光合作用过程十分复杂,包括一系列化学反应。以下是科学家探索光合作用原理的部分实验。回答下列问题:
(1)20世纪初英国的布莱克曼把化学动力学方法引入到对光合作用的研究中:
①光照强度保持恒定,持续增加CO₂浓度,发现光合速率先增大,达到一定程度后保持不变,此时增大光照强度,光合速率会随之增大,这说明____ 。菠菜植株中能固定CO2的物质是____ 。
②CO₂浓度保持恒定,持续增大光照强度,发现光合速率先增大,达到一定程度后不再增加,此时增大CO₂浓度,光合速率会随之增大,这说明____ 。绿色植物吸收和转化光能的具体场所是____ 。
(2)大约20年后,德国的瓦伯格等用藻类进行闪光试验。在光能量相同的前提下设置两组实验,第1组连续照光,第2组用闪光照射,中间隔一定暗期;发现第2组光合效率是第1组的200%~400%。该实验阐明了光合作用中存在两个反应,请从光合作用光反应和暗反应的过程对实验现象进行解释:____
(3)后来科学家为验证瓦伯格的发现,以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO₂浓度等相同且适宜并稳定,每组处理的总时间均为135s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下,请补充完整实验设计步骤:
A组:____ ,时间各为67.5s;光合作用产物的相对含量为50%。
B组:____ ,每次光照和黑暗的时间各为7.5s;光合作用产物的相对含量为70%。
C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75ms;光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组):____ ,光合作用产物的相对含量为100%。
(1)20世纪初英国的布莱克曼把化学动力学方法引入到对光合作用的研究中:
①光照强度保持恒定,持续增加CO₂浓度,发现光合速率先增大,达到一定程度后保持不变,此时增大光照强度,光合速率会随之增大,这说明
②CO₂浓度保持恒定,持续增大光照强度,发现光合速率先增大,达到一定程度后不再增加,此时增大CO₂浓度,光合速率会随之增大,这说明
(2)大约20年后,德国的瓦伯格等用藻类进行闪光试验。在光能量相同的前提下设置两组实验,第1组连续照光,第2组用闪光照射,中间隔一定暗期;发现第2组光合效率是第1组的200%~400%。该实验阐明了光合作用中存在两个反应,请从光合作用光反应和暗反应的过程对实验现象进行解释:
(3)后来科学家为验证瓦伯格的发现,以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO₂浓度等相同且适宜并稳定,每组处理的总时间均为135s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下,请补充完整实验设计步骤:
A组:
B组:
C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75ms;光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组):
更新时间:2023-08-31 10:32:41
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适中
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解题方法
【推荐1】回答与光合作用有关的问题:
(1)1937年,英国植物学家希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液(有 H2O,没有 CO2)中加入铁盐或其他氧化剂(如DCIP),在光照下可以释放氧气。据此可知,光合作用释放的氧气中的氧元素不是来自________ 。在叶绿体正常的光反应中,作为氧化剂(最终电子受体)的物质是_______ .
(2)研究发现,在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗交替处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多,其原因是____________ .
(3)已知蓝光可引起某些植物细胞逆浓度梯度跨膜转运 H⁺.①将蚕豆叶片气孔的保卫细胞悬浮在一定 pH的溶液中(细胞内的 pH 高于细胞外),置于黑暗中一段时间后,溶液的pH 不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后,溶液的 pH明显降低;另一组先在溶液中加入 H⁺-ATP酶(一种转运H⁺的载体蛋白)的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的 pH 不变。据此推测蓝光引起某些植物细胞逆浓度梯度跨膜转运H⁺的机制是_____________ .
