.图中B物质可能是葡萄糖
B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2
C.PEP、RuBP均能与CO2结合
D.夜间细胞液pH可能会下降
4.答案 A 在有氧呼吸过程中,丙酮酸进入线粒体,而不是葡萄糖,A错误;由图可知,光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个:一是来自线粒体,二是来自细胞质基质(苹果酸的分解),B正确;由图可知,CO2与PEP、RuBP结合分别形成OAA和PGA,C正确;液泡内的液体称为细胞液,夜间苹果酸进入细胞液中,使细胞液pH下降,D正确。
5.光合作用速率等于呼吸作用速率时对应的光照强度为光补偿点。某同学将生长状态相似的番茄幼苗均分为两组,其中一组置于缺镁的培养液中培养一段时间,与对照组相比,其叶片光合作用速率下降。下列说法正确的是 ( )
A.实验组光反应速率降低,暗反应速率不变
B.与对照组相比,实验组的光补偿点变大
C.实验组色素带的位置与对照组不同
D.实验组色素带的宽度与对照组相同
5.答案 B 实验组光反应速率降低,暗反应速率也降低;实验组的光补偿点比对照组大;实验组色素带的位置与对照组相同,但叶绿素a和叶绿素b对应的色素带会变窄。
6.(2019山东新泰一中质检)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图,①~⑤表示有关过程,X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法,错误的是 ( )
A.X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP
B.①~⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C.②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定
D.光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外
6.答案 B X物质是CO2固定后的产物,表示C3;Y物质是葡萄糖氧化分解成CO2的中间产物,Y表示丙酮酸;Z物质是光反应产生、用于暗反应的ATP,A正确。图中①过程表示光反应,能产生ATP,②过程表示暗反应中C3的还原,此过程消耗ATP,③过程表示有氧呼吸的第一阶段,能产生ATP,④过程表示有氧呼吸第二阶段,能产生ATP,⑤过程表示暗反应中CO2的固定,不能产生ATP,B错误,C正确。光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外,D正确。
7.(2020山东青岛实验中学一模)将一盆置于密闭透明容器内的绿色植物放在黑暗环境(温度适宜)中,t1时刻给予充足的光照,t4时刻再补充一定量的CO2 ,继续培养一段时间。在培养的过程中实时检测装置内O2的释放速率,结果如图所示。不考虑其他生物的影响,下列叙述错误的是 ( )
A.t0~t1,该密闭装置内O2的含量应持续下降
B.t3时刻,该绿色植物的呼吸速率等于光合速率
C.t3~t4,CO2浓度是限制光合速率的主要因素
D.t4~t5,该绿色植物的净光合速率逐渐增大
7.答案 B t0~t1,该绿色植物处于黑暗环境中,其不能进行光合作用,且不断进行呼吸作用消耗氧气,所以该密闭装置内O2的含量应持续下降,A正确;t3时刻,该绿色植物氧气释放速率>0,呼吸速率不等于光合速率,B错误;从曲线图中看出在t4时刻,补充CO2后光合作用速率上升,所以t3~t4光合作用速率的限制因素主要是CO2浓度,C正确;t4~t5,该绿色植物氧气释放速率不断增加,所以其净光合速率逐渐增大,D正确。
二、不定项选择题
8.(2020山东菏泽一中月考)龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类,既能给海洋生态系统提供光合产物,又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响,实验结果如图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%,实验过程中温度等其他条件适宜,下列相关说法错误的是 ( )
A.实验中CO2浓度为0.1%的组是对照组
B.增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率
C.高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快
D.选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
8.答案 AB 根据题意,大气CO2浓度约为0.03%,故实验中CO2浓度为0.03%的组是对照组,A错误。据图1可知,在高光照强度下,0.03%和0.1%CO2浓度下龙须菜相对生长速率无差别,在低光照强度下,0.1% CO2浓度下龙须菜的相对生长速率比0.03%CO2浓度下的略小,故增加CO2浓度不能提高龙须菜的生长速率,B错误。据图可知,CO2浓度相同时,高光照强度下龙须菜的相对光反应速率和相对生长速率都比低光照强度下高,C正确。结合图1和图2分析可知,龙须菜的相对生长速率和相对光反应速率主要受光照影响,故选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素,D正确。
9.(2021辽宁锦州高三联考)如图曲线表示植物甲、乙的净光合速率随叶片温度变化的趋势。下列说法正确的是 ( )
A.植物甲比植物乙更能适应高温环境
B.若在35 ℃恒温条件下分别培养植物甲和植物乙一昼夜(12小时光照、12小时黑暗),则植物甲一昼夜的有机物积累量大于植物乙
C.5 ℃时,植物甲的叶肉细胞中产生[H]/NADPH的场所有细胞质基质、线粒体基质和类囊体薄膜
D.温度高于35 ℃时,植物乙净光合速率下降的原因可能是气孔关闭
9.答案 ACD 据图可知,植物甲净光合作用的最适温度比植物乙高,故植物甲比植物乙更能适应高温环境,A正确。在35 ℃恒温条件下,甲、乙两种植物的净光合速率相同,但是它们的呼吸速率不知道,所以不能比较植物甲和植物乙一昼夜的有机物积累量,B错误。5 ℃时,植物甲的叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用,因此产生[H]/NADPH的场所有细胞质基质、线粒体基质和类囊体薄膜,C正确。温度高于35 ℃时,植物乙净光合速率下降的原因可能是温度过高,植物的部分气孔关闭,导致二氧化碳吸收量不足,光合速率下降;也可能是温度过高,光合速率下降,而呼吸速率上升,导致净光合速率下降,D正确。
三、非选择题
10.(2020安徽马鞍山三模)为研究土壤含水量对光合作用的影响,科研小组在盛夏时节,以五月鲜桃幼树为材料,利用盆栽控水法进行相关实验。他们选取成熟叶片测定净光合速率,并对各组植株内某些化学物质的变化进行了测量。如图为不同土壤含水量下净光合速率的日变化曲线。
回答下列问题:
(1)本实验可以通过检测 来测定净光合速率。
(2)五组实验中,土壤含水量为 时,桃树生长最佳。土壤含水量大于55.7%时,从10:00到14:00,净光合速率较低,原因是 。
(3)经检测,土壤含水量在55.7%的中度干旱情况下,根等细胞中的无机盐和可溶性糖等物质的含量逐渐增加,这种生理变化在植物适应干旱环境中的作用是 。
(4)研究表明,重度干旱会使植物积累有害物质。从影响光合作用的内因分析,土壤含水量低于24.1%时,净光合速率低的原因是
。
10.答案 (1)O2的释放量(或CO2的吸收量或叶片干重增加量) (2)74.9% 部分气孔关闭,CO2供应减少 (3)增大细胞渗透压,增强植物吸水能力 (4)叶绿体受损,光合色素减少,相关酶活性降低等
解析 (1)净光合作用速率可以通过检测O2的释放量、CO2的吸收量或叶片干重增加量进行测定。(2)从曲线图中看出,含水量为74.9%时,净光合作用速率最大,桃树生长最佳;土壤含水量大于55.7%时,从10:00到14:00为降低蒸腾作用,部分气孔关闭,CO2供应减少,所以净光合作用速率较低。(3)根等细胞中的无机盐和可溶性糖等物质的含量逐渐增加,增大了细胞渗透压,增强了植物吸水能力。(4)重度干旱会使植物积累有害物质,导致叶绿体受损,光合色素减少,相关酶活性降低等,因此净光合作用速率降低。
