1、课时3 影响光合作用的环境因素及实验探究课时训练基础达标练1.雾霾天气会导致农作物的光合作用速率下降,其主要原因是(A)A.光强度减弱B.土壤肥力下降C.吸收CO2过多D.吸收水分过多解析:影响光合作用的环境因素主要有光强度、温度和二氧化碳浓度等。雾霾天气导致光强度降低,光反应阶段强度减弱,光合速率下降。2.在某一光照条件下,一株植物的光合作用强度等于呼吸作用强度。以下示意图能代表该光照条件下,该植物叶肉细胞中发生的情况的是(D)解析:在某一光照条件下,一株植物的光合作用强度等于呼吸作用强度,由于光合作用只发生在含叶绿体的细胞中,而进行呼吸作用的是所有细胞,所以在叶肉细胞中,需氧呼吸过程线粒体
2、产生的二氧化碳全部被叶绿体吸收,并从外界吸收二氧化碳用于光合作用。3.在我国西北地区,夏季日照时间长,昼夜温差大,那里生产的瓜果往往特别甜。这是因为(D)A.白天光合作用微弱,晚上呼吸作用微弱B.白天光合作用旺盛,晚上呼吸作用强烈C.白天光合作用微弱,晚上呼吸作用强烈D.白天光合作用旺盛,晚上呼吸作用微弱解析:白天由于光照较强,光合作用强度较大,积累了大量的有机物(糖类);夜晚由于温度较低,导致与呼吸作用有关的酶的活性较低,呼吸作用微弱。4.睡莲叶片的上表皮上的气孔数目多于下表皮,此特点有利于睡莲与外界环境进行气体交换。气孔关闭会导致睡莲叶片光合作用速率下降,短时间内其表现在(B)A.叶绿体内
3、五碳糖的含量太低B.碳反应中产生的三碳酸数量不足C.水裂解产生的氧气数量不足D.碳反应所需NADPH的数量不足解析:气孔关闭,使二氧化碳浓度降低,影响二氧化碳的固定,从而导致短时间内叶绿体内三碳酸含量降低,五碳糖的含量升高,进而导致光合速率下降;气孔关闭不会影响水的裂解,因此短时间内产生的氧气数量充足,碳反应所需NADPH的数量充足。5.如图为光合作用与光强度之间关系的曲线,光强度在n点时,限制光合作用强度进一步升高的主要因素是(A)光强度CO2浓度 温度O2浓度A.B.C.D.解析:光强度为n点时,达到了光饱和点,此时限制光合作用强度升高的主要因素有CO2浓度、温度。6.某学生在玻璃温室里进
4、行植物栽培实验,为此他对室内空气中的CO2含量进行了24小时的测定,如图所示曲线中能正确表示其测定结果的是(横坐标为时间,纵坐标为CO2浓度)(C)解析:0点到6点这一时间段,因为没有光照,所以植物只进行呼吸作用,消耗O2,产生CO2,使玻璃温室中的CO2浓度越来越高;6点太阳升起,植物进行呼吸作用的同时开始进行光合作用,而且随着光强度的逐渐增加,光合作用的强度开始大于呼吸作用强度,消耗了更多的CO2,使玻璃温室中的CO2浓度逐渐降低;18点光强度逐渐减弱趋近于0,植物的光合作用停止,而呼吸作用一直进行,所以玻璃温室中的CO2浓度又逐渐升高。7.如图所示,将对称叶片左侧遮光右侧曝光,并采用适当
5、的方法阻止两部分之间物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后,从两侧截取同等单位面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单位:g)。下列相关叙述正确的是(C)A.a/12所代表的是该叶片的呼吸速率B.b/12所代表的是该叶片的光合速率C.(b-a)/12所代表的是该叶片总光合速率D.(b+a)/12所代表的是该叶片净光合速率解析:由于叶片初始质量未知,a/12不能代表该叶片呼吸速率;b是截取叶片的总质量,不是光合作用实际增加的质量,故b/12不能代表光合速率;设实验前截取叶片的质量为x g,则12小时被截取叶片呼吸作用消耗的有机物为(x-a)g,积累的有机物(即表观光合作用或净光合作用)为(
6、b-x)g,因此该叶片总光合速率=呼吸速率+净光合速率=(x-a)/12+(b-x)/12=(b-a)/12;(b+a)/12代表的不是净光合速率,净光合速率为(b-x)/12。8.(2022湖州期末)将甲、乙两种植物的幼苗,分别置于相同的两个密闭透明玻璃罩内,在相同且适宜的条件下培养,定时测定玻璃罩内的CO2含量,结果如图所示。下列相关叙述正确的是(B)A.010 min 期间,乙植物的有机物积累量大于甲B.010 min 期间,甲植物中有机物积累的速率先快后慢C.1020 min 期间,适当升温可使甲植物吸收 CO2的速率升高D.2030 min 期间,甲、乙植物均不进行光合作用解析:据图
7、分析可知,010 min期间,两个密闭透明玻璃罩内CO2减少量相等,甲和乙两种植物的幼苗有机物的积累量相等;010 min期间,刚开始容器中二氧化碳充足,光合作用较强,随着甲植物光合作用消耗容器中的CO2,容器中的CO2浓度下降,光合作用速率随之下降,因此甲植物中有机物积累的速率先快后慢;本实验是在适宜温度下进行的,适当升温导致酶活性降低,可使甲植物吸收 CO2的速率下降;2030 min期间,两个密闭透明玻璃罩内CO2含量不变,甲、乙植物的光合速率等于呼吸速率,均进行光合作用。9.如图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下,某植物在不同温度下的净(表观)光合速率和呼吸速率曲线。下列有关说法错误
