2021年9月24日,国际学术期刊《科学》发表了一篇文章,中科院天津工业生物技术研究马延和团队,在实验室中首次实现从CO2到淀粉分子的全合成。经核磁共振等检测显示,该实验室人工合成淀粉的分子与天然淀粉分子的结构组成一致,该研究成果使“喝西北风”活着成为可能。下图是一人工光合作用系统示意图,图中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
(1)该系统中模块1和模块2执行的功能相当于光合作用的___ 阶段,其中模块2中转化的能量主要贮存于___ 中,模块3中的乙是___ (物质)。
(2)在晴朗的夏季中午,很多植物会出现“午休”现象,植物的光合速率会下降。如何用此装置模拟植物的“午休”现象?___ 。此时,装置中的___ (选填“甲”或“乙”)含量在短时间内会增加。
(3)如果降低模块1中的光照强度(其它条件保持不变),模块3中糖类的产量会___ (选填“增加”、“降低”、“不变”),原因___ 。
(4)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量___ (选填“高于”、“低于”、“等于”)植物。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/21/cf4c4e5d-eff6-40da-a7af-9acac2fa8c59.png?resizew=370)
(1)该系统中模块1和模块2执行的功能相当于光合作用的
(2)在晴朗的夏季中午,很多植物会出现“午休”现象,植物的光合速率会下降。如何用此装置模拟植物的“午休”现象?
(3)如果降低模块1中的光照强度(其它条件保持不变),模块3中糖类的产量会
(4)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量
更新时间:2023-09-21 17:16:16
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【推荐1】如图是番茄叶肉细胞的光合作用过程示意图,磷酸丙糖转运器的活性受光的调节,适宜光照条件下,其活性较高。PSII和PSI是由蛋白质和光合色素组成的复合物,具有吸收、传递、转化光能的作用。
(1)番茄叶片中光合色素有_________ 。光反应过程中,PSII中的色素吸收光能将H2O分解为_________ 和H+,并产生电子,经过一系列复杂反应后,最终把光能转变为_________ 。
(2)通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1:1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内更有利于合成_________ (填“淀粉”或“蔗糖”),原因是_________ 。
(3)较强光照不仅对光合作用生成有机物种类有影响,而且会造成有机物生成总量减少。为进一步研究原因,研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。
①从表中数据可见强光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的,依据是__________ 。
②综合上述表格分析,强光下植物净光合下降的原因是_________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/26/b8529c41-9eab-4ac2-a091-8a06a51490a1.png?resizew=381)
(1)番茄叶片中光合色素有
(2)通常情况下,Pi与磷酸丙糖通过磷酸丙糖转运器严格按照1:1反向交换方式进行转运。在环境条件由适宜光照转为较强光照时,短时间内更有利于合成
(3)较强光照不仅对光合作用生成有机物种类有影响,而且会造成有机物生成总量减少。为进一步研究原因,研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。
组别 | 光照强度((umol·m-2·s-1)) | 净光合速率(umol·m-2·s-1) | 呼吸速率((umol·m-2·s-1)) | 气孔导度(mmol·m-2·s-1) | 胞间CO2浓度(ppm) | Rubisco活性(U·ml-1) |
对照组 | 500klx | 12.1 | 9.8 | 144.2 | 308 | 189 |
强光组 | 1000klx | 1.8 | 11.9 | 31.2 | 448 | 61 |
②综合上述表格分析,强光下植物净光合下降的原因是
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【推荐2】铁皮石斛为药用草本植物,喜生活在阴湿环境,已被列为“濒危珍稀植物”。下图为某科研小组测定其在光照和黑暗条件下的CO2吸收速率曲线,请回答:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/5/22/2468357468160000/2468413716365312/STEM/0fb5f587b36c4135b73b93345279d774.png?resizew=340)
(1)铁皮石斛叶肉细胞可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为________ 。
(2)铁皮石斛叶肉细胞叶绿体________ 上的色素吸收光能,将水分解,产生的O2释放到细胞外至少需要穿过________ 层生物膜。