11.(2020山东泰安肥城适应性训练)研究人员为探究不同遮光强度对小麦叶片光合特性、生理代谢特征的影响,分别设置轻度遮光(S1,单层遮光,光合有效辐射减弱20%)、中度遮光(S2,双层遮光,光合有效辐射减弱40%)和重度遮光(S3,三层遮光,光合有效辐射减弱60%)三个实验组,并以全光照为对照组(CK),实验结果如下表所示。据表回答下列问题:
遮光强度对小麦光合特性参数的影响
处
理
气孔导度(μmol·m-2·s-1)
光合速率(μmol·m-2·s-1)
胞间CO2浓度(μL-1·L-1)
叶绿素a(mg·g-1)
叶绿素b(mg·g-1)
叶绿素a/叶绿素b
CK
0.23
7.46
536.21
1.03
2.63
0.39
S1
0.21
6.82
501.48
1.01
2.34
0.43
S2
0.17
6.03
463.02
0.86
2.10
0.41
S3
0.12
5.12
421.71
0.57
1.75
0.33
(1)影响小麦光合作用的环境因子,除了光照条件外,还有 (答出2点)以及水分、矿质营养等,除表格中涉及的因素外,影响小麦光合作用的内部因素还有 。
(2)若已知遮光强度对其他色素含量变化的影响不显著,则相对于CK,将S3的小麦叶片进行色素的提取和分离实验后,第 条色素带变窄的程度更大,为 色。
(3)综合表格数据,随遮光强度增加小麦的光合速率下降的原因是 。
(4)小麦生长除了受到光照强度影响外,还会受到温度的影响。新疆昼夜温差大,小麦产量较高的原因是白天温度较高,小麦进行光合作用较强,夜晚温度较低, 较弱,有利于有机物的积累。
11.答案 (1)CO2浓度、温度 酶的含量或酶的活性(或类胡萝卜素的含量) (2)三 蓝绿 (3)随遮光不断加强,小麦的气孔导度和胞间CO2浓度下降,从而影响光合作用的暗反应,叶绿素的含量下降,从而影响光反应,所以光合速率下降 (4)细胞呼吸
解析 (1)除了光照条件外,影响小麦光合作用的环境因子还有CO2浓度、温度以及水分、矿质营养等,内部影响因素有酶的含量和活性等。(2)由表格中数据可知,相对于CK,S3的叶绿素a/叶绿素b降低,因此将S3的小麦叶片进行色素的提取和分离实验后,若其他色素含量变化不显著,则蓝绿色的叶绿素a条带变窄的程度更大。(3)综合表格数据,随着遮光不断加强,小麦的气孔导度和胞间CO2浓度下降,从而影响光合作用的暗反应,叶绿素的含量下降,从而影响光反应,故小麦的光合速率会下降。(4)新疆白天温度高,光合作用强,晚上温度低,细胞呼吸较弱,消耗的有机物少,有利于有机物的积累,故小麦产量较高。
12.(2020河北保定二模)研究小组通过人工模拟高温、干旱、高温和干旱复合条件,对某植物净光合速率进行了研究。结果表明,高温、干旱均会导致植物净光合速率下降,且在高温和干旱复合条件下该植物的净光合速率下降得更加明显。请回答下列问题:
(1)植物叶肉细胞中与净光合速率密切相关的两种细胞器是 。这两种细胞器在结构上的共同点是 ,在功能上的共同点是 。
(2)研究发现,高温处理及干旱处理会使植物蒸腾作用显著下降。结合光合作用两个阶段分析,高温处理与干旱处理使该植物净光合速率下降的可能原因是 、
（答出两点即可)。
(3)研究小组认为在高温和干旱复合作用下,该植物净光合速率下降更明显与叶绿素含量降低具有更加显著的关系,试设计简单的实验进行探究(已具备经高温、干旱、高温和干旱复合处理及正常培养的植株),写出实验思路和预期结果。
实验思路: 。
预期结果: 。
12.答案 (1)叶绿体和线粒体 都具有双层膜 都与能量转换有关(或都能合成ATP) (2)蒸腾作用显著下降,植物吸水能力降低,细胞缺水使光反应产生的NADPH、ATP减少,导致净光合作用速率下降 气孔开度减小,植物叶片吸收的CO2减少,暗反应减弱使净光合作用速率下降(或高温使光合作用酶活性下降,而对呼吸作用相关酶活性影响较小) (3)分别取等量(相同部位)的经高温、干旱、高温和干旱复合处理及正常培养的植物叶片进行色素的提取和分离实验,比较滤纸条上叶绿素条带的颜色和宽度 高温、干旱、高温和干旱复合处理组均较正常培养组叶绿素条带窄,颜色浅,且高温和干旱复合处理组较高温、干旱处理组叶绿素条带更窄,颜色更浅
解析 (1)植物叶肉细胞中光合作用的场所是叶绿体,细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,所以叶肉细胞中与净光合速率密切相关的两种细胞器是叶绿体和线粒体。这两种细胞器在结构上的共同点是都具有双层膜,在功能上的共同点是都与能量转换有关(或都能合成ATP)。(2)光合作用的过程包括光反应和暗反应,研究发现,高温处理及干旱处理会使植物蒸腾作用显著下降。结合光合作用两个阶段分析,高温处理与干旱处理使该植物净光合速率下降的可能原因是:蒸腾作用显著下降,植物吸水能力降低,细胞缺水使光反应产生的NADPH、ATP减少,导致净光合作用速率下降;气孔开度减小,植物叶片吸收的CO2减少,暗反应减弱使净光合作用速率下降;③高温使光合作用酶活性下降,而对呼吸作用相关酶活性影响较小。(3)分析题意可知:本实验自变量为不同处理(高温、干旱、高温和干旱复合处理)的植物叶片,因变量为叶绿素含量,根据实验设计的对照原则、单一变量原则等,设计实验思路和预期结果见答案。
第10讲 光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系
考点内容
核心素养解读
1.说明影响光合作用的因素
2.说明光合作用在实际生产中的应用
3.探究环境因素对光合作用强度的影响
1.结合曲线图分析光照、CO2、温度对光合作用强度的影响,培养模型与建模的思维能力(科学思维)
2.设计实验探究环境因素对光合作用强度的影响,分析相关实验变量(科学探究)
3.根据光合作用原理指导生产实践(社会责任)
考点一 影响光合作用的因素及应用
必备知识·整合
1.光合作用强度
(1)含义:植物在 单位时间内 通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响因素
①影响光合作用的内部因素: 色素 的含量、 酶 的含量和活性、叶龄等。
②影响光合作用强度的环境因素: 光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分等 。
a.只要影响到光合作用的原料(CO2、水)、能量的供应(光能),都可能是影响光合作用强度的因素。例如:环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。
b.影响 叶绿体 (填光合作用场所)的形成和结构的因素,也会影响光合作用强度。例如:无机营养、 病虫害 。
c.光合作用需要酶参与,因此影响酶活性的因素也会影响光合作用强度,例如: 温度 、pH。
2.探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理
①在光照下,绿色植物通过 光合作用 产生O2。
②若叶片中的气体逸出,细胞间隙充满了水,浮力减小,叶片就会沉到水底;若光合作用产生的 O2 充斥在叶片的细胞间隙中,浮力增大,叶片会从水底浮起。
③光照强度不同,则光反应产生 O2 的速率不同,叶片上浮的时间也不同。
(2)实验步骤
①制备圆形小叶片:取 生长旺盛的绿叶 ,用直径为0.6 cm的打孔器打出 圆形小叶片30片 。
②排气:将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手指堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞,使 圆形小叶片内的气体逸出 。
③沉水备用:将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用,叶片因 细胞间隙充满了水 ,所以全都沉到水底。
④分组:取3只小烧杯,分别倒入富含CO2的清水。
⑤控制自变量(光照强度):分别向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,然后分别对这3个实验装置进行 强、中、弱 三种光照。
⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中 圆形小叶片浮起的数量 。
(3)实验结论:在一定光照强度范围内,光合作用强度随光照强度的增强而 增强 。
3.化能合成作用