8、的是(C)A.与光合作用相比,参与呼吸作用的有关酶的适宜温度更高B.在40 之前,总光合速率大于呼吸速率C.40 时,该植物不再进行光合作用D.温度在30 时总光合速率最大解析:据题图分析可知,与呼吸作用有关的酶的适宜温度为40 左右,与光合作用有关的酶的适宜温度为 30 左右,因此参与呼吸作用的有关酶的适宜温度更高;题图中40 之前,净光合速率大于0,所以总光合速率大于呼吸速率;40 时,净光合速率为0,此时光合速率等于呼吸速率;温度大于40 时,光合速率小于呼吸速率;由题图可知,当温度为30 时净(表观)光合速率最大,根据总(真正)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率可知,当温度超过30
9、 时,净(表观)光合速率下降幅度较呼吸速率增加的幅度大,即30 时总光合速率最大。10.将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中,保持适宜的pH和温度,改变其他条件,测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度,结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是(A)A.黑暗条件下绿藻的呼吸速率为2.5 mol/minB.光照开始后溶解氧增加缓慢,限制因素可能是CO2浓度或温度C.第7分钟细胞中NADPH含量瞬间增加D.912分钟光反应产生O2的速率大于呼吸作用消耗O2的速率解析:据题图分析,黑暗条件下的4 min内只进行呼吸作用,溶解氧减少了210-200=10(mol),则呼吸速率=104=2.5 (mol/min
10、);根据题干信息可知,实验中温度是适宜的,所以光照开始后溶解氧增加缓慢的限制因素可能是CO2浓度,但不会是温度;第7分钟时,添加了一定量的二氧化碳,则二氧化碳固定加快,但由于光强度没变,所以NADPH含量不会瞬间增加,且一段时间后,NADPH含量会相应减少;912分钟溶解氧几乎不变,说明光反应产生O2的速率与呼吸作用消耗O2的速率相等。11.科研小组选取若干生长状况相同的某种树木绿色叶片,置于不同光强度(其他条件相同且适宜)的环境中进行实验,一段时间后,所得相关数据平均值如下表所示,请回答下列问题。组别第1组第2组第3组光强度/Lux200400600净光合速率/(CO2molm-2s-1)2
11、12833呼吸速率/(CO2molm-2s-1)131315叶绿素a含量/(mgg-1)1.61.31(1)叶绿素a主要分布于 ,叶绿素b为色,主要吸收光。光合色素能够将光能转化为中的化学能。分析表格可知,该种树木树冠上层叶片较下层叶片叶绿素a含量 (填“高”或“低”)。(2)若在一昼夜中给予叶片8小时200 Lux光照,叶片(填“能”或“不能”)积累有机物,原因是。(3)增设第4组实验,光强度增加到800 Lux,其他条件不变,叶片净光合速率与第3组相同,则净光合速率不再增加的限制因素可能是(需答出2点)。解析:(1)叶绿体中色素主要分布在类囊体膜上,分为类胡萝卜素和叶绿素两大类,类胡萝卜素
12、包括胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色),主要吸收蓝紫光;叶绿素包括叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色),主要吸收红光和蓝紫光。光合色素能够将光能转化为ATP和NADPH中的化学能。根据表格信息可知,低光照条件下,叶绿素a的含量较高。(2)当光强度为200 Lux时,植物光照8小时合成的有机物量=(21+13)8=272,一昼夜呼吸消耗的有机物量=1324=312,呼吸消耗量大于有机物的制造量,所以没有有机物的积累。(3)增设第4组实验,光强度增加到800 Lux,其他条件不变,叶片净光合速率与第3组相同,由题干信息可知,此时影响光合作用的因素是内因,如叶绿体中色素的含量、光合作用有关酶的含量
13、(或活性)、叶绿体的数量等。答案:(1)类囊体膜(或基粒或光合膜)黄绿红光和蓝紫ATP和NADPH低(2)不能叶片8小时光合作用合成的有机物少于24小时呼吸作用消耗的有机物(3)叶绿体中色素的含量、光合作用有关酶的含量(或活性)、叶绿体的数量12.光合作用是地球上最重要的化学反应。图甲是金鱼藻叶绿体中某生理过程,表示物质。图乙是研究环境因素对金鱼藻光合作用影响的实验装置。请据图回答下列问题。(1)图甲生理过程发生在叶绿体基质,原因是叶绿体基质中含有进行该过程所需要的五碳糖和。该过程还需要光反应提供的物质和,它们分别表示。大部分运至叶绿体外转变成,供植物体所有细胞利用。(2)变换图乙中的光源,可
14、研究或不同波长的光对金鱼藻光合作用的影响,此时需控制装置中的温度及(写2个)等因素保持相同且适宜。若研究不同波长的光对光合作用的影响,则绿光下金鱼藻光合速率最慢,原因是。(3)用图乙装置研究CO2浓度对光合作用的影响,控制自变量变化的方法是。测量光合作用速率最简便的方法是检测各装置中单位时间内。解析:(1)图甲生理过程为光合作用碳反应过程,发生在叶绿体基质,原因是叶绿体基质中含有进行该过程所需要的五碳糖和酶;此外该过程还需要ATP、NADPH,可对应图甲中的和;碳反应的产物三碳糖大部分运至叶绿体外转变成蔗糖,供植物体所有细胞利用。(2)变换图乙中的光源,可研究光强度或不同波长的光对金鱼藻光合作
