1、大题细练大题细练“42” 第第 1 练练 植物生理植物生理 1(2019 湖南株洲质检)如何提高植物对 CO2的同化力以提高农作物产量一直是科学家关心 的问题， 根据以下有关研究过程回答问题： (1)卡尔文及其同事研究植物对 CO2的固定过程如下：首先为了探明碳的转移途径，将 _标记的 CO2注入培养藻的密闭容器，定时取样，每次将藻浸入热的乙醇中，其作用 是_， 然后应用双向纸层析法使得提取物_， 再通过放射自显影分析放射性物质的斑点，并与已知化学成分进行比较。其次按反应顺序找 到生成的各种化合物；不断缩短时间取样，若依次测定出的化合物种类为 ABCABA，找 到含有放射性的化合物 C3、C5
2、和 C6 等。你认为字母 A 表示以上哪种化合物？_。 (2)在生产实践中，增施 CO2是提高温室作物产量的主要措施之一。研究者以黄瓜为材料进行 实验发现：增施 CO2时间过长，作物的光合作用反而会减弱。原因在于：一方面是淀粉积累 会_光合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造 成光合作用所需的_等含氮化合物合成不足。提高温度能够明显促进淀粉的分 解， 可能是因为适当升温增强了植物的_。 请根据本研究的结果，对解决“长时间增施 CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化 建议： _ _。(至少答出两点) 答案 (1)14C 杀死细胞(或使酶失活)、提取细胞中的有机
3、物 分离 C3 (2)抑制 ATP、 ADP、酶、NADPH(答出两点即可) 细胞呼吸 适当升温、控制增施 CO2的时间(或间断供 给 CO2)、加强对植物氮素营养的补充(答出两点即可) 解析 (1)为研究 CO2中 C 的转移途径， 可将 14C 标记的 CO 2注入培养藻的密闭容器， 定时取 样，并检测出现放射性的产物。乙醇能使蛋白质变性，用热乙醇处理细胞，会使酶变性失活， 从而杀死细胞，提取细胞中的有机物。细胞内的提取物在层析液中的溶解度不同，随层析液 在滤纸条上的扩散速度不同，可依据此原理用双向纸层析法使得提取物分离开来。卡尔文等 向密闭容器中通入 14CO 2，随着反应时间的缩短，出
4、现放射性的物质种类减少，根据光合作 用暗反应过程，可知最先出现的放射性物质应为 C3。 (2)增施 CO2时间过长，植物光合作用反而会减弱，可能的原因：一方面是淀粉积累会抑制光 合作用，另一方面是有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所 需的 ATP、ADP、酶、NADPH 等含氮化合物合成不足。提高温度能够明显促进淀粉的分解， 可能是因为适当升温增强了植物的细胞呼吸，提高了细胞对糖的利用率。通过上述分析，要 解决“长时间增施 CO2抑制光合作用”这一问题，可适当升温以降低淀粉的含量、控制增施 CO2的时间(或间断供给 CO2)以及加强对植物氮素营养的补充等。 2(201
5、9 山东烟台模拟)某学校研究小组利用叶面积相等的 A、 B 两种植物的叶片分别进行了 以下两组实验(假设两组实验在相同且适宜的温度下进行，且忽略光照对细胞呼吸的影响)： 实验一：将 A、B 两种植物的叶片分别放置在相同的密闭小室中，给予充足的光照，利用红 外测量仪每隔 5 min 测定小室中的 CO2浓度，结果如图甲所示。 实验二：给予不同强度的光照，测定 A、B 两种植物叶片的 CO2吸收量和 CO2释放量，结果 如图乙所示。 请据图分析回答下列问题： (1)实验一中固定 CO2能力较强的植物是_；实验一从开始经过 10 min，A 植物通过 光合作用制造的有机物总量比 B 植物的_；实验过
