请回答下列与光合作用和细胞呼吸有关的实验问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/8/8ac326f8-6ae9-4384-8148-683ad58d27b4.png?resizew=203)
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(1)实验一:科研人员从小鼠细胞中分离出线粒体,并将其放入测定仪内的生理盐水中保持活性,然后按图示顺序向生理盐水中依次加入相应物质,其中X物质不包括还原氢,从加入线粒体开始测定O2消耗速率,结果如图1。请据图分析:X物质表示________ ,图示4个区间(①~④)中,线粒体内有水生成的区间是________ ,一定有CO2产生的区间是________ 。
(2)实验二:通过通气管向密闭容器中通入14CO2,密闭容器周围有充足且适宜的光源,如图2所示,当反应进行到0.5 s时,发现14C出现在一种三碳化合物(C3)中,当反应进行到5 s时,发现14C还出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,该实验是通过控制____________ 来探究CO2中碳原子转移路径的。
(3)AMPPCP能与细胞膜上ATP跨膜受体蛋白结合,科研人员用AMPPCP溶液处理菜豆叶片,测定其净光合速率,结果如图3所示。由图可知,随着AMPPCP浓度增大,叶片的净光合速率________ ,推测原因是AMPPCP限制了ATP 运输到________ ,导致气孔开放程度下降,从而抑制了光合作用的________ 反应。要验证上述推测是否正确,可用________ 溶液处理菜豆叶片作为实验组,以________ 处理菜豆叶片作为对照进行实验,测定叶片的气孔开放程度和净光合速率。若实验组的气孔开放程度和净光合速率均________ 对照组,则证明上述推测成立。
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(1)实验一:科研人员从小鼠细胞中分离出线粒体,并将其放入测定仪内的生理盐水中保持活性,然后按图示顺序向生理盐水中依次加入相应物质,其中X物质不包括还原氢,从加入线粒体开始测定O2消耗速率,结果如图1。请据图分析:X物质表示
(2)实验二:通过通气管向密闭容器中通入14CO2,密闭容器周围有充足且适宜的光源,如图2所示,当反应进行到0.5 s时,发现14C出现在一种三碳化合物(C3)中,当反应进行到5 s时,发现14C还出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中,该实验是通过控制
(3)AMPPCP能与细胞膜上ATP跨膜受体蛋白结合,科研人员用AMPPCP溶液处理菜豆叶片,测定其净光合速率,结果如图3所示。由图可知,随着AMPPCP浓度增大,叶片的净光合速率
更新时间:2022-09-08 10:24:38
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(0.4)
【推荐1】采摘后的香蕉果实在自然成熟过程中,淀粉、葡萄糖的含量变化如图所示,据此回答以下问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/9/11/2029992457216000/2030201311240192/STEM/28f513f9f008487ab4dd0281287d68ce.png?resizew=343)
(1)简便区分淀粉溶液和葡萄糖溶液,选用的化学试剂是________ 。香蕉细胞内的葡萄糖彻底氧化分解的三个阶段依次发生在_________________ 、__________________ 、________________ 。
(2)由图分析,香蕉果实采摘后10~15天葡萄糖含量增加的原因是________ 。通过添加乙烯利可加速香蕉果实________ 。
(3)香蕉细胞中的C元素主要来源于外界的________ ,该化合物参与光合作用的________ 过程,该过程在夜间无法进行的原因是叶绿体中无法合成________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/9/11/2029992457216000/2030201311240192/STEM/28f513f9f008487ab4dd0281287d68ce.png?resizew=343)
(1)简便区分淀粉溶液和葡萄糖溶液,选用的化学试剂是
(2)由图分析,香蕉果实采摘后10~15天葡萄糖含量增加的原因是
(3)香蕉细胞中的C元素主要来源于外界的
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(0.4)
【推荐2】回答下列有关哺乳动物成熟红细胞的问题:
(1)科学家用丙酮从成熟红细胞中提取所有磷脂并铺成单分子层,其面积正好为红细胞细胞膜面积的两倍。其原因是①________ ②________ 。若要提取红细胞的细胞膜,将红细胞放入低渗溶液中处理后,经______ 可得纯度较高的细胞膜。
(2)人红细胞中K+浓度比血浆中高30倍,而Na+浓度却只有血浆的1/6。红细胞维持膜内外K+、Na+分布不均匀除了消耗ATP之外还需要_________ 协助,这说明细胞膜具有_________ 。
(3)成熟红细胞可通过_________ 过程产生ATP。
(4)用含不同浓度NaF的饮用水喂养小白鼠,一段时间后,培养并测量小白鼠红细胞相对产热量及细胞内的ATP浓度,结果如下表:
注:细胞产热量与细胞呼吸强度正相关
①根据上述实验设计及结果判断,该实验的目的是研究______________________________ 。