(1)概念:利用体外环境中的某些 无机物 氧化时所释放的能量来制造 有机物 。
(2)实例:硝化细菌能利用 NH3 氧化释放的化学能将 CO2和H2O 合成糖类,供自身利用。
(3)光合作用和化能合成作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量来源
光能
无机物氧化释放的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将 CO2和H2O 等无机物合成有机物
1.延长光照时间能够提高光合作用强度。(必修1 P105正文) (✕)
2.在探究光照强度对光合作用强度的影响中,增加光照强度或温度,都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。(必修1 P105探究·实践) (✕)
3.探究光照强度对光合作用强度影响的实验中使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。(必修1 P105探究·实践) (√)
4.为确保溶液中CO2含量充足,圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。(必修1 P105探究·实践) (√)
5.实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。(必修1 P105旁栏思考) (✕)
1.(必修1 P97问题探讨拓展)植物工厂用人工光源生产蔬菜的优点是 可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产 。同时, 人工光源的强度和不同色光是可以调控的,可以根据植物生长的情况进行调节 ,以使蔬菜产量达到最大。
2.(必修1 P105探究·实践拓展)阅读实验流程、分析实验装置,请回答:
(1)该实验的自变量是光照强度,实验中可通过 调整台灯与烧杯之间的距离或改变台灯灯泡的功率大小 来设置自变量。
(2)台灯灯泡会产生热量,距离越近(功率越大)热量越多,从而影响装置溶液的温度,请你提出改进措施。 在台灯和盛有圆形小叶片的烧杯之间放一盛水的玻璃柱,该玻璃柱可以吸收灯光的热量,避免光照对烧杯内水温产生影响 。
(3)因变量是光合作用强度,实验中是通过 单位时间内被抽去空气的圆形小叶片浮起的数量或者浮起相同数量的叶片所用的时间 来观测因变量的。
重点疑难·突破
1.影响光合作用强度的内部因素及应用
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同),以阴生植物、阳生植物为例,如图所示。
光补偿点:A'
OA段,随叶龄增大,色素含量增大, 酶的含量和活性增大,光合速率加快。应用:适时摘除老叶
(3)叶面积指数(光合面积)
①分析
a.OA段,随叶面积指数的增大,光合作用实际量不断增大,A点为光合作用的饱和点。超过A点,随着叶面积指数的增大,光合作用实际量不再增强。
b.OB段,净光合量随光合作用增强而增加,B点以后随呼吸量的增加,净光合量逐渐减少,超过C点,植物将无法正常生长。
②应用
a.增加光合作用面积,如合理密植、间作套种。
b.适当间苗、修剪、避免徒长。
2.光照强度对光合作用的影响及应用
(1)原理:光照强度影响光反应阶段,影响ATP及NADPH的产生,进而影响暗反应。
(2)曲线分析(实线表示阳生植物,虚线表示阴生植物)
①A点:光照强度为0,只进行细胞呼吸。
②AB段(不含A、B点):光合作用强度小于细胞呼吸强度。
③B点:光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)。
④BD段(不含B、D点):光合作用强度大于细胞呼吸强度。
⑤C点:光饱和点(光照强度达到C点后,光合作用强度不再随着光照强度的增大而增强)。
(3)应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。
3.CO2浓度对光合作用的影响及应用
(1)原理:CO2浓度通过影响暗反应阶段,影响C3的生成。
(2)曲线分析
图甲中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点,而图乙中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度;两图中的B点和B'点都表示CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
(3)应用
①栽种农作物时要“正其行,通其风”,多施有机肥。
②温室内可通过放干冰,使用CO2生成器,施用农家肥,与猪舍、鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。
4.温度对光合作用的影响及应用
(1)原理:温度通过影响光合酶的活性影响光合作用强度。
(2)曲线分析
光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响,但光合作用相关酶的最适温度较高。
(3)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用强度;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸强度,保证植物有机物的积累。
5.水对光合作用的影响及应用
(1)原理:水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水将导致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。
(2)曲线分析
图1 图2
图1表明在农业生产中,可根据作物的需水规律,合理灌溉。图2曲线上E点处光合作用强度暂时降低,是因为温度较高,植物部分气孔关闭,影响了CO2的供应。
(3)应用:预防干旱,合理灌溉。
6.矿质元素对光合作用的影响及应用
(1)原理:矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP、磷脂的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等。
(2)曲线分析
在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当矿质元素超过一定含量后,土壤溶液的浓度过高,植物会因渗透失水而使光合作用强度下降。
(3)应用:合理施肥、补充土壤中的矿质元素。
7.多因子变量对光合速率的影响
关键能力·提升
考向一 围绕探究环境因素对光合作用影响的原理,考查科学探究能力
1.(2020北京海淀期中)某同学将新鲜金鱼藻置于盛有NaHCO3溶液的烧杯中,改变灯泡与烧杯的距离,测定得到如图所示结果。下列叙述正确的是 ( )
A.本实验目的是探究CO2浓度对光合速率的影响
B.15~45 cm之间,气泡产生速率代表净光合速率
C.小于60 cm时,限制光合速率的主要因素是CO2浓度
D.60 cm时,光线太弱导致光合作用完全停止
1.答案 B 分析题可知,本实验改变灯泡与烧杯的距离,改变的是光照强度,所以本实验目的是探究光照强度对光合速率的影响,当距离小于60 cm时,限制光合速率的主要因素是光照强度,A、C错误;在60 cm时,光线太弱,导致光合作用减弱,但光合作用没有完全停止,D错误。
2.图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图,图乙为所测得的结果。请据图回答下列问题:
(1)图甲中NaHCO3溶液的作用是 。
(2)请写出控制本实验自变量的一种方法: 。
(3)为了防止无关变量对实验结果的干扰,本实验还应设置对照实验,请问对照装置如何设置? 。
(4)实验测得,当用40 W灯泡照射时,红色液滴没有发生移动,这是因为此时 。
2.答案 (1)维持广口瓶内CO2的稳定 (2)用不同瓦数的灯泡或改变灯与广口瓶的距离 (3)将装置中的茉莉花换成等量死茉莉花,其他设置与装置甲一样 (4)光合作用强度等于细胞呼吸强度
考向二 围绕单因素或多因素对光合速率的影响,考查科学思维能力
