2023人教版高中生物必修1 分子与细胞 第5章 细胞的能量供应和利用 专题强化练3 环境因素对光合速率影响的分析

专题强化练3　环境因素对光合速率影响的分析

1.(2022北京丰台期末)小麦是世界上常见的谷类作物,作为陆地植物,小麦的光合速率受到许多非生物因素的影响。科学家将小麦种子分别种植在不同浓度CO2环境中并在不同的光照强度下测量光合速率,结果如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A.A点限制光合速率的原因主要是光照强度

B.B点与A点相比,叶绿体内C5的含量减少

C.该实验能够证明光照强度和CO2浓度是光合速率的影响因素

D.若将环境温度提高,则A点将右移

2.(2022天津耀华中学月考改编)将一植株放在密闭玻璃罩内,置于室外一昼夜,获得实验结果如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)

甲

乙

A.图乙中的b点是凌晨低温造成的

B.图甲中的F点对应图乙中的h点

C.图甲中的光合作用开始于C点,结束于F点

D.据图甲分析经过这一昼夜之后,植物体的有机物含量会增加

3.(2022河北定州期末)某研究小组将甲、乙两组生理状况基本一致的幼苗放置在如图1所示的密闭装置中培养,其中甲组的培养液为完全培养液,乙组的培养液为缺Mg的完全培养液,给予两装置相同且适宜的恒定光照和温度条件,容器中CO2浓度的变化如图2所示。下列说法错误的是(　　)

图1

图2

A.曲线①代表乙组幼苗的实验结果,曲线②代表甲组幼苗的实验结果

B.两组植物的光合速率均逐渐降低,原因是装置内的CO2浓度逐渐降低

C.曲线②代表的植物在BC段有机物的积累量逐渐增加

D.曲线①代表的植物光合作用强度较曲线②代表的植物光合作用强度弱的原因是其光反应较弱

4.(2022湖南三湘联盟联考改编)某研究所为研究不同“果树农作物”复合种植模式对果树光合作用的影响,选择了苹果(株高约400 cm)+玉米(株高约200 cm)和苹果(株高约400 cm)+绿豆(株高约45 cm)两种种植模式,种植时,行间距和株距等均相同,每隔2小时测定苹果树的净光合速率,结果如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)

A.植物叶肉细胞吸收的CO2直接参与的反应过程是CO2的固定

B.图中检测净光合速率的各时间点,叶肉细胞光合作用利用CO2的来源有线粒体产生和从外界环境中吸收

C.在14:00之前,“苹果+玉米”模式下苹果树的净光合速率相对较低,原因可能是玉米争夺空气中的CO2,导致苹果树冠周围空气中的CO2浓度下降

D.从研究结果可得出,苹果树不适合与矮秆农作物复合种植

5.(2022山东济宁泗水期中)将玉米的PEPC酶基因与PPDK酶基因导入水稻后,在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率的影响,如图1;在光照强度为1 000 μmol··s-1下测得温度影响光合速率的曲线如图2。

图1

图2

请据图分析:

(1)本实验的自变量是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)据图分析,转双基因水稻　　　　　　(选填“是”或“不是”)通过提高相关酶的最适温度来增强光合速率。若降低温度,重复图1相关实验,A点会向　　　　移动。 

(3)后续研究发现,在转双基因水稻光饱和点后,喷施适宜浓度ATP溶液,其光合速率有明显提高,推测光饱和点之后,限制转双基因水稻光合速率的主要过程是　　　　　　阶段。 

(4)研究者提取这两种植株的等质量叶片中的色素,结果发现两植株各种光合色素含量无显著差异,则可推测转双基因水稻是通过提高　　　　(填场所)处的相关反应过程来提高光合速率。 

(5)叶绿素b/叶绿素a的值可作为植物光能利用率的判断指标。经研究发现,高温可降低植物的叶绿素b/叶绿素a的值,若通过色素的提取和分离实验验证该结论,预期结果是                                                         　。 

6.(2021安徽师范联盟联赛)农业生产中土壤的矿质营养、光照强度、叶龄等都会对作物的产量有影响,回答下列问题:

图1

图2

(1)轮作是农业生产中经常使用的方法,是指农民在同一块田里种植的作物种类会因年份有所不同。轮作的意义是                             　。 

(2)图1中如果甲、乙两种植物较长时间处在连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的是　　　　　　,在阴雨转晴瞬间,叶肉细胞中C5相对量的变化趋势是　　　　　。光照强度为9 klx时,甲、乙植物的实际光合作用速率差值为　　　　　　　mgCO2/(100 cm2·h)。 

(3)图2中A点表示幼叶呈折叠状,B点表示叶片成熟并充分展开。新形成的嫩叶相对光合速率较低,从光反应角度分析,原因可能是　　　　　　　　　　　　　。CD段叶片光合速率明显下降的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　。 

7.(2021湖南长沙雅礼中学月考)研究人员为探究环境因素对草莓代谢的影响,进行了一系列实验。图一为不同浓度CO2对草莓幼苗各项生理指标影响的实验结果,图二为温度对草莓光合作用影响的实验结果。请据图回答:

图一

图二

(1)Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程,该酶主要分布在草莓叶肉细胞的　　　　　　　　,它发挥催化作用时　　　　(填“消耗”或“不消耗”)ATP水解释放的能量。 

(2)由图一可知,随着CO2浓度升高,草莓幼苗还原糖的含量有所增加,主要原因是                                                         　。 

(3)研究得知较高的CO2浓度有利于草莓幼苗生活在干旱环境中,据图一分析,最可能的原因是                                                                       　。 

(4)由图二可知,草莓生长的最适温度为　　　　,该温度　　　　(填“是”“不是”或“不一定是”)草莓实际光合作用的最适温度。 

(5)实验测得40 ℃培养条件下草莓叶肉细胞间隙的CO2浓度高于35 ℃培养条件,据图二分析主要原因是　                                                        　。 

1.C　A点之后随着光照强度的增大,光合速率基本不变,而增大CO2浓度,光合速率明显增大,A错误;与A点相比,B点CO2浓度低,CO2固定过程减弱,即C5的消耗减少,但C3的还原不变,即C5的合成不变,则C5的含量增加,B错误;温度影响酶的活性,根据题中信息无法判断环境温度提高后A点的变化,D错误。

2.C　图甲C、F点和图乙d、h点,植物的光合速率=呼吸速率;图乙中b点的出现是由低温导致呼吸速率降低,CO2释放量减少,A、B正确。图甲中的C点和F点植物的光合速率等于呼吸速率,光合作用开始于C点之前,结束于F点之后,C错误。一昼夜之后G点玻璃罩内的CO2浓度小于开始时A点的CO2浓度,即植物光合作用制造的有机物总量>呼吸作用消耗的有机物量,D正确。

3.C　该实验的自变量是培养液中是否含有Mg,Mg是叶绿素的组成成分,缺Mg会影响叶绿素的合成,进而影响光合作用。甲组为对照组,与甲组相比,乙组植物光合速率会降低。容器中CO2浓度降低的幅度可代表植物的净光合速率。甲组光合速率比乙组高,容器中CO2浓度降低的幅度大,A正确;两组植物均在密闭装置中培养,CO2是光合作用的原料之一,容器中CO2浓度降低导致光合速率降低,B正确;BC段容器中CO2浓度不再变化,净光合速率为0,有机物积累量不会再增加,C错误;乙组缺Mg,合成的叶绿素少,光反应较弱,D正确。

4.D　在8:00~18:00时,苹果的净光合速率大于0,总光合速率大于呼吸速率,光合作用利用的CO2的来源有植物呼吸作用产生以及从外界环境中吸收,B正确;“苹果+玉米”模式下,玉米植株较高,与苹果树争夺空气中的CO2,导致苹果树冠周围空气中的CO2浓度下降,影响苹果树光合作用的暗反应,所以净光合速率较低,C正确;与苹果+绿豆(矮秆农作物)相比,苹果和玉米(高秆农作物)复合种植,苹果一天净光合产物更低,因此苹果适合和矮秆农作物复合种植,D错误。