②分析细胞产热量及ATP浓度:B组产热量和ATP浓度均低于A组,原因可能是:低浓度的NaF____________ (“抑制”或“促进”)了细胞呼吸有关酶的活性;C组产热量高于A组而ATP浓度低于A组,原因可能是:细胞为维持正常的功能,消耗了更多____________ 。
(1)科学家用丙酮从成熟红细胞中提取所有磷脂并铺成单分子层,其面积正好为红细胞细胞膜面积的两倍。其原因是①
(2)人红细胞中K+浓度比血浆中高30倍,而Na+浓度却只有血浆的1/6。红细胞维持膜内外K+、Na+分布不均匀除了消耗ATP之外还需要
(3)成熟红细胞可通过
(4)用含不同浓度NaF的饮用水喂养小白鼠,一段时间后,培养并测量小白鼠红细胞相对产热量及细胞内的ATP浓度,结果如下表:
NaF浓度(10-6g/ml) | 相对产热量 | ATP浓度(10-4mol/L) | |
A组 | 0 | 100 | 2.97 |
B组 | 50 | 90 | 2.73 |
C组 | 150 | 120 | 1.40 |
注:细胞产热量与细胞呼吸强度正相关
①根据上述实验设计及结果判断,该实验的目的是研究
②分析细胞产热量及ATP浓度:B组产热量和ATP浓度均低于A组,原因可能是:低浓度的NaF
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(0.4)
【推荐3】科研人员发现植物的细胞呼吸除具有与动物细胞相同的途径外,还包含另一条借助交替氧化酶(AOX)的途径。
(1)交替氧化酶(AOX)分布在植物细胞线粒体内膜上,它可以催化O2与[H]生成水,并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为___________ ,导致生成ATP所占的比例下降。在寒冷早春,某些植物的花细胞中AOX基因的表达会___________ ,有利于花序温度升高,吸引昆虫传粉。
(2)AOX途径可能与光合作用有关,科研人员对此进行了深入研究。
①光合作用过程中,叶绿体中的色素吸收可见光中的___________ 光,并将其转化为___________________ ,再经过暗反应,最终储存在有机物中。
②科研人员将正常光照下发育的叶片分为4组,用AOX途径抑制剂处理A组和C组叶片的左侧,然后将4组叶片离体,叶柄插入盛满水的试管中,左侧置于正常光照下,右侧置于正常光照或高光下(图1),40分钟后测量叶片左侧光合色素的光能捕获效率(图2)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/4/4/2175205827903488/null/STEM/35d87385d188437e98c317f9a78e3651.png?resizew=497)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/4/4/2175205827903488/null/STEM/fe05108de3eb4cedbaa47ee7a447fea1.png?resizew=265)
通过A、B、C、D四组对比说明AOX途径的作用是___________ ,利于光合作用进行,在周围受到___________ 照射的叶片组织中作用更明显。
(1)交替氧化酶(AOX)分布在植物细胞线粒体内膜上,它可以催化O2与[H]生成水,并使细胞呼吸释放的能量更多地转化为
(2)AOX途径可能与光合作用有关,科研人员对此进行了深入研究。
①光合作用过程中,叶绿体中的色素吸收可见光中的
②科研人员将正常光照下发育的叶片分为4组,用AOX途径抑制剂处理A组和C组叶片的左侧,然后将4组叶片离体,叶柄插入盛满水的试管中,左侧置于正常光照下,右侧置于正常光照或高光下(图1),40分钟后测量叶片左侧光合色素的光能捕获效率(图2)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/4/4/2175205827903488/null/STEM/35d87385d188437e98c317f9a78e3651.png?resizew=497)
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通过A、B、C、D四组对比说明AOX途径的作用是
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(0.4)
真题
名校
【推荐1】下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1(K越小,酶对底物的亲和力越大),该酶既可催化RuBP与CO2反应,进行卡尔文循环,又可催化RuBP与O2反应,进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比,玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘,其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所,维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题:______ (填具体名称),该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______ (填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉")后,再通过_____ 长距离运输到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度_____ (填"高于"或"低于")水稻。从光合作用机制及其调控分析,原因是 ____________ (答出三点即可)。