3.(2020四川绵阳四模)为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响,某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率(mmol/h),结果如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.该实验中的温度和光照强度应适宜并且保持一致
B.吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素等含氮物质
C.适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产
D.叶绿体中CO2的固定量就是测得叶片的CO2吸收量
3.答案 D 叶片的CO2吸收量代表净光合速率,叶绿体中CO2的固定量代表真光合速率,真光合速率=净光合速率+呼吸速率,故叶绿体中CO2的固定量不等于测得叶片的CO2吸收量,D错误。
4.下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中使图中结果一定成立的是 ( )
A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度
B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
4.答案 D 随着CO2浓度的增大,净光合速率先增大后趋于稳定,但由于净光合速率最大时对应着最适温度,低于或高于此温度,净光合速率都将下降,所以无法确定甲、乙温度的高低,A错误;植物进行光合作用存在最适温度,高于最适温度后,净光合速率减小,所以随着温度升高,净光合速率应先升高后降低,B错误;由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在相应光波长时,植物的净光合速率存在峰值,不应呈现先升高后趋于稳定的状态,且无法确定甲、乙温度的高低,C错误。
5.海水温度和氮含量会影响海洋生态系统中三角褐指藻的光合作用。某生物兴趣小组以三角褐指藻为实验材料,进行了相关的实验,实验结果如图所示(光合速率的单位:μmol·m-2·s-1)。
回答下列问题:
(1)在氮充足时,0~500 lx光照强度下,影响光合速率的主要因素为 ;光照强度高于500 lx后,18 ℃、24 ℃条件下光合速率不同的原因是 。
(2)氮可参与叶绿素、 (至少答两种)等物质的合成。有同学欲通过实验来验证缺氮可降低叶绿素的含量,写出实验思路及结果: 。
(3)光饱和点指光合速率达到最大时所对应的最小光照强度,氮限制条件下的光饱和点 (填“大于”“小于”或“等于”)氮充足条件下的光饱和点,原因可能是 (答出两点)。
(4)由图可知,相对于温度,氮含量对三角褐指藻光合作用的影响 (填“更大”或“更小”)。
5.答案 (1)光照强度 不同温度条件下,酶的活性不同 (2)光合作用的酶、ATP、NADPH 分别取等量的氮限制、氮充足条件下生长的三角褐指藻,提取、分离色素,氮限制条件下滤纸条最下面的两条色素带的宽度小于氮充足条件下的 (3)小于 缺氮使酶的含量减少,催化效率降低;缺氮使叶绿素的含量降低,吸收光的能力降低,限制光合作用的进行;缺氮使ATP、NADPH的合成量减少,从而限制光合作用的进行 (4)更大
考点二 光合作用与细胞呼吸的关系
必备知识·整合
1.关系图解
(1)物质名称:b:O2,c: ATP ,d:ADP,e:NADPH,f: C5 ,g:CO2,h: C3 。
(2)生理过程及场所
序号
①
②
③
④
⑤
生理
过程
光反应
暗反应
有氧呼吸
第一阶段
有氧呼吸
第二阶段
有氧呼吸
第三阶段
场所
叶绿体类
囊体薄膜
叶绿体基质
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
2.联系
(1)物质联系
C:CO2有机物丙酮酸CO2
H:H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
O:H2OO2H2OCO2有机物
(2)能量联系
1.光合作用过程中产生的NADPH可用于有氧呼吸的第三阶段。(必修1 P103正文) (✕)
2.叶绿体产生的O2可进入线粒体被直接利用,线粒体产生的H2O可进入叶绿体被直接利用。(必修1 P104正文) (√)
3.进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原,植物体的净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。(必修1 P104正文) (√)
(必修1 P106拓展应用2拓展)给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件,幼苗的生存时间一般不会太长,原因可能是 随着植物生长,土壤的水分会减少,土壤中的无机盐含量会下降,空气中CO2含量减少等 。
重点疑难·突破
1.光合作用与有氧呼吸中[H]/NADPH和ATP的来源、去路
比较项目
来源
去路
NADPH
光合作用
产生于光反应中水的光解
用于暗反应中C3的还原
[H]
有氧呼吸
产生于第一、二阶段
消耗于第三阶段,与O2结合生成H2O
ATP
光合作用
产生于光反应阶段,其中的能量来自光能
用于暗反应过程中C3的还原
有氧呼吸
三个阶段均能产生,第三阶段相对较多
用于各项生命活动
2.不同光照条件下叶肉细胞的气体代谢特点
曲线
光合作用强度与细胞呼吸强度的关系
气体代
谢特点
图示
A点
只进行细胞呼吸
吸收O2,释放CO2
AB段
(不含A、
B点)
细胞呼吸强度大于光合作用强度
吸收O2,释放CO2
B点
细胞呼吸强度等于光合作用强度
不与外界发生气体交换
B点后
光合作用强度大于细胞呼吸强度
吸收CO2,释放O2
3.光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动
(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动:细胞呼吸增强,A点下移;细胞呼吸减弱,A点上移。
(2)补偿点(B点)的移动
①细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点右移,反之左移。
②细胞呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点右移,反之左移。
(3)饱和点(C点)和D点的移动:相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时,C点右移,D点上移的同时右移;反之,移动方向相反。
4.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
(1)自然环境中,绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线分析
(2)相对密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线分析
关键能力·提升
考向一 围绕细胞呼吸与光合作用在过程上的联系,考查科学思维能力
1.(2020山东潍坊二模)如图表示高等植物体内某些生理过程。据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.Ⅰ阶段生成ATP和NADPH所需要的能量可以是光能也可以是化学能
B.③和④过程进行的场所分别是叶绿体基质和细胞质基质
C.Ⅰ、Ⅱ阶段所示的过程是生态系统赖以维持的重要基础
D.④、⑤过程可发生在同一个体不同部位的组织细胞中
1.答案 A 高等植物体内,Ⅰ阶段(光反应)生成ATP和NADPH所需要的能量来自光能,A错误。
2.(不定项选择)下列几个同位素标记实验,对其结果的叙述正确的是 ( )
A.给蓝细菌提供14CO2,可以检测出14C6H12O6
B.小白鼠吸入18O2,在其尿液中可以检测到H218O
C.给水稻提供14CO2,则其根细胞在缺氧状态下有可能出现14C2H5OH
D.给水稻提供H218O,一段时间后其叶肉细胞内不可能出现C6H1218O6
2.答案 ABC 给水稻提供H218O,在有氧呼吸的第二阶段H218O参与丙酮酸的氧化生成C18O2,叶肉细胞通过光合作用的暗反应利用C18O2可生成C6H1218O6,D错误。
3.下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体的代谢简图,下列相关叙述错误的是 ( )