6、程中，若突然降低光照强度，则叶 绿体中的 ADP、C3和 C5，_的量会短时间增加。 (2)实验一 2540 min 期间两个密闭小室内 CO2含量相对稳定的原因是_ _。 (3)从实验二结果看，若单独种植 A、B 两种植物，种植密度过大，则净光合速率下降幅度较 大的植物是_， 判断的依据是_ _ _。 答案 (1)B 植物 少 ADP 和 C3 (2)植物叶片光合作用消耗的 CO2量与植物叶片细胞呼吸 释放的 CO2量相等 (3)B 植物 B 植物的光饱和点大于 A 植物的，因此比 A 植物更适于生 活在强光下；种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致 B 植物净光合速率下降的幅度 比 A
7、 植物的大 解析 据题图甲分析，CO2是光合作用的原料，题图中密闭小室内 CO2浓度降低，是光合作 用吸收 CO2所致，分析题图曲线可知，与 A 植物相比，B 植物的密闭小室内 CO2浓度降得更 低，说明 B 植物能更有效地利用低浓度 CO2。分析题图乙可知，纵轴表示 CO2吸收量或释放 量，因此题图乙表示的是植物净光合作用强度与光照强度之间的关系，A 植物的光饱和点较 低，B 植物的光饱和点较高，因此 A 植物可以更有效地利用弱光，可能是阴生植物，B 植物 可能是阳生植物。 (1)根据以上分析可知，实验一中固定 CO2能力较强的是 B 植物。题图甲显示，实验一从开始 经过 10 min，A、
8、B 两种植物的净光合速率是相等的，但是从题图乙中光照强度为 0 时 CO2 的释放量可知，A 植物的呼吸速率低于 B 植物的，根据净光合速率实际光合速率呼吸速 率可知，A 植物通过光合作用制造的有机物总量比 B 植物少。实验过程中，若突然降低光照 强度，则光反应产生的 ATP 和H减少，C3的还原也随之减弱，因此叶绿体中 ADP、C3的 量会短时间增加，而 C5的量会短时间减少。 (2)实验一中，2540 min 期间两个密闭小室内 CO2含量相对稳定，不增加也不减少，说明此 时两种植物叶片光合作用消耗的 CO2与细胞呼吸释放的 CO2相等。 (3)根据题图乙分析可知， B 植物的光饱和点大于
9、 A 植物， B 植物比 A 植物更适于生活在强光 下。因此若单独种植 A、B 两种植物，且种植密度过大，则植株接受的光照强度减弱，导致 B 植物净光合速率下降的幅度比 A 植物的大。 3为探究适当遮光对菊花光合作用的影响，某兴趣小组将菊花幼苗均分为两组，对照组给予 自然光照，实验组进行 25%遮光，处理 50 天后，测定两组菊花叶片中的叶绿素含量、胞间 CO2浓度和净光合速率，实验结果如下表所示。请回答下列问题(整个实验过程中气孔开放程 度几乎不变)： 处理方式 叶绿素含量 (mg cm 2) 胞间 CO2浓度 (molmol 1) 净光合速率 (molCO2 cm 2 s1) 自然光照 9
10、3.2 302 7.26 25%遮光 60.6 578 2.77 (1)提取绿叶中的色素时，需加入_便于充分研磨；若要分离所提取的色素可采用 _法。 (2)用 18O 标记空气中的O 2， 请用文字与箭头写出 18O 进入葡萄糖的过程： _。 (3)综合表格信息， 推测 25%遮光后菊花胞间 CO2浓度上升的原因是_ _； 若将 25%遮光的菊花重新暴露在自然光照下，则短时间内菊花叶肉细胞中 C5的含量将 _(填“增多”“减少”或“不变”)。 答案 (1)SiO2 纸层析 (2)氧气水二氧化碳三碳化合物葡萄糖(或 18O 2H2 18O C18O218C3C6H1218O6) (3)遮光后，菊