(3)据图分析,铁皮石斛不同于一般植物的特点是________________ 。研究发现,黑暗时铁皮石斛细胞可将CO2转化为酸性物质储存起来,但不能将CO2转化为糖类等有机物,其原因是暗处缺少光反应提供的________ ,进而不能完成C3的________ 等过程。
(4)以铁皮石斛茎段为外植体进行植物组织培养,移栽前需将生根瓶苗打开瓶盖,移至常温下炼苗7天,炼苗的目的是________________ 。炼苗后,应洗去根部富含有机物的培养基,栽种在以________ 营养为主的普通基质上。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/5/22/2468357468160000/2468413716365312/STEM/0fb5f587b36c4135b73b93345279d774.png?resizew=340)
(1)铁皮石斛叶肉细胞可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为
(2)铁皮石斛叶肉细胞叶绿体
(3)据图分析,铁皮石斛不同于一般植物的特点是
(4)以铁皮石斛茎段为外植体进行植物组织培养,移栽前需将生根瓶苗打开瓶盖,移至常温下炼苗7天,炼苗的目的是
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【推荐3】小球藻是一种真核单细胞绿藻,科学家利用小球藻做了相关实验。实验示意图如下,请回答:
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(1)将甲乙两组同时置于充足的光照条件下,甲组中小球藻细胞内首先利用18O的场所是___________ ,乙组中能利用18O的细胞器是___________ 。短时间内检测产生的气体A、B中含18O的是_______ (填“A”、“B”或“A、B”),由此可以证明:______________________ 。
(2)光照一段时间后,甲乙两组均停止二氧化碳供应,再将其同时置于黑暗条件下,此时产生的气体A、B中含18O的是___________ (填“A”、“B”或“A、B”)。
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(1)将甲乙两组同时置于充足的光照条件下,甲组中小球藻细胞内首先利用18O的场所是
(2)光照一段时间后,甲乙两组均停止二氧化碳供应,再将其同时置于黑暗条件下,此时产生的气体A、B中含18O的是
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【推荐1】新疆夏季阳光充足、昼夜温差大,适合棉花生长。为筛选耐高光照强度、耐高温的棉花品系,研究者进行了如下实验:在最适温度下(30℃)探究不同光照强度对A、B、C三个品系棉花光合作用的影响,结果如图1;将温度从30℃升高到40℃培养一段时间,探究高温对三个品系棉花的影响,结果如图2。回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/10/e954557e-0ae3-4f1b-91b9-8529003b1973.png?resizew=749)
(1)据图1可知,三个品系棉花的____ 基本相等,且光照过强均会导致光合速率_____ 。A品系更适合在高光照强度条件下生长,依据是其光合速率及_____ 更高。
(2)据图2可知,三个品系中_____ 更适应高温环境,原因是该品系蒸腾作用升高幅度大有利于_____ ,可缓解高温对叶绿体结构和功能的影响。分析高温导致棉花光合速率下降的可能原因有:①高温破坏_____ 结构,导致光能捕获效率下降,光反应速率减慢;②高温使_____ 。除图中因素外,推测高温使棉花净光合速率下降的原因还可能是_____ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/10/e954557e-0ae3-4f1b-91b9-8529003b1973.png?resizew=749)
(1)据图1可知,三个品系棉花的
(2)据图2可知,三个品系中
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【推荐2】水稻是一种重要的粮食作物,提高水稻产量是一项关系国计民生的重要科研工作。请回答下列相关问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/6/2930180601774080/2930429802315776/STEM/8f99171b-3007-4a61-90fd-3a9c7d334ac0.png?resizew=180)
(1)与水稻产量密切相关的两种细胞代谢活动是________ 。
(2)叶绿体是进行光合作用的场所,在其基质内完成的能量转化是________ 。
(3)如果给水稻提供H218O,结果水稻体内出现了(CH218O),这是因为H218O参与了有氧呼吸________ 阶段的反应生成了________ ,再通过光合作用生成(CH218O)。
(4)如图是光照强度对水稻光合作用的影响曲线:A点时细胞的代谢特点是________ ;当温度变为呼吸作用的最适宜温度时A点的移动方向是________ (向左、向右、不移动);与A点相比,B点时水稻体内NADPH的含量________ ;B点限制水稻光合作用强度的主要环境因素是________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/6/2930180601774080/2930429802315776/STEM/8f99171b-3007-4a61-90fd-3a9c7d334ac0.png?resizew=180)