A.细胞①处于黑暗环境中,该细胞单位时间释放的CO2量即为呼吸速率
B.细胞②没有与外界发生O2和CO2的交换,可断定此时光合速率等于呼吸速率
C.细胞③处在较强光照条件下,细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和
D.分析细胞④可得出,此时的光照强度较弱且N1小于M2
3.答案 D 结合图示可知,细胞④中,线粒体利用的O2除来自叶绿体外,还要从细胞外吸收,说明此时细胞呼吸强度大于光合作用强度,细胞进行有氧呼吸和光合作用的过程中,O2的净消耗量(吸收量)M2与CO2的净生成量N1相等,D错误。
考向二 围绕光合作用中补偿点、饱和点的移动问题,考查科学思维能力
4.将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图。
下列相关叙述,正确的是 ( )
A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移
B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移
C.如果光照强度适当增加,a点右移,b点右移
D.如果光照强度适当增加,a点左移,b点右移
4.答案 D a点为CO2补偿点,光合作用强度等于细胞呼吸强度;b点为CO2饱和点。如果光照强度降低,则光合作用减弱,而呼吸作用不变,需要更多的CO2进行补偿,则a点右移;光合作用减弱,则CO2饱和点降低,b点左移。光照强度增加则相反,故D正确。
考向三 围绕密闭和开放环境中一昼夜CO2、O2含量变化的分析,考查科学思维能力
5.将某绿色盆栽植物置于密闭容器内暗处理后,测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1),在天气晴朗时的早6时移至阳光下,日落后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量,变化情况如图所示。下列对此过程的分析正确的是 ( )
A.在10时和20时光合作用强度与呼吸作用强度相等
B.该植物体内17时有机物积累量小于19时的有机物积累量
C.在9~16时之间,光合速率>呼吸速率,O2浓度不断上升
D.该植物从20时开始进行无氧呼吸
5.答案 C 分析图示,10时CO2浓度下降,光合速率大于呼吸速率,20时CO2浓度升高,呼吸速率大于光合速率,A错误;17时,光合速率等于呼吸速率,17时以后呼吸速率大于光合速率,所以19时积累的有机物低于17时的,B错误;20时后植物主要进行有氧呼吸,D错误。
6.(2020山东青岛高三质检)如图是北方某干旱地区夏日晴朗天气,黄瓜叶片净光合速率与胞间CO2浓度的日变化曲线。请回答下列问题:
(1)据图推测13:00时, (填“增加”或“降低”)环境的相对湿度可降低黄瓜光合作用“午休”的程度,原因是
。
(2)有同学认为,17:00~18:00胞间CO2浓度快速上升的原因是呼吸速率大于光合速率,你认为是否正确? (填“是”或“否”),理由是 。
(3)玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶,能通过一系列反应将CO2“泵”入某些进行光合作用的细胞,保证暗反应顺利进行。在干旱缺水地区,与11:00时相比,13:00时该类植物光合作用速率反而有所升高,除光照、温度等因素外,主要原因是 。
6.答案 (1)增加 避免因气孔关闭导致胞间CO2浓度较低,进而影响暗反应速率 (2)否 由图中实验结果可知该时间段净光合速率大于零 (3)该类植物能利用较低浓度的CO2
解析 (1)图中显示,13:00时黄瓜光合作用出现了“午休”现象,是部分气孔关闭导致的CO2吸收不足,进而影响了光合作用暗反应,因此适当增加环境的相对湿度可降低黄瓜光合作用“午休”的程度。(2)据图中实验结果可知,17:00~18:00之间黄瓜的净光合速率大于零,说明其光合速率大于呼吸速率。(3)根据题意分析可知,“玉米、甘蔗等植物细胞中有一种酶,能通过一系列反应将CO2‘泵’入某些进行光合作用的细胞”,即玉米、甘蔗等植物能利用较低浓度的CO2,所以在干旱缺水地区,与11:00时相比,13:00时该类植物光合作用速率反而有所升高。
高考真题再现
1.(2020浙江7月选考,25,2分)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是 ( )
A.测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B.若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,光合速率偏大
C.若该植物较长时间处于遮阴环境,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似
D.若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似
1.答案 A 该植物叶片同时进行光合作用和呼吸作用,测得的该植物叶片的光合速率表示净光合速率,该叶片分离得到的叶绿体的光合速率表示总光合速率,净光合速率=总光合速率-呼吸速率,A正确;若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,说明部分叶绿体被破坏无法进行光合作用,与无破碎叶绿体相比,光合速率偏小,B错误;若该植物长时间处于遮阴环境,光合速率慢,叶片内蔗糖不可能出现高浓度积累的现象,二者的关系不同于图中B-C段对应的关系,C错误;花朵为光合产物的储存场所,若该植物处于开花期,人为摘除花朵后,蔗糖的储存器官减少,叶片内蔗糖积累会抑制光合作用的正常进行,二者的关系不与图中A-B段对应的关系相似,D错误。
2.(2017北京理综,2,6分)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是 ( )
A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B.净光合作用的最适温度约为25 ℃
C.在0~25 ℃范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D.适合该植物生长的温度范围是10~50 ℃
2.答案 D 由图可知,该植物呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度高,A正确;由图可知,净光合作用的最适温度约为25 ℃,B正确;观察题图中曲线可知,在0~25 ℃范围内,总光合速率上升快于呼吸速率,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大,C正确;净光合速率大于零时,植物才能生长,温度为50 ℃时,净光合速率小于零,植物不能生长,所以适合该植物生长的温度范围不是10~50 ℃,D错误。
3.(2017天津理综,6,6分)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是 ( )
A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型
B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型
C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
3.答案 D 从图示可以看出,在曲线图P点以前,野生型水稻光合速率大于突变型,而P点后野生型水稻光合速率小于突变型,说明在P点前,野生型水稻光反应强度较高,P点后,突变型水稻暗反应强度较高,A、B正确;在P点前和P点后至光饱和点前,突变型水稻光合速率随光照强度增加而增加,即限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度,当光照强度大于光饱和点时,限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度,C正确,D错误。
