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2015-09-28
14.(18分)(改编题)有两种植物,一种在强光下生长,一种阴蔽处生长。从这两种植物上各取一片彼此相似叶片,分别放在两个透明盒子中。在适宜温度条件下,逐渐增加光照强度,测定放氧速率的数据如下表,请回答有关问题:
光强[μmol光子/(m2•s)] 0 10 25 50 100 250 500 600
放氧速率[μmol O2/(m2•s)] 叶片A -20 -10 -5 -1 5 15 28 30
叶片B -2 -0.5 1.5 3 6 10 12 11
(1)由表中数据可以推测,取自强光下的叶片是________;光照强度直接影响光合作用的________过程,该过程可将光能转化为__________中的化学能。
(2)如果在某光强下,叶片放氧速率为零,其生物学含义是________。如果用此光强照射大田作物,则作物很难正常生长,分析原因是_________________________________。
(3)光照强度>600 μmol光子/(m2•s)时,叶片A放氧速率主要被________限制。叶肉细胞呼吸作用产生的CO2转移途径是__________。
(4)若绘制A、B两叶片放氧速率曲线图,则大约在175 μmol光子/(m2•s)时两条曲线相交,此点的生物学含义是________________。
(5)为提取叶片B中的叶绿素,研磨前在研钵中除加入剪碎的叶片外,还应加入__________________。经快速研磨、过滤,将滤液收集到试管中,塞上橡皮塞;将试管置于适当的光照条件下2~3 min后,试管内的氧含量____________________。
解析:(1)由表格数据分析,A叶片取自在强光下生长的植物,而B叶片取自阴生植物。光反应阶段需要光,将光能转化为ATP中活跃的化学能。(2)在某光强下叶片释放氧气速率为0时,并不是不进行光合作用,而是光合速率等于呼吸速率。若植物一直受到该强度的光照射,则白天光合作用制造的有机物正好被呼吸作用消耗掉,由于夜间呼吸作用还要消耗有机物,故一昼夜24小时该植物不能正常生长。(3)光照强度>600 μmol光子/(m2•s)时,因CO2供应量有限,暗反应减弱,细胞中ATP和[H]增多反过来会抑制光反应的进行。(4)放氧速率代表的是净光合速率,所以绘制出的两条放氧曲线的交点含义是A、B两叶片净光合速率相等。(5)提取叶绿素需加入无水乙醇、碳酸钙、石英砂;研磨后叶绿体遭破坏,只有叶绿素不能进行光合作用。
答案:(1)A 光反应 NADPH、ATP (2)光合速率等于呼吸速率 达到单叶光补偿点时,群体内部特别是中下层的叶片的光照强度仍在之下,这些叶子不但不制造养分,反而变成消耗器官(或:夜晚植物只进行呼吸作用,综合一天的总呼吸量大于光合作用量)
(3)CO2浓度 从线粒体进入叶绿体进行光合作用
(4)阳生植物和阴生植物的净光合速率相等(A、B两叶片净光合速率相等)
(5)无水乙醇、碳酸钙、石英砂 基本不变
15.(16分)如图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化,图乙曲线a表示某种植物在20℃、CO2浓度为0.03%的环境中随着光照强度的变化光合作用合成量的变化,在B点时改变条件,结果发生了如曲线b所示的变化。请分析回答下列问题:
(1)图甲中,在一昼夜中CO2浓度最高和最低的两个时间点即a时和b时,植物的光合作用强度________(填“大于、等于或小于”)呼吸作用强度。
(2)分析图乙中的B点,改变的某种条件可能是(列举一种情况即可)_______________
________________________________________________________________________。
理由:__________________________________________________________________。
(3)图丁中在5℃时光合作用制造的有机物量是呼吸消耗有机物量的________倍。
(4)图乙中A点与B点相比较,A点时叶绿体中NADPH的含量________(填“多”或“少”)。如果在图乙A、C点时温度分别降低10℃,则曲线有何变化?请在图丙中表示出来。
(5)植物较长时间在黑暗中生长,叶子很小,呈黄色或黄白色,即“黄化现象”。有人做了如下实验:将花菜幼苗在暗处放置了7~8天,使之黄化后,每天给予如下光照,比较其恢复正常形态的情况,结果如下:
光照强度 照光时间 结果
2 000 lx (弱光) 0.5 h 无论光照时间长短,都逐渐恢复正常形态。光照4 h和12 h后,形成很多叶绿素
2 h
4 h
12 h
4 000 lx (强光) 1 min 光照10 min和30 min时,恢复正常形态的程度与上述光照4 h和12 h差不多,但是不能形成叶绿素。延长光照时间后叶绿素逐渐合成
4 min
10 min
30 min
根据上述实验,回答下列问题:
①该实验的目的是______________________________________________________。
②较长时间在黑暗中生长的植物叶片呈黄色或黄白色,原因是________________。
③由此进一步推出,从黄化恢复正常形态与植物的光合作用是否有关?________________________________________________________________________,
原因是________________________________________________________________。
解析:首先浏览题干信息及曲线图和表格的内容,确定本题主要考查CO2浓度、光照强度等条件对光合作用合成量的影响。(1)图甲中,a时刻CO2浓度最高,此时呼吸速率等于光合速率,其后,随光照增强,光合速率大于呼吸速率;b时刻CO2浓度最低,此时呼吸速率等于光合速率,随着时间推移光照减弱,呼吸速率大于光合速率,最后到夜间只进行呼吸作用。(2)图乙中,在B点时,改变某种条件会使植物的光合作用合成量(在光照强度不变的情况下)有所增加,说明B点改变的条件很可能是大棚内CO2浓度或温度的适当提高。(3)图丁中5℃时,光照下CO2的吸收量为1 mg•h-1,黑暗中CO2的释放量为0.5 mg•h-1,因此在5℃时,光合作用真正吸收的CO2为1.5 mg•h-1,所以此时光合作用制造有机物的量为呼吸消耗有机物量的3倍。(4)图乙中,A、B点表示在CO2浓度、温度等条件相同时,光照强度不同,光合作用合成量有所不同。A点光照强度低于B点,所以A点NADPH含量少于B点。在C点,光照强度不是限制光合作用合成量的主要因素,CO2浓度、温度的适当提高,都会增加光合作用合成量。若此时降低温度10℃,光合作用合成量则会有所减少。在A点,降低温度10℃,光合作用合成量比原温度时有所减少,但随着光照增强,光合作用合成量继续增加,最后达到平衡。(5)根据表格信息,实验变量为光照强度,观察指标为叶绿素合成及黄化植物恢复过程。光照是叶绿素合成的必要条件,结果显示:强光下,不合成叶绿素,黄化形态可以恢复,则从黄化恢复正常形态与植物的光合作用无关。
答案:(1)等于 (2)温度适当升高 在一定的温度范围内,随着温度的升高光合作用增强(或CO2的浓度增加 在一定的CO2浓度范围内,随着CO2浓度的增加光合作用增强) (3)3 (4)少 如图所示
(5)①研究光对叶绿素合成及黄化植物恢复过程的影响(其他合理答案也可) ②无光条件下,叶绿素不能合成,但能合成类胡萝卜素(或无光条件下,叶绿素不能合成,但类胡萝卜素不分解) ③无关 由实验结果可知,在强光下,黄化形态可以恢复,但不能合成叶绿素,即此时植物并不能进行光合作用
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