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻,水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升,其他生理代谢不受影响,但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________ (答出三点即可)。
(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻,水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升,其他生理代谢不受影响,但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是
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(0.4)
名校
【推荐2】研究发现某水稻突变体的叶肉细胞中,叶绿素含量仅为野生型的一半,而CO2固定酶的活性显著高于野生型。下图为两种植物在不同光照强度下的CO2吸收速率曲线。请回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/5/25/1952946884943872/1954511561826304/STEM/28103f0e0ca544a4bbad19aec8408cf9.png?resizew=189)
(1)B点时,突变体的光合速率_________ (填“大于”、“小于”或“等于”)呼吸速率;P点前,限制突变体光合速率的主要环境因素是____________ 。若其它条件保持不变,只降低环境中CO2浓度,则B点将向____________ 移动。
(2)P点后,与突变体相比,野生型水稻的光合速率增速缓慢,最后不再增加,限制野生型水稻光合速率的主要内部因素是叶肉细胞中________ ;与野生型水稻的光合速率相比,突变体在P点前低而在P点后高的原因是________________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/5/25/1952946884943872/1954511561826304/STEM/28103f0e0ca544a4bbad19aec8408cf9.png?resizew=189)
(1)B点时,突变体的光合速率
(2)P点后,与突变体相比,野生型水稻的光合速率增速缓慢,最后不再增加,限制野生型水稻光合速率的主要内部因素是叶肉细胞中
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(0.4)
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【推荐3】生菜是目前产量最大的人工种植蔬菜之一。为提高经济效益,研究员探究了光质、胞间CO2浓度和温度对生菜品质的影响。图 1 为生菜叶肉细胞光合作用部分过程的示意图。其中,PSI、PSII 和PQ与电子传递等有关;字母A~F表示物质;I、II、III 表示反应场所。
(1)图1为生菜叶肉细胞光合作用的______ (光反应/碳反应)过程。
(2)图1中吸收和转换光能的场所是______ (I/II/III);叶绿体内能量转换的部分路径是___________________ 。(编号排序)
①电能②光能③NADP+④NADPH⑤三碳糖⑥三碳化合物
(3)据图1及已学知识判断,生菜叶肉细胞内H+浓度较高的场所是______ (I/III),其主要原因是______ 。(编号选填)
①A光解产生H+②PQ将I中的H+泵入III③D分解为C和H+④ H+穿过ATP合酶到达I
实验1:探究不同光质对I、II、III 三种生菜生长状况的影响。不同光质处理下,叶绿素总量、壮苗指数与对照组的比值,如图2所示。
(4)为提高经济效益,图中生菜品种与光质的最佳组合是( )
实验2: 探究不同时段内胞间CO2浓度(Ci)与生菜叶片净光合速率(Pn)的变化,实 验结果如图3所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/22/8cb160e0-75dd-470a-9d06-e524e9fcd893.png?resizew=448)
(5)据图3分析,生菜叶片在不同时段内Ci与Pn 发生变化的原因及因果关系,并对下方“时段”“原因”“因果关系”三者的对应关系连线_______ 。
实验3:探究高温对生菜植株光合色素含量的影响,实验结果如图4所示。
(6)为测得图4所示的实验结果,下列实验步骤需要保持一致的有______。
(7)据图4分析,高温处理使叶绿体色素的种类______ (不变/增多/减少),叶绿素含量______ (不变/增多/减少)。据此推测,若在持续高温的环境下,植物对光能的捕获与能量转换能力会______ (不变/增强/减弱)。
(8)为进一步探究温度对生菜根部吸收矿质元素的影响,小贾同学制作了水培装置,并思考以下问题:
①该实验需要设置的自变量是_______ ;需要控制的无关变量是_______ 。
a光照强度b水培溶液的温度b室内温度d植物的生长状况
②生菜水培溶液应选择_______ (缺少某种矿质元素/矿质元素齐全)的溶液。
③检测该实验因变量的合理做法是_______ 。
A.随机测定各组生菜植株的净光合速率
B.随机测定各组生菜植株中矿质元素的含量
C.分别测定各组长势最好的生菜植株的净光合速率
D.分别测定各组长势最好的生菜植株中矿质元素的含量