4.(2020海南单科,21,9分)在晴朗无云的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化,结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是 ;从10时到12时,该蔬菜的光合作用强度 。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因是 。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,测得棚内温度比B菜地高,一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比,C菜地蔬菜产量低,从光合作用和呼吸作用的原理分析,原因是 。
4.答案 (1)光照强度 降低 (2)B地光照强度过高,导致蔬菜气孔关闭,二氧化碳吸收受阻,光合作用速率降低 (3)C的温度上升,光合作用有关酶活性下降,呼吸作用有关酶活性增加,C的净光合作用降低,产量下降,因此C的蔬菜产量低于B
解析 (1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,与10时相比,7时光照强度弱,此时,影响光合作用的主要因素是光照强度。从图中分析可知,10时到12时,光合作用强度在降低。(2)与A菜地相比,B菜地温度较高,植物部分气孔关闭,导致植物从外界吸收二氧化碳受阻,植物暗反应受到限制,光合作用强度降低。(3)当温度升高后,与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低,光合作用强度降低,呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度,呼吸速率上升,最终导致净光合速率降低,蔬菜的有机物积累减少,产量降低。
5.(2020课标全国Ⅰ,30,10分)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:
(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有 (答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是 ,选择这两种作物的理由是 。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/
μmol·m-2·s-1
1 200
1 180
560
623
5.答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的呼吸作用 (2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 (3)A和C 作物A光饱和点高且长得高,可利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且长得矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用
6.(2018课标全国Ⅰ,30,9分)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题:
(1)当光照强度大于a时, 甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是 。
(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是 ,判断的依据是 。
(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是 。
(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的 (填“O2”或“CO2”)不足。
6.答案 (1)甲 (2)甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大 (3)乙 (4)CO2
解析 (1)曲线显示,当光照强度大于a时,相同光强下,甲植物净光合速率较乙植物高,即此条件下甲植物对光能的利用率较高。(2)种植密度较大时,植株接受的光照强度较弱,曲线显示,在光照强度减弱过程中,甲植物净光合速率下降幅度较乙大。(3)林下为弱光环境,曲线显示,在弱光条件下,乙植物净光合速率较甲植物高,故乙植物更适合在林下种植。(4)气孔是叶片水分散失和CO2进入叶片的通道。夏季晴天中午12:00时,植物为减少蒸腾作用失水量而关闭部分气孔,同时也阻碍了CO2进入叶片,从而影响了叶片光合速率。
7.(2018课标全国Ⅱ,30,8分)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问题:
(1)从图可知,A叶片是树冠 (填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是 。
(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的 反应受到抑制。
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是 。
7.答案 (1)下层 A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片 (2)暗 (3)无水乙醇
解析 (1)树冠上层叶片适宜接受强光照,下层叶片适宜接受弱光照,故树冠下层叶片的光饱和点较低,即A来自树冠下层。(2)根据题意,测得放氧速率不变,说明光反应速率不变,但其净光合速率下降,主要原因是光合作用的暗反应受到了抑制。(3)常用于叶绿体色素提取的有机溶剂是无水乙醇。
8.(2017课标全国Ⅰ,30,9分)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是 。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率 (填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是 。
8.答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低 大于0 (2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加
解析 (1)甲、乙两种植物在同一密闭小室中适宜条件下照光培养,由于植物进行光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量,因此密闭小室中的CO2浓度降低,植物的光合速率也随之降低;甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,当甲种植物净光合速率为0时,对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点,故乙种植物净光合速率大于0。(2)在光照条件下植物进行光合作用释放O2,使小室中的O2浓度升高,而有氧呼吸第三阶段需要O2,所以O2增多时,有氧呼吸会增加。
一、单项选择题
1.如图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆叶片,再用气泵抽出圆叶片中的气体直至叶片沉入水底,然后将等量的圆叶片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中,给予一定的光照,测量每个玻璃皿中圆叶片上浮至液面所用的平均时间(如图乙),以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是 ( )
A.在ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐减小
B.在bc段,单独增加NaHCO3溶液浓度,可以缩短叶圆片上浮的时间
C.在c点以后,因NaHCO3溶液浓度过高,使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降
D.因NaHCO3溶液中不含O2,所以整个实验过程中圆叶片不能进行呼吸作用
1.答案 C ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐增强,释放的氧气量增多,圆叶片上浮至液面所用的平均时间减少,A项错误;NaHCO3溶液可以提供CO2,光合作用受到CO2、光照等条件影响,由题图可知,在bc段,单独增加NaHCO3溶液浓度,圆叶片上浮至液面的时间基本不变,B项错误;整个实验过程中叶片都在进行呼吸作用,D项错误。