(1)与水稻产量密切相关的两种细胞代谢活动是
(2)叶绿体是进行光合作用的场所,在其基质内完成的能量转化是
(3)如果给水稻提供H218O,结果水稻体内出现了(CH218O),这是因为H218O参与了有氧呼吸
(4)如图是光照强度对水稻光合作用的影响曲线:A点时细胞的代谢特点是
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解题方法
【推荐3】水稻是重要的粮食作物,在相同的种植条件下,野生型水稻(T0)和黄绿叶突变型水稻(T1)的产量存在一定的差异。为探究影响水稻光合作用的机制,研究人员进行了野生型和突变型水稻实验,实验结果如下表。其中光补偿点是指光合作用过程中吸收的CO2量与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度;光饱和点是指光合作用速率不再随光照强度增大时的最小光照强度[单位为μmol/(m2·s)]。回答下列问题:
(1)光合色素可用___ 进行提取,水稻叶肉细胞中NADP+与___ 结合形成NADPH,NADPH再被运输到___ 参与暗反应。当光照强度为26μmol/(m2·s)时,T1水稻叶肉细胞中产生ATP的场所为___ 。
(2)据表分析,与T0相比,T1的光补偿点变大,原因是___ 。与T0相比,该水稻类型在吸收可见光中的主要区别是___ 。
(3)据表分析,弱光照条件下,野生型水稻的光合作用强度明显大于突变型水稻,判断的理由是___ 。
(4)某研究小组将蓝细菌的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2点)。
水稻类型 | 叶绿素 (mg/g) | 类胡萝卜素 (mg/g) | 类胡萝卜素 /叶绿素 | 光补偿点 [μmol/(m2·s)] | 光饱和点 [μmol/(m2·s)] |
T0 | 4.08 | 0.63 | 0.15 | 18 | 2000 |
T1 | 2.73 | 0.64 | 0.23 | 26 | 2400 |
(2)据表分析,与T0相比,T1的光补偿点变大,原因是
(3)据表分析,弱光照条件下,野生型水稻的光合作用强度明显大于突变型水稻,判断的理由是
(4)某研究小组将蓝细菌的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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【推荐1】下图曲线表示温度对某绿色植物代谢强度的影响,表中数据为将该绿色植物置于密闭容器中,在温度适宜、光照强度不同的条件下,该密闭容器中二氧化碳变化量相对值。回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/5/6/1939482534936576/1946753225678848/STEM/bc8e0cff198144d88459407992c438c4.png?resizew=235)
(1)图中曲线A和曲线B分别表示该绿色植物真光合速率和呼吸速率。30℃以后两曲线的变化趋势不同的原因是____________________ 。温度为42.5℃时,该植物从外界吸收二氧化碳的相对值为____________ 。
(2)光照强度为lklx时,该植物光合速率_____________ (填“大于”、“小于”或“等于”)呼吸速率;当CO2变化量相对值为0时,叶肉细胞中产生ATP的场所有__________________________ 。
(3)光照强度为7klx时,该植物光合速率未达到最大值,此时_____________ 是该植物光合速率的主要限制因素。光照强度为10klx时,限制该植物光合速率的外因可能是________________________ ,内因可能是__________________________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/5/6/1939482534936576/1946753225678848/STEM/bc8e0cff198144d88459407992c438c4.png?resizew=235)
光照强度(klx) | 1 | 3 | 5 | 7 | 8 | 10 |
C02变化量相对值 | +2 | -2 | -6 | -10 | -12 | -12 |
(1)图中曲线A和曲线B分别表示该绿色植物真光合速率和呼吸速率。30℃以后两曲线的变化趋势不同的原因是
(2)光照强度为lklx时,该植物光合速率
(3)光照强度为7klx时,该植物光合速率未达到最大值,此时
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【推荐2】花生是我国主要的经济和油料作物,小麦套种花生是实现黄淮海地区粮油均衡增产的主要种植方式。为探明花生从荫蔽环境转入自然光照下的光抑制及光保护机制,为小麦套种花生高产栽培提供理论依据,科研人员进行了如下实验:采用两种不同透光率的遮阴网模拟50%(S50)和85%(S85)两种遮光条件,以自然光为对照(C),从花生出苗开始遮阴,40天后解除遮阴并开始进行数据测定,部分结果如图1和图2所示。请回答下列问题:_________ 。
(2)40天后突然解除遮阴,叶绿体中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值会_________ ,请据图1、2并结合所学知识分析,解除遮阴后净光合速率下降的可能机理_________ (答2个方面)。