11、花的叶绿素含量下降，植物的光合作用速率下降， 对胞间 CO2的吸收和利用减少，但进入胞间的 CO2浓度基本不变 增多 解析 (1)在提取绿叶中的色素时， 需要加入 SiO2使研磨更充分； 要将色素分离可以用纸层析 法，利用色素在层析液中的溶解度不同，色素随着层析液在滤纸条上的扩散速度不同，从而 将色素分离。 (2)氧气参与有氧呼吸的第三阶段，与H结合生成水，而水又参与有氧呼吸的第二阶段与丙 酮酸反应生成二氧化碳，二氧化碳最终在暗反应过程生成了葡糖糖，故用 18O 标记空气中的 氧气进入葡萄糖的过程：18O2H218OC18O218C3C6H1218O6。 (3)根据表格中的数据可以看出， 遮光
12、后， 菊花的叶绿素含量下降， 植物的光合作用速率下降， 对胞间 CO2的吸收和利用减少，但进入胞间的 CO2浓度基本不变，所以胞间 CO2浓度上升。 25%遮光的菊花重新暴露在自然光照下，光反应增强，C3还原增多而使 C5的量增加，而 C5 的消耗量基本不变，所以 C5的含量将增多。 4(2019 河南开封模拟)为精准扶贫，某科研小组在引进经济植物 A 时，进行了相关栽培实 验。图甲是该植物叶肉细胞光合作用和有氧呼吸过程的示意图，表示相关生理过程； 图乙是夏季遮阳对该植物净光合速率影响的实验结果。请分析回答下列问题： (1)图甲中过程所产生的H分别指_(填物质)。 (2)图乙中影响 P、Q 点
13、净光合速率差异的主要环境因素是_。N 点净光合速率比 M 点的低的主要原因与图甲中的过程_(填序号)有关。 (3)依据上述实验结果， 对栽培经济植物 A 的合理建议是_。 答案 (1)NADPH、NADH (2)光照强度 (3)在 7：3016：30 间适度遮阳 解析 (1)题图甲中，过程为水的光解，发生在叶绿体的类囊体薄膜上，产生的H是 NADPH。过程为有氧呼吸第一、二阶段产生H的过程，发生在细胞质基质和线粒体基质 中，产生的H是 NADH。 (2)据题图乙分析可知，Q 点的净光合速率比 P 点的低，主要是由于 70%的遮阳导致光照较弱 (环境因素)造成的，所以影响 P、Q 点净光合速率差
14、异的主要环境因素是光照强度。N 点的净 光合速率比 M 点的低，主要是由于气孔关闭，CO2浓度减少，导致题图甲中过程光合作用 的暗反应明显减慢。 (3)根据题图乙可知，在 7：3016：30 内 35%遮阳处理时植物 A 的净光合速率大于对照组， 所以若要提高植物 A 的产量，可在 7：3016：30 间适度遮阳。 5 (2019 广东珠海模拟)叶绿素 b 的主要功能是吸收和传递光能。 光合系统将光能转化成化学 能的过程中， 当吸收的光能超过光合作用所能利用的量时， 过剩的光能会引起光合功能下降， 即发生光抑制。当叶绿素 b 缺失时，不同植物表现出不同的光抑制特性。某科研人员获得一 种叶绿素
15、b 完全缺失的水稻突变体， 该突变体水稻和野生型水稻的 O2释放速率与光照强度的 关系如图所示。请回答下列问题： (1)当光照强度为 n 时， 该突变体水稻单位面积叶片中叶绿体的 O2产生速率_(填“大 于”“等于”或“小于”)野生型水稻的。当光照强度为 m 时，推测该突变体叶片气孔开放 程度比野生型的_(填“更大”“相等”或“更小”)。 (2)该突变体水稻和野生型水稻相比，对强光照环境的适应能力更强的是_，请说明 原因_ _。 (3)科研人员又发现除遗传因素外，缺 Mn 也可能导致水稻叶绿素 b 无法合成，请设计实验予 以验证(写出实验思路并预期结果)：_ _ _。 答案 (1)大于 更大