2.(2021黑龙江哈尔滨师大附中高三开学考)下图表示温棚内光照强度(X)与农作物净光合作用强度(实际光合作用强度与呼吸作用强度之差)的关系(棚内温度、水分和无机盐均处于适宜的条件下)。请据图分析,下列说法中不正确的是 ( )
A.当X>Q时,可采取遮光措施确保作物的最大光合速率
B.和Q点相比,P点时叶肉细胞内C5的含量较Q点低
C.在N点时取农作物上部成熟叶片用碘蒸气处理,叶片显蓝色
D.当X=P时,叶肉细胞内形成ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质
2.答案 B 由图可知,当X>Q时,净光合作用强度下降,可通过遮光使光照强度下降,以维持最大净光合作用强度,确保作物的最大光合速率,A正确;图中Q点以后净光合作用强度不断下降的主要原因可能是强光照使蒸腾作用过快,散失水分过多,导致部分气孔关闭,CO2吸收量减少,因此,P点时叶肉细胞内C5的含量比Q点高,B错误;N点时,净光合作用强度>0,有淀粉等有机物积累,故用碘蒸气处理,叶片显蓝色,C正确;当X=P时,净光合作用强度为0,此时光合作用强度与呼吸作用强度相等,所以产生ATP的场所是叶绿体、线粒体和细胞质基质,D正确。
3.(2020河北唐山一模)下表是科研人员测得大棚中某草莓在补充X光和Y光后叶片色素含量及果实产量的部分数据。下列分析错误的是 ( )
叶绿素总量
(mg/g)
类胡萝卜素
(mg/g)
单株果数量
(个)
单果质量
(g)
对照组
6.4
2.5
12
15
X光组
5.5
4.0
13
16
Y光组
7.6
2.4
10
22
A.大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化
B.Y光组叶片颜色比对照组偏黄
C.X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组
D.补充Y光更有利于提高大棚草莓产量
3.答案 B 根据表格分析可知,在补充光照X和Y后,X光组和Y光组的色素含量变化不一样,说明大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化,A正确;Y光组叶绿素总量增加,比对照组偏绿,B错误;根据单株果的数量和单果质量能推测出Y光组植株制造的有机物含量高于X光组,所以X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组,C正确;根据表格分析,Y光组植株制造的有机物含量高于X光组,所以补充Y光更有利于提高大棚草莓产量,D正确。
4.百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。如图为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图,据图分析错误的是 ( )
A.图中B物质可能是葡萄糖
B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2
C.PEP、RuBP均能与CO2结合
D.夜间细胞液pH可能会下降
4.答案 A 在有氧呼吸过程中,丙酮酸进入线粒体,而不是葡萄糖,A错误;由图可知,光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个:一是来自线粒体,二是来自细胞质基质(苹果酸的分解),B正确;由图可知,CO2与PEP、RuBP结合分别形成OAA和PGA,C正确;液泡内的液体称为细胞液,夜间苹果酸进入细胞液中,使细胞液pH下降,D正确。
5.光合作用速率等于呼吸作用速率时对应的光照强度为光补偿点。某同学将生长状态相似的番茄幼苗均分为两组,其中一组置于缺镁的培养液中培养一段时间,与对照组相比,其叶片光合作用速率下降。下列说法正确的是 ( )
A.实验组光反应速率降低,暗反应速率不变
B.与对照组相比,实验组的光补偿点变大
C.实验组色素带的位置与对照组不同
D.实验组色素带的宽度与对照组相同
5.答案 B 实验组光反应速率降低,暗反应速率也降低;实验组的光补偿点比对照组大;实验组色素带的位置与对照组相同,但叶绿素a和叶绿素b对应的色素带会变窄。
6.(2019山东新泰一中质检)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图,①~⑤表示有关过程,X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法,错误的是 ( )
A.X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP
B.①~⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C.②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定
D.光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外
6.答案 B X物质是CO2固定后的产物,表示C3;Y物质是葡萄糖氧化分解成CO2的中间产物,Y表示丙酮酸;Z物质是光反应产生、用于暗反应的ATP,A正确。图中①过程表示光反应,能产生ATP,②过程表示暗反应中C3的还原,此过程消耗ATP,③过程表示有氧呼吸的第一阶段,能产生ATP,④过程表示有氧呼吸第二阶段,能产生ATP,⑤过程表示暗反应中CO2的固定,不能产生ATP,B错误,C正确。光合速率小于呼吸速率时,④过程产生的CO2会释放到细胞外,D正确。
7.(2020山东青岛实验中学一模)将一盆置于密闭透明容器内的绿色植物放在黑暗环境(温度适宜)中,t1时刻给予充足的光照,t4时刻再补充一定量的CO2 ,继续培养一段时间。在培养的过程中实时检测装置内O2的释放速率,结果如图所示。不考虑其他生物的影响,下列叙述错误的是 ( )
A.t0~t1,该密闭装置内O2的含量应持续下降
B.t3时刻,该绿色植物的呼吸速率等于光合速率
C.t3~t4,CO2浓度是限制光合速率的主要因素
D.t4~t5,该绿色植物的净光合速率逐渐增大
7.答案 B t0~t1,该绿色植物处于黑暗环境中,其不能进行光合作用,且不断进行呼吸作用消耗氧气,所以该密闭装置内O2的含量应持续下降,A正确;t3时刻,该绿色植物氧气释放速率>0,呼吸速率不等于光合速率,B错误;从曲线图中看出在t4时刻,补充CO2后光合作用速率上升,所以t3~t4光合作用速率的限制因素主要是CO2浓度,C正确;t4~t5,该绿色植物氧气释放速率不断增加,所以其净光合速率逐渐增大,D正确。
二、不定项选择题
8.(2020山东菏泽一中月考)龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类,既能给海洋生态系统提供光合产物,又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响,实验结果如图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%,实验过程中温度等其他条件适宜,下列相关说法错误的是 ( )
A.实验中CO2浓度为0.1%的组是对照组
B.增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率
C.高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快
D.选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素
8.答案 AB 根据题意,大气CO2浓度约为0.03%,故实验中CO2浓度为0.03%的组是对照组,A错误。据图1可知,在高光照强度下,0.03%和0.1%CO2浓度下龙须菜相对生长速率无差别,在低光照强度下,0.1% CO2浓度下龙须菜的相对生长速率比0.03%CO2浓度下的略小,故增加CO2浓度不能提高龙须菜的生长速率,B错误。据图可知,CO2浓度相同时,高光照强度下龙须菜的相对光反应速率和相对生长速率都比低光照强度下高,C正确。结合图1和图2分析可知,龙须菜的相对生长速率和相对光反应速率主要受光照影响,故选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素,D正确。