15、用的影响;此时温度、NaHCO3浓度及金鱼藻数量均为无关变量,应保持相同且适宜;因植物的光合色素基本不吸收绿光,故绿光下金鱼藻光合速率最慢。(3)若要探究CO2浓度对光合作用的影响,可以用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验;光合作用的光反应阶段发生水的裂解,产生氧气,可以通过单位时间内收集的氧气的量来判断光合速率的大小。答案:(1)酶ATP、NADPH蔗糖(2)光强度NaHCO3浓度、金鱼藻数量光合色素基本不吸收绿光(3)配制不同浓度NaHCO3溶液氧气释放量(氧气收集量)综合提升练13.(2021广东卷)与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置
16、不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是(D)A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大解析:由题图可知,突变体t1的叶绿体相对受光面积大于突变体t2的叶绿体相对受光面积,故突变体t1在较小的光照强度下就能达到光补偿点和光饱和点;野生型、突变体t1和突变体t2的叶绿素含量基本一致,
17、故野生型、突变体t1和突变体t2光合速率的高低与叶绿素含量无关;由题图可知,三者的光合速率差异是由叶绿体在细胞中分布位置不同引起的,与光照强度无关。14.(2021浙江6月选考)渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示,图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响,图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HCO3-形式提供,山梨醇为渗透压调节剂,0.33 molL-1时叶绿体处于等渗状态。据图分析,下列叙述错误的是(A)A.与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,光合速率大小相似B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下,放氧率差异较大C.低渗条件下,
18、即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大,放氧率越低解析:由图乙可知,与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,但在低渗山梨醇浓度下,放氧速率减慢,光合速率降低;由题图可知,渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下,放氧率差异较大;低渗条件下,即使叶绿体不破裂,光合放氧速率也会降低,光反应产生的ATP和NADPH含量降低,卡尔文循环效率也下降;光合作用的场所是叶绿体,由图甲可知,破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大,放氧率越低。15.为研究油茶叶片与果实数量的比例关系对叶片光合作用的影响,以及对果实产量的影响,研究者进行了一系列实验。(1)油茶叶肉细胞光合作用的场所
19、是 ,能量的变化是。光反应产生的 将三碳酸转化为有机物,运输至果实积累。科学家把叶片称为源,果实称为库。(2)研究者对油茶植株进行了处理,处理及结果如图所示。、组结果表明,叶与果数目比越,叶片的净光合速率(即表观光合速率)越高。研究者推测,摘除部分叶片后,剩余叶片的光合产物运输和分配到果实中的比例,这是由于植物体对源叶净光合速率进行了调节。为确定符合生产需求的最佳库源比(叶片与果实数量比例),研究者还需要测定三组实验的 。影响果实产量的环境因素有(至少答出两点)等。解析:(1)油茶叶肉细胞光合作用的场所是叶绿体,光合作用过程把二氧化碳和水转化成有机物,同时将光能转化为有机物中稳定的化学能。光合
20、作用分为光反应和碳反应两个阶段,光反应产生的ATP和NADPH,用于碳反应阶段将三碳酸转化为有机物,运输至果实积累。(2)实验的自变量是库源比(叶片与果实数量比例),因变量是净光合速率。据题图分析可知,、 组的库源比大小关系是,净光合速率的大小关系是,所以推断库源比越小,叶片净光合速率越高。果实发育需要较多的有机物,研究者推测,摘除部分叶片后,剩余叶片的光合产物(有机物)输出量(运输和分配到果实中)的比例升高,叶片有机物的及时输出促进了光合作用的进行,导致光合速率增大,这是植物体对源叶净光合速率进行了调节的结果。研究者还需要测定三组实验的果实质量,才能确定符合生产需求的最佳库源比。果实产量是植物积累的有机物的量,影响光合作用的环境因素主要有光强度、温度、 CO2浓度等。答案:(1)叶绿体将光能转化为有机物中稳定的化学能ATP和NADPH(2)小升高果实质量光强度、温度、CO2浓度