(4)下表是在一定浓度的 CO2和适宜温度条件下,测得在不同光照条件下甲、乙两种水稻的光合速率。请结合表中数据,在坐标系中分别绘出甲、乙水稻净光合速率与光照强度的关系曲线图。
(注:光补偿点为光合速率等于呼吸速率时的光照强度;光饱和点为光合速率刚达到最大时的光照强度)
_______
(1)1937年,英国植物学家希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液(有 H2O,没有 CO2)中加入铁盐或其他氧化剂(如DCIP),在光照下可以释放氧气。据此可知,光合作用释放的氧气中的氧元素不是来自
(2)研究发现,在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下,光照和黑暗交替处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多,其原因是
(3)已知蓝光可引起某些植物细胞逆浓度梯度跨膜转运 H⁺.①将蚕豆叶片气孔的保卫细胞悬浮在一定 pH的溶液中(细胞内的 pH 高于细胞外),置于黑暗中一段时间后,溶液的pH 不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后,溶液的 pH明显降低;另一组先在溶液中加入 H⁺-ATP酶(一种转运H⁺的载体蛋白)的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的 pH 不变。据此推测蓝光引起某些植物细胞逆浓度梯度跨膜转运H⁺的机制是
(4)下表是在一定浓度的 CO2和适宜温度条件下,测得在不同光照条件下甲、乙两种水稻的光合速率。请结合表中数据,在坐标系中分别绘出甲、乙水稻净光合速率与光照强度的关系曲线图。
(注:光补偿点为光合速率等于呼吸速率时的光照强度;光饱和点为光合速率刚达到最大时的光照强度)
光补偿点(千勒克司) | 光饱和点(千勒克司) | 光饱和时CO2吸收量 (mg/100cm2叶·小时) | 黑暗条件下CO2释放量 (mg/ l00cm2叶·小时) | |
甲水稻 | 1 | 3 | 20 | 10 |
乙水稻 | 3 | 9 | 30 | 15 |
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【推荐2】硅藻是一类最重要的浮游植物,分布极其广泛,尤其是在温带和热带海区,是一类具有叶绿体的单细胞植物,常由几个或很多个体连结成各式各样的群体。因为硅藻种类多、数量大,因而被称为海洋的“草原”。回答下列问题:
(1)硅藻在光合作用过程中,暗反应给光反应提供了_________ 。可采用_________ 法分离硅藻细胞中各种细胞器。
(2)当硅藻大量繁殖时会形成“赤潮”覆盖水面,导致水下鱼类等生物缺氧,当鱼类缺氧时,其血浆中_________ 增多,葡萄糖氧化分解产生该物质时释放的能量去路为_________ 。
(3)硅藻在温度、光照等适宜条件下,比较图B、C两试管中硅藻的繁殖速度,可以发现_________ 试管的繁殖速度较快,其原因在于_________ 。
(4)恩格尔曼利用水绵和好氧细菌成功的证明了水绵对绿光吸收能力最弱,但是硅藻对绿光有着较强的吸收能力。现实验室有各种颜色的光源、载玻片、好氧细菌等器材﹐请你模仿恩格尔曼实验设计一实验验证硅藻对绿光的吸收能力强于水绵,(不考虑硅藻与水绵大小等方面的差异)写出实验思路并预测实验结果及结论。_________
(1)硅藻在光合作用过程中,暗反应给光反应提供了
(2)当硅藻大量繁殖时会形成“赤潮”覆盖水面,导致水下鱼类等生物缺氧,当鱼类缺氧时,其血浆中
(3)硅藻在温度、光照等适宜条件下,比较图B、C两试管中硅藻的繁殖速度,可以发现
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解题方法
【推荐3】下图是轮叶黑藻细胞光合作用相关过程示意图。研究表明水中CO2浓度降低能诱导轮叶黑藻光合途径由C3向C4途径转变,C4途径可使轮叶黑藻适应低CO2浓度的环境,而且两条途径在同一细胞中进行。请据图回答下列问题:
(1)观察黑藻细胞质的流动可用____ (填结构)的运动作为标志,图中CO2的来源有____ 。
(2)由图可知,丙酮酸转化为PEP的过程属于____ (填“吸能”或“放能”)反应。图中催化CO2固定的两种酶(PEP羧化酶、Rubisco)中,与CO2亲和力较高的是____ 酶,这是自然选择的结果,意义是____ 。
(3)某实验小组利用黑藻进行了如下实验,请补充完整实验过程并分析回答有关问题。
该实验的目的是____ ,该实验得出的结论是____ 。
(1)观察黑藻细胞质的流动可用
(2)由图可知,丙酮酸转化为PEP的过程属于
(3)某实验小组利用黑藻进行了如下实验,请补充完整实验过程并分析回答有关问题。
实验步骤的目的 | 主要实验步骤 | ||||
材料准备 | 取若干盛有一定量浓度为1%的① | ||||
② | 甲、乙、丙三组玻璃瓶双侧各等距离放置1个18W的LED灯,分别控制灯距为10cm、15cm、20cm。作为对照组,对丁组玻璃瓶进行③ | ||||
实验数据记录 | 组别 | 甲 | 乙 | 丙 | 丁 |
瓶内氧气的变化速率(mg·h-1) | 6.47 | 4.22 | 1.98 | -2.14 | |
实验结果分析 | 甲到丙瓶内氧气的释放速率可以表示这段时间内黑藻的④ |
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【推荐1】下图为叶绿体中光合作用过程示意图,请据图回答下列问题([ ]内填图中数字):
(1)图中[1]的结构名称是________ ,上面分布的叶绿素主要吸收______ 光。
(2)图中Ⅱ为光合作用的________ 阶段。
(3)图中[2]在光下被分解为[____ ]____ 和[____ ]____ ,后者用于Ⅱ阶段的反应。
(4)图中由C5与[____ ]____ 结合形成[____ ]____ ,再经过一系列复杂过程最终合成糖类等有机物。
(1)图中[1]的结构名称是
(2)图中Ⅱ为光合作用的
(3)图中[2]在光下被分解为[
(4)图中由C5与[
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【推荐2】某校科研小组的同学用蒸馏水、寡霉素和 NaHSO3处理转 Z 基因的水稻(T)和未转基因的水稻(W)24 h,然后测定未胁迫和干旱胁迫处理 8 h 的光合速率(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素),结果如图所示,已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中相关生物膜上 ATP 合成酶的活性。请回答下列相关问题:
(1)该校科研小组同学进行上述实验的具体流程如下:
第一步取材、分组、编号:取生长状况相似且健壮的未转基因的水稻(W)数株,随机均分为三组并编号①~③,取________________ 。
第二步实施变量处理:分别对①~③和④~⑥组依次喷施 ,并在适宜条件下培养 24 h,然后将①~⑥中每一组随机均分为A、B 两组,将所有 A 组进行干旱胁迫 8 h,相应 B 组作为对照。
第三步检测结果:分别测得上述 A、B 组实验后的光合速率。
(2)据图示结果分析,转 Z 基因可能对光合作用的影响效果是________ ,且能减缓寡霉素对光合速率的________ ;而喷施 NaHSO3对光合作用的影响效果是________ ,且能减缓干旱胁迫引起的____________ 。
(3)由题意可知:寡霉素在细胞呼吸过程中作用部位是__________ ,在光合作用过程中的作用部位是____________ 。
(1)该校科研小组同学进行上述实验的具体流程如下:
第一步取材、分组、编号:取生长状况相似且健壮的未转基因的水稻(W)数株,随机均分为三组并编号①~③,取
第二步实施变量处理:分别对①~③和④~⑥组依次喷施 ,并在适宜条件下培养 24 h,然后将①~⑥中每一组随机均分为A、B 两组,将所有 A 组进行干旱胁迫 8 h,相应 B 组作为对照。
第三步检测结果:分别测得上述 A、B 组实验后的光合速率。
(2)据图示结果分析,转 Z 基因可能对光合作用的影响效果是