5.答案　(1)光照强度、温度、是否转双基因(或水稻品种)　(2)不是　左下　(3)光反应　(4)叶绿体基质　(5)高温组的滤纸条上黄绿色的色素带的宽度与蓝绿色的色素带的宽度比值小于对照组

解析　(1)实验分别研究了光照强度、温度对有无转双基因水稻的光合速率的影响,即自变量有光照强度、温度、有无转双基因。(2)图2中转双基因水稻和原种水稻在最大净光合速率时的温度都是35 ℃;图1中A点是原种水稻的光饱和点,降低温度,光合作用减弱,A点会向左下移动。(3)光反应阶段产生的ATP可用于暗反应C3的还原。(4)光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段,光合色素参与光反应过程,若两植株各种光合色素含量无显著差异,可推测转双基因水稻通过促进暗反应过程来提高光合速率,暗反应的场所在叶绿体基质。(5)高温使叶绿素b/叶绿素a比值减少,叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色,若通过色素的提取和分离实验验证该结论,则预期结果为高温组的滤纸条上黄绿色的色素带的宽度与蓝绿色的色素带的宽度比值小于对照组。

6.答案　(1)轮作有利于不同作物根系对矿质元素的选择性吸收,防止长期在同一块田里种植同种作物,导致某些元素含量下降,进而影响作物的产量　(2)甲植物　增加　6　(3)嫩叶中光合色素含量少(或受光面积小,吸收光能少)　叶片衰老,光合色素含量减少(或相关酶含量减少或酶活性降低)

解析　(1)轮作是指在同一块田地上,有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物,由于不同的作物对土壤中矿质元素吸收种类有所不同,可防止长期在同一块田里种植同种作物,导致某些元素含量下降,进而影响作物的产量。(2)甲植物光的补偿点和饱和点都较高,适宜较强光照条件,如果较长时间处在连续阴雨的环境中,生长会受到显著影响;在阴雨转晴瞬间,NADPH和ATP合成速率加快,C3还原速率加快,C5生成量增加,C5消耗不变,则C5相对含量增加;根据图1,光照强度为9 klx时,甲植物的净光合速率为12 mgCO2/(100 cm2·h),乙植物的净光合速率为8 mgCO2/(100 cm2·h),甲植物的呼吸速率为4 mgCO2/(100 cm2·h),乙植物的呼吸速率为2 mgCO2/(100 cm2·h),可计算出甲植物的实际光合作用速率与乙植物的实际光合作用速率差值为(12+4)-(8+2)=6 [mgCO2/(100 cm2·h)]。

7.答案　(1)叶绿体基质　不消耗　(2)高CO2浓度会促进植物的光合作用,同时抑制植物的呼吸作用　(3)高CO2浓度使气孔开度下降,减少了水分的散失　(4)35 ℃　不一定是　(5)40 ℃培养条件下,放氧速率降低,草莓净光合速率减小,叶肉细胞对CO2的利用(吸收)速率减小

解析　(1)Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程,暗反应的场所是叶绿体基质,CO2的固定过程不消耗ATP。(2)(3)图一:随着CO2浓度升高,草莓幼苗还原糖的含量有所增加,说明高CO2浓度会促进植物的光合作用,同时抑制植物的呼吸作用;随着CO2浓度升高,气孔开度下降,可减少水分的散失,有利于草莓幼苗生活在干旱环境中。(4)图二:随着温度升高放氧速率先增大后减小,放氧速率代表净光合作用速率。真正的光合作用速率=呼吸作用速率+净光合作用速率。35 ℃时光照下净光合作用速率最大,推测该温度是草莓生长的最适温度。但没有测定该温度下的呼吸速率,所以无法确定实际光合速率的大小,也就不能确定该温度是否是实际光合作用最适温度。(5)与35 ℃条件相比,草莓植株在40 ℃培养条件下放氧速率降低,净光合速率减小,推测该条件下光合作用减弱,对细胞间隙CO2的利用减少。