(9)研究发现,持续高温下生菜叶片中叶绿体膜损伤严重,类囊体松散,线粒体结构无明显变化。试分析在持续高温影响下,生菜植株是否仍能获取ATP_______ ?并阐述论证过程_________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/22/f3e18ea9-dc3f-47c7-a396-280e050237cc.png?resizew=641)
(1)图1为生菜叶肉细胞光合作用的
(2)图1中吸收和转换光能的场所是
①电能②光能③NADP+④NADPH⑤三碳糖⑥三碳化合物
(3)据图1及已学知识判断,生菜叶肉细胞内H+浓度较高的场所是
①A光解产生H+②PQ将I中的H+泵入III③D分解为C和H+④ H+穿过ATP合酶到达I
实验1:探究不同光质对I、II、III 三种生菜生长状况的影响。不同光质处理下,叶绿素总量、壮苗指数与对照组的比值,如图2所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/22/9a79f7b2-a793-452c-b36a-e8b557109151.png?resizew=779)
(4)为提高经济效益,图中生菜品种与光质的最佳组合是( )
A.品种I 红:蓝=2:1 | B.品种 II 红:蓝=1:1 |
C.品种 I 红:蓝=1:2 | D.品种II 红:蓝=1:2 |
实验2: 探究不同时段内胞间CO2浓度(Ci)与生菜叶片净光合速率(Pn)的变化,实 验结果如图3所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/22/8cb160e0-75dd-470a-9d06-e524e9fcd893.png?resizew=448)
(5)据图3分析,生菜叶片在不同时段内Ci与Pn 发生变化的原因及因果关系,并对下方“时段”“原因”“因果关系”三者的对应关系连线
时段 | 原因 | 因果关系 | ||
9:00-11:00 | 气孔导度增大,CO2供应量增加 | Pn导致Ci变化 | ||
11:00-13:00 | 为降低蒸腾速率,气孔导度减少,CO2供应量减少 | |||
13:00-15:00 | 光照增强诱导叶肉细胞活性增强,净光合速率增加 | |||
15:00-17:00 | 光照减弱诱导叶肉细胞活性减弱,净光合速率减小 | Ci导致Pn变化 |
实验3:探究高温对生菜植株光合色素含量的影响,实验结果如图4所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/22/0df7a4c1-946a-49de-b8b4-89763f95d812.png?resizew=444)
(6)为测得图4所示的实验结果,下列实验步骤需要保持一致的有______。
A.植物生长时的光照强度 | B.提取色素时加入的提取液体积 |
C.选取的叶片在植物上的位置 | D.用于提取和分离色素的叶片质量 |
(8)为进一步探究温度对生菜根部吸收矿质元素的影响,小贾同学制作了水培装置,并思考以下问题:
①该实验需要设置的自变量是
a光照强度b水培溶液的温度b室内温度d植物的生长状况
②生菜水培溶液应选择
③检测该实验因变量的合理做法是
A.随机测定各组生菜植株的净光合速率
B.随机测定各组生菜植株中矿质元素的含量
C.分别测定各组长势最好的生菜植株的净光合速率
D.分别测定各组长势最好的生菜植株中矿质元素的含量
(9)研究发现,持续高温下生菜叶片中叶绿体膜损伤严重,类囊体松散,线粒体结构无明显变化。试分析在持续高温影响下,生菜植株是否仍能获取ATP
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(0.4)
【推荐1】如图一表示在光照、温度等条件适宜的情况下,环境中CO2浓度分别对甲、乙两种植物光合作用速率的影响,图二表示测定夏季一昼夜乙植物O2释放速率的变化。回答下列问题。_________ M2、N1___________ N2(填“>”“<”或“=”)。
(2)图一中,要使植物甲经过一昼夜(12小时光照,12小时黑暗)能获得有机物积累,则白天CO2浓度应大于____ μmol/mL。当CO2浓度大于500μmol/mL时,两条曲线都不再上升,此时植物自身内部的限制因素有___________________________ (答出两点即可)。
(3)据图二分析,当乙植物光合作用速率与呼吸作用速率相等时,对应曲线上的___________ (填字母)点,此时由光反应产生为暗反应中C3的还原提供能量的物质是___________ 。经研究发现,气孔开度减小引起的CO2吸收速率降低不是出现f点“光合午休”的唯一原因,“光合午休”现象还与叶片中的D1蛋白(与光反应有关的重要蛋白质)含量密切相关,强光照会导致D1蛋白含量下降,而水杨酸(SA)能减小D1蛋白含量下降的幅度。请以乙植物为材料设计实验验证此结论,简要写出实验思路:___________ 。
(2)图一中,要使植物甲经过一昼夜(12小时光照,12小时黑暗)能获得有机物积累,则白天CO2浓度应大于
(3)据图二分析,当乙植物光合作用速率与呼吸作用速率相等时,对应曲线上的
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(0.4)