(3)由题意可知:寡霉素在细胞呼吸过程中作用部位是
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【推荐1】小麦是北方的主要农作物,研究环境条件变化对其产量的影响对农业生产有重要意义。
(1)科研人员测定小麦一昼夜净光合速率(Pn)的变化,发现小麦与其他植物一样出现了“午睡”现象。一般认为,午后温度较高,植物通过蒸腾作用使叶片降温,同时,植物体也会_______ 叶片气孔开度来避免过度失水对细胞造成的损伤,这一变化会引起叶肉细胞间的_______ ,使午后小麦光合速率降低。
(2)科研人员测定了同一株小麦两种不同向光角度的叶片(接收直射光照面积不同)午后部分指标,结果如下表。
对相关数据进行分析:直立叶和平展叶叶片温度无明显差异,说明二者的气孔开度_______ (填“基本相同”或“不同”),但平展叶净光合速率却明显低于直立叶,此时平展叶胞间CO2浓度高于直立叶,说明气孔开闭引起的胞间O2浓度不足_______ (填“是”或“不是”)造成“午睡”现象的唯一因素。
(3)科研人员推测,午间强光照可能会导致由色素和蛋白质组成的光系统Ⅱ发生损伤,导致_______ 速率下降,进而抑制叶片的光合作用。D1是对光系统Ⅱ活性起调节作用的关键蛋白,科研人员使用蛋白质凝胶电泳技术检测不同光照条件下的D1含量,结果如图1所示,分析可知_______ ,从而在一定程度上导致“午睡”现象。
(4)水杨酸(SA)是一种与植物抗热性有关的植物激素,科研人员用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后,测定两种光照条件下的D1蛋白含量,结果如图2所示,可推测,SA对小麦午间光合作用的影响及机制是:_______ 。
(5)综合上述研究,请提出2个农业生产中减少“午睡”现象提高小麦产量的合理措施:____ 。
(1)科研人员测定小麦一昼夜净光合速率(Pn)的变化,发现小麦与其他植物一样出现了“午睡”现象。一般认为,午后温度较高,植物通过蒸腾作用使叶片降温,同时,植物体也会
(2)科研人员测定了同一株小麦两种不同向光角度的叶片(接收直射光照面积不同)午后部分指标,结果如下表。
净光合速率(Pn) | 叶片温度(T1) | 胞间CO2浓度(Ci) | |
直立叶 | 12.9 | 37.5 | 250 |
平展叶 | 8.8 | 37.7 | 264 |
(3)科研人员推测,午间强光照可能会导致由色素和蛋白质组成的光系统Ⅱ发生损伤,导致
(4)水杨酸(SA)是一种与植物抗热性有关的植物激素,科研人员用适宜浓度的SA喷洒小麦叶片后,测定两种光照条件下的D1蛋白含量,结果如图2所示,可推测,SA对小麦午间光合作用的影响及机制是:
(5)综合上述研究,请提出2个农业生产中减少“午睡”现象提高小麦产量的合理措施:
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【推荐2】(三)回答下有关植物代谢的问题
如图为光反应过程模式图,字母表示物质。
1.图中的“某结构”是_____________ ;B为____________ F为____________
2.以浮游藻类为材料研究浮游藻类的光合作用,用如图光合测定装置测得浮游藻类细胞在不同条件下的净光合速率(指光合作用生成量 – 细胞呼吸量),用Pn表示。图2为不同NaHCO3浓度(pH8.5,25℃)条件下测得的Pn 曲线图。
图1装置是通过测量_______________ 变化量来表达光合作用速率指标的。
3.通过变换图中的光源设备,可研究以下哪些因素对光合作用的影响________ 。
A. 光照强度 B. 光的颜色 C. 温度 D. 二氧化碳浓度
4.在测定不同光照对Pn的影响时,如不精准控制温度,则测得的光照与Pn的关系_________ 。
A. 正相关 B. 难以确定 C. 负相关 D. 无关
5.若在相应条件下测得呼吸速率为50μmolO2.mg-1ch.h-1,则图2横坐标数值为80时,真正的光合速率产生的O2量为____________ μmolO2.mg-1ch.h-1。