9.(2021辽宁锦州高三联考)如图曲线表示植物甲、乙的净光合速率随叶片温度变化的趋势。下列说法正确的是 ( )
A.植物甲比植物乙更能适应高温环境
B.若在35 ℃恒温条件下分别培养植物甲和植物乙一昼夜(12小时光照、12小时黑暗),则植物甲一昼夜的有机物积累量大于植物乙
C.5 ℃时,植物甲的叶肉细胞中产生[H]/NADPH的场所有细胞质基质、线粒体基质和类囊体薄膜
D.温度高于35 ℃时,植物乙净光合速率下降的原因可能是气孔关闭
9.答案 ACD 据图可知,植物甲净光合作用的最适温度比植物乙高,故植物甲比植物乙更能适应高温环境,A正确。在35 ℃恒温条件下,甲、乙两种植物的净光合速率相同,但是它们的呼吸速率不知道,所以不能比较植物甲和植物乙一昼夜的有机物积累量,B错误。5 ℃时,植物甲的叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用,因此产生[H]/NADPH的场所有细胞质基质、线粒体基质和类囊体薄膜,C正确。温度高于35 ℃时,植物乙净光合速率下降的原因可能是温度过高,植物的部分气孔关闭,导致二氧化碳吸收量不足,光合速率下降;也可能是温度过高,光合速率下降,而呼吸速率上升,导致净光合速率下降,D正确。
三、非选择题
10.(2020安徽马鞍山三模)为研究土壤含水量对光合作用的影响,科研小组在盛夏时节,以五月鲜桃幼树为材料,利用盆栽控水法进行相关实验。他们选取成熟叶片测定净光合速率,并对各组植株内某些化学物质的变化进行了测量。如图为不同土壤含水量下净光合速率的日变化曲线。
回答下列问题:
(1)本实验可以通过检测 来测定净光合速率。
(2)五组实验中,土壤含水量为 时,桃树生长最佳。土壤含水量大于55.7%时,从10:00到14:00,净光合速率较低,原因是 。
(3)经检测,土壤含水量在55.7%的中度干旱情况下,根等细胞中的无机盐和可溶性糖等物质的含量逐渐增加,这种生理变化在植物适应干旱环境中的作用是 。
(4)研究表明,重度干旱会使植物积累有害物质。从影响光合作用的内因分析,土壤含水量低于24.1%时,净光合速率低的原因是
。
10.答案 (1)O2的释放量(或CO2的吸收量或叶片干重增加量) (2)74.9% 部分气孔关闭,CO2供应减少 (3)增大细胞渗透压,增强植物吸水能力 (4)叶绿体受损,光合色素减少,相关酶活性降低等
解析 (1)净光合作用速率可以通过检测O2的释放量、CO2的吸收量或叶片干重增加量进行测定。(2)从曲线图中看出,含水量为74.9%时,净光合作用速率最大,桃树生长最佳;土壤含水量大于55.7%时,从10:00到14:00为降低蒸腾作用,部分气孔关闭,CO2供应减少,所以净光合作用速率较低。(3)根等细胞中的无机盐和可溶性糖等物质的含量逐渐增加,增大了细胞渗透压,增强了植物吸水能力。(4)重度干旱会使植物积累有害物质,导致叶绿体受损,光合色素减少,相关酶活性降低等,因此净光合作用速率降低。
11.(2020山东泰安肥城适应性训练)研究人员为探究不同遮光强度对小麦叶片光合特性、生理代谢特征的影响,分别设置轻度遮光(S1,单层遮光,光合有效辐射减弱20%)、中度遮光(S2,双层遮光,光合有效辐射减弱40%)和重度遮光(S3,三层遮光,光合有效辐射减弱60%)三个实验组,并以全光照为对照组(CK),实验结果如下表所示。据表回答下列问题:
遮光强度对小麦光合特性参数的影响
处
理
气孔导度(μmol·m-2·s-1)
光合速率(μmol·m-2·s-1)
胞间CO2浓度(μL-1·L-1)
叶绿素a(mg·g-1)
叶绿素b(mg·g-1)
叶绿素a/叶绿素b
CK
0.23
7.46
536.21
1.03
2.63
0.39
S1
0.21
6.82
501.48
1.01
2.34
0.43
S2
0.17
6.03
463.02
0.86
2.10
0.41
S3
0.12
5.12
421.71
0.57
1.75
0.33
(1)影响小麦光合作用的环境因子,除了光照条件外,还有 (答出2点)以及水分、矿质营养等,除表格中涉及的因素外,影响小麦光合作用的内部因素还有 。
(2)若已知遮光强度对其他色素含量变化的影响不显著,则相对于CK,将S3的小麦叶片进行色素的提取和分离实验后,第 条色素带变窄的程度更大,为 色。
(3)综合表格数据,随遮光强度增加小麦的光合速率下降的原因是 。
(4)小麦生长除了受到光照强度影响外,还会受到温度的影响。新疆昼夜温差大,小麦产量较高的原因是白天温度较高,小麦进行光合作用较强,夜晚温度较低, 较弱,有利于有机物的积累。
11.答案 (1)CO2浓度、温度 酶的含量或酶的活性(或类胡萝卜素的含量) (2)三 蓝绿 (3)随遮光不断加强,小麦的气孔导度和胞间CO2浓度下降,从而影响光合作用的暗反应,叶绿素的含量下降,从而影响光反应,所以光合速率下降 (4)细胞呼吸
解析 (1)除了光照条件外,影响小麦光合作用的环境因子还有CO2浓度、温度以及水分、矿质营养等,内部影响因素有酶的含量和活性等。(2)由表格中数据可知,相对于CK,S3的叶绿素a/叶绿素b降低,因此将S3的小麦叶片进行色素的提取和分离实验后,若其他色素含量变化不显著,则蓝绿色的叶绿素a条带变窄的程度更大。(3)综合表格数据,随着遮光不断加强,小麦的气孔导度和胞间CO2浓度下降,从而影响光合作用的暗反应,叶绿素的含量下降,从而影响光反应,故小麦的光合速率会下降。(4)新疆白天温度高,光合作用强,晚上温度低,细胞呼吸较弱,消耗的有机物少,有利于有机物的积累,故小麦产量较高。
12.(2020河北保定二模)研究小组通过人工模拟高温、干旱、高温和干旱复合条件,对某植物净光合速率进行了研究。结果表明,高温、干旱均会导致植物净光合速率下降,且在高温和干旱复合条件下该植物的净光合速率下降得更加明显。请回答下列问题:
(1)植物叶肉细胞中与净光合速率密切相关的两种细胞器是 。这两种细胞器在结构上的共同点是 ,在功能上的共同点是 。
(2)研究发现,高温处理及干旱处理会使植物蒸腾作用显著下降。结合光合作用两个阶段分析,高温处理与干旱处理使该植物净光合速率下降的可能原因是 、
（答出两点即可)。
(3)研究小组认为在高温和干旱复合作用下,该植物净光合速率下降更明显与叶绿素含量降低具有更加显著的关系,试设计简单的实验进行探究(已具备经高温、干旱、高温和干旱复合处理及正常培养的植株),写出实验思路和预期结果。
实验思路: 。
预期结果: 。
12.答案 (1)叶绿体和线粒体 都具有双层膜 都与能量转换有关(或都能合成ATP) (2)蒸腾作用显著下降,植物吸水能力降低,细胞缺水使光反应产生的NADPH、ATP减少,导致净光合作用速率下降 气孔开度减小,植物叶片吸收的CO2减少,暗反应减弱使净光合作用速率下降(或高温使光合作用酶活性下降,而对呼吸作用相关酶活性影响较小) (3)分别取等量(相同部位)的经高温、干旱、高温和干旱复合处理及正常培养的植物叶片进行色素的提取和分离实验,比较滤纸条上叶绿素条带的颜色和宽度 高温、干旱、高温和干旱复合处理组均较正常培养组叶绿素条带窄,颜色浅,且高温和干旱复合处理组较高温、干旱处理组叶绿素条带更窄,颜色更浅
解析 (1)植物叶肉细胞中光合作用的场所是叶绿体,细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,所以叶肉细胞中与净光合速率密切相关的两种细胞器是叶绿体和线粒体。这两种细胞器在结构上的共同点是都具有双层膜,在功能上的共同点是都与能量转换有关(或都能合成ATP)。(2)光合作用的过程包括光反应和暗反应,研究发现,高温处理及干旱处理会使植物蒸腾作用显著下降。结合光合作用两个阶段分析,高温处理与干旱处理使该植物净光合速率下降的可能原因是:蒸腾作用显著下降,植物吸水能力降低,细胞缺水使光反应产生的NADPH、ATP减少,导致净光合作用速率下降;气孔开度减小,植物叶片吸收的CO2减少,暗反应减弱使净光合作用速率下降;③高温使光合作用酶活性下降,而对呼吸作用相关酶活性影响较小。(3)分析题意可知:本实验自变量为不同处理(高温、干旱、高温和干旱复合处理)的植物叶片,因变量为叶绿素含量,根据实验设计的对照原则、单一变量原则等,设计实验思路和预期结果见答案。
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