16、(2)突变体水稻 突变体水稻叶绿素含量低，捕光能力弱，在强光照下 产生过剩光能的可能性小(或过剩能量较少)，光抑制相对较弱 (3)实验思路：用完全营养液 和缺 Mn 的完全营养液分别培养水稻，提取分离叶片色素并对比叶绿素 b 含量。预期结果： 缺 Mn 组滤纸条最下端色带(或叶绿素 b 色带)更浅或缺失 解析 (1)据题图曲线可知，叶绿体的 O2产生速率表示真正的光合作用；当光照强度为 n 时， 野生型和突变体的 O2释放速率相等， 即净光合作用速率相等； 但由题图可知突变体的细胞呼 吸速率大于野生型，所以与野生型相比，突变体单位面积叶片叶绿体的 O2产生速率较大。当 光照强度为 m 时，突变
17、体 O2释放速率大于野生型，而突变体的细胞呼吸速率也大于野生型， 因此突变体的真正光合速率大于野生型的，消耗的 CO2比野生型多，叶片气孔开放程度大的 植株 CO2供应充足，推测该突变体叶片气孔开放程度比野生型更大。 (2)与野生型水稻相比，突变体水稻叶绿素含量低，捕光能力弱，在强光照下产生过剩光能的 可能性小，光抑制相对较弱，对强光照环境的适应能力更强。 (3)缺 Mn 也可能导致水稻叶绿素 b 无法合成，因此用完全营养液和缺 Mn 的完全营养液分别 培养水稻，提取分离叶片色素并对比叶绿素 b 含量，缺 Mn 组滤纸条最下端色带(或叶绿素 b 色带)更浅或缺失，可证明假设成立。 6 (201
18、9 陕西宝鸡 4 月联考)科学探究是研究生物学的重要方法。 为了探究绿色植物的细胞呼 吸和光合作用，某生物兴趣小组的同学在老师指导下设计了图甲所示的装置，图乙为 C 装置 叶片在晴朗的夏季一天内细胞呼吸和光合作用强度的变化曲线。请据图回答下列问题(提示： 氢氧化钠溶液具有吸收 CO2的作用)： (1)为了确保实验的科学性，该兴趣小组的同学对图甲中的叶片先进行了暗处理，这样做的目 的是_。 (2)图甲所示的实验设计能探究_(至少答出两点)等因素对光合作用的影响。 (3)D 装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是_(填“向左”“向右”或“不动”)。图乙 中的曲线_与 D 装置内叶片的生理活动相对应。 (
19、4)对图甲 C 装置中的叶片进行脱水称重，欲使其质量最大，结合图乙中的曲线应选择 _点左右摘取叶片。 答案 (1)把叶片内原有的淀粉耗尽 (2)水、光照、CO2(写出两点即可) (3)向左 (4)18 解析 (1)选作实验材料的植物在实验前已经进行了光合作用，里面储存了丰富的有机物(淀 粉)，如不除去会对实验结果造成影响。所以对题图甲中的叶片进行暗处理的目的是把叶片内 原有的淀粉耗尽。 (2)题图甲中，A 叶片割断主叶脉，导管被切断，这样 A 叶片的前端部分就得不到从根运输来 的水分，因此，A 叶片割断处的前端和后端部分就形成以水为唯一变量的对照实验组；B 叶 片和 C 叶片，唯一不同的变量是
20、光照，是以光照为变量的对照实验；C 叶片和 D 叶片，唯一 不同的变量是 CO2，是以 CO2为变量的对照实验。因此，题图甲所示的实验设计能探究水、 光照、CO2等因素对光合作用的影响。 (3)D 装置中叶片进行细胞呼吸吸收 O2、释放 CO2，而释放的 CO2被氢氧化钠溶液吸收，导 致 D 装置中气体减少，气压降低，因此 D 装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是向左。题图乙 中， 曲线主要在有光时进行， 因此曲线表示 24 小时内光合作用强度的变化； 曲线在 0 24 点都能进行，因此曲线表示 24 小时内细胞呼吸强度的变化。D 装置内的叶片不能进行 光合作用，而能进行细胞呼吸。所以题图乙中的曲线与 D 装置内叶片的生理活动相对应。 (4)光合作用制造有机物，光合作用的时间越长，制造的有机物越多，叶片脱水后质量越大。 结合题图乙中的曲线应选择 18 点左右摘取叶片，因为此时植物叶片的光合强度等于呼吸强 度，叶片内有机物不再积累增加，达到了一天中有机物积累量最多的时刻。