6.由于弱碱性的藻类培养液中游离CO2浓度很低,藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO3-获得CO2。若图2数据在最适温度下测得,则在高NaHCO3浓度下,Pn不再增加的主要原因有_________ 。
A. 光照强度没有达到最适值
B. 浮游藻类细胞内碳酸酐酶(CA)有限
C. 浮游藻类细胞内色素有限
D. 二氧化碳浓度不够
如图为光反应过程模式图,字母表示物质。
1.图中的“某结构”是
2.以浮游藻类为材料研究浮游藻类的光合作用,用如图光合测定装置测得浮游藻类细胞在不同条件下的净光合速率(指光合作用生成量 – 细胞呼吸量),用Pn表示。图2为不同NaHCO3浓度(pH8.5,25℃)条件下测得的Pn 曲线图。
图1装置是通过测量
3.通过变换图中的光源设备,可研究以下哪些因素对光合作用的影响
A. 光照强度 B. 光的颜色 C. 温度 D. 二氧化碳浓度
4.在测定不同光照对Pn的影响时,如不精准控制温度,则测得的光照与Pn的关系
A. 正相关 B. 难以确定 C. 负相关 D. 无关
5.若在相应条件下测得呼吸速率为50μmolO2.mg-1ch.h-1,则图2横坐标数值为80时,真正的光合速率产生的O2量为
6.由于弱碱性的藻类培养液中游离CO2浓度很低,藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO3-获得CO2。若图2数据在最适温度下测得,则在高NaHCO3浓度下,Pn不再增加的主要原因有
A. 光照强度没有达到最适值
B. 浮游藻类细胞内碳酸酐酶(CA)有限
C. 浮游藻类细胞内色素有限
D. 二氧化碳浓度不够
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【推荐3】景天科植物植株矮小,由于是肉质,耗水肥很少,因此极易种植观赏,除适应干旱环境外,一盆盆可爱的景天科多肉植物更是点缀了人们的生活。景天科植物有一个很特殊的CO2同化方式:夜间气孔开放,吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用,其部分代谢途径如图
(1)如图所示,景天科植物的叶肉细胞内的部分代谢物质,能固定CO2的物质有______ 。
(2)干旱条件下,该植物在白天会关闭气孔,主要是为了防止水分大量散失,若上午10点突然降低环境中CO2浓度,则短时间内该植物叶肉细胞中C3的含量变化可能是______ 。干旱条件下,景天科植物叶肉细胞白天能产生CO2的具体部位是______ 。
(3)请结合图中CO2的变化途径分析,在长期干旱条件下该植物仍能在白天正常进行光合作用的机制是______ 。
(4)若将该种植物置于密闭装置内进行遮光处理,用CO2传感器测定装置中CO2的变化速率,并以此作为测定该植物的呼吸速率的指标,这种做法______ (是/否)合理,原因是______ 。
(5)非景天科的大多数植物在干旱条件下,气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合,称为“气孔振荡”,“气孔振荡”是普通植物对干旱条件的一种适应性反应,有利于植物生理活动的正常进行。其原因是______ 。
(1)如图所示,景天科植物的叶肉细胞内的部分代谢物质,能固定CO2的物质有
(2)干旱条件下,该植物在白天会关闭气孔,主要是为了防止水分大量散失,若上午10点突然降低环境中CO2浓度,则短时间内该植物叶肉细胞中C3的含量变化可能是
(3)请结合图中CO2的变化途径分析,在长期干旱条件下该植物仍能在白天正常进行光合作用的机制是
(4)若将该种植物置于密闭装置内进行遮光处理,用CO2传感器测定装置中CO2的变化速率,并以此作为测定该植物的呼吸速率的指标,这种做法
(5)非景天科的大多数植物在干旱条件下,气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合,称为“气孔振荡”,“气孔振荡”是普通植物对干旱条件的一种适应性反应,有利于植物生理活动的正常进行。其原因是
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