【推荐2】玉米是C4植物,其维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒只有间质片层,叶肉细胞的叶绿体有基粒。进行光合作用时,叶肉细胞中对CO2高亲和力的PEP羧化酶催化CO2固定产生四碳化合物(C4途径),然后运输到维管束鞘细胞中分解,释放出CO2用于卡尔文循环。如下图1所示,请回答:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/12/35d4b1f0-f8fa-49f2-bc6f-5eb732d17451.png?resizew=318)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/2/49eeaf03-0b31-44dc-8102-4abf08dddab5.png?resizew=281)
(1)光合色素中合成需要光的是_____ ,光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+,H+、e-与_____ 结合,形成还原型辅酶II。
(2)图2是玉米中叶绿体的显微照片,其中_____ (填“甲”或“乙”)是维管束鞘细胞叶绿体,玉米进行卡尔文循环的场所在_____ (填“甲”或“乙”)的基质。
(3)玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞_____ (填“高”或“低”),在高温、强光照、干旱环境中玉米具有C4途径的意义是_____ 。
(4)光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨膜的质子梯度(ΔH+),形成质子动力势,质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可消除类囊体膜内外质子梯度(ΔH+),科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体,并测定ATP的相对含量,实验结果如下表:
①随着NH4Cl溶液浓度的增加两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是_____ ,其中_____ 细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果,对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测_____ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/12/35d4b1f0-f8fa-49f2-bc6f-5eb732d17451.png?resizew=318)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/2/49eeaf03-0b31-44dc-8102-4abf08dddab5.png?resizew=281)
(1)光合色素中合成需要光的是
(2)图2是玉米中叶绿体的显微照片,其中
(3)玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞
(4)光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨膜的质子梯度(ΔH+),形成质子动力势,质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可消除类囊体膜内外质子梯度(ΔH+),科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体,并测定ATP的相对含量,实验结果如下表:
处理 | 维管束鞘细胞叶绿体光合磷酸化活力 | 叶肉细胞叶绿体光合磷酸化活力 |
µmolesATP/mg·chl·h | µmolesATP/mg·chl·h | |
对照- | 91.10 | 135.9 |
1×105M | 85.82 | 104.7 |
1×10-4M | 77.09 | 76.24 |
1×10-3M | 65.18 | 35.23 |
5×10-3M | 55.39 | 5.49 |
①随着NH4Cl溶液浓度的增加两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是
②根据实验结果,对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测
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(0.4)
【推荐3】图1为植物细胞内某些生理过程示意图;图2为甲、乙两种植物在不同光照强度下的光合速率的曲线,请分析回答相关问题。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/2/12/2397569617666048/2397634645450752/STEM/53f9bbf3-a6eb-4163-bbf0-c32edbeed228.png)
(1)图1过程中③④进行的场所分别是________ 、________ ,其中有氧呼吸过程是________ (用序号表示),写出有氧呼吸的总反应式:________________ 。
(2)图2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________ ,在晴转阴瞬间,叶肉细胞中
相对量的变化趋势是________ 。光照强度为10千勒克斯时,甲、乙植物的实际光合作用速率差值为______
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(1)图1过程中③④进行的场所分别是
(2)图2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
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