(3)长期生长在弱光下的植物叶片具有阴生叶的特点,遮阴解除当天突然暴露于强光下后,叶片发生的光抑制或光破坏严重。植物在长期进化过程中,其光合器官形成了一系列抵御强光破坏的光保护机制,如叶片和叶绿体运动相关的避光机制、非光化学淬灭机制(NPQ)、PSII损伤修复、活性氧自由基清除系统、光呼吸途径等。在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如图3所示,其中符号“ ┥”代表抑制作用。_________ 。由图3推测,在光照强度以及其它环境因素均相同的情况下,状态③比状态①的光合作用强度_________ ,判断理由是 _________ 。
(4)科学研究者研发了一种转基因烟草(VPZ),相比野生烟草(WT)其在强光转为弱光后NPQ机制关闭的时间缩短。图4为分别在恒定光强和波动光强下测得的两种烟草的CO2最大固定速率。农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的。根据上述信息推断,同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量_________ (高/低)。
(2)40天后突然解除遮阴,叶绿体中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值会
(3)长期生长在弱光下的植物叶片具有阴生叶的特点,遮阴解除当天突然暴露于强光下后,叶片发生的光抑制或光破坏严重。植物在长期进化过程中,其光合器官形成了一系列抵御强光破坏的光保护机制,如叶片和叶绿体运动相关的避光机制、非光化学淬灭机制(NPQ)、PSII损伤修复、活性氧自由基清除系统、光呼吸途径等。在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如图3所示,其中符号“ ┥”代表抑制作用。
(4)科学研究者研发了一种转基因烟草(VPZ),相比野生烟草(WT)其在强光转为弱光后NPQ机制关闭的时间缩短。图4为分别在恒定光强和波动光强下测得的两种烟草的CO2最大固定速率。农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的。根据上述信息推断,同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量
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【推荐3】将A、B两种长势相同的植物置于相同的、温度适宜且恒定、光照恒定的密闭小室中,测得每个小室内CO2浓度随时间的变化如图所示。 回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/9/2654349265510400/2655155166674944/STEM/9b5d198f-2162-49aa-834c-0d48c7da6683.png?resizew=278)
(1)若将A、B植物单独种植在干旱程度不同的土壤中(干旱会导致植物的气孔关闭),更适合生活在干旱土壤中的植物是B植物,理由是______________________ 。
(2)当时间在10~20min时,A、B两种植物中,CO2利用率较高的是__________________ ,理由是___________________________ 。
(3)若在韭菜生长过程中,用草或黑膜覆盖,因无阳光供给,不能合成叶绿素,由此长成韭黄。 在韭黄生长过程中,叶肉细胞内ADP消耗的场所有__________________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/9/2654349265510400/2655155166674944/STEM/9b5d198f-2162-49aa-834c-0d48c7da6683.png?resizew=278)
(1)若将A、B植物单独种植在干旱程度不同的土壤中(干旱会导致植物的气孔关闭),更适合生活在干旱土壤中的植物是B植物,理由是
(2)当时间在10~20min时,A、B两种植物中,CO2利用率较高的是
(3)若在韭菜生长过程中,用草或黑膜覆盖,因无阳光供给,不能合成叶绿素,由此长成韭黄。 在韭黄生长过程中,叶肉细胞内ADP消耗的场所有
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【推荐1】农业生产中种植韭黄(蔬菜)过程,是让韭菜长到45cm 左右时,韭菜的根部及地上部分留2cm(宿根),其余割去;然后罩上不透光的陶罐,继续培养10天就可以长成韭黄(黄色),若不罩上陶罐依然长成韭菜(绿色)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/19/2661412917895168/2661913178431488/STEM/296ff54d-6d09-4fab-af0c-b958a7e399c1.png)
(1)韭菜与韭黄对比,说明光照可以促进韭菜细胞____ 的合成。韭菜被割后,罩上陶罐后能长成45cm左右的韭黄;韭黄与韭菜相比,有机物含量___ ,原因是____ 。
(2)某兴趣小组利用韭黄提取分离色素,在滤纸条上得到___ 条色素带,从上到下的色素是_____ ,其主要吸收_____ 光。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/19/2661412917895168/2661913178431488/STEM/296ff54d-6d09-4fab-af0c-b958a7e399c1.png)
(1)韭菜与韭黄对比,说明光照可以促进韭菜细胞
(2)某兴趣小组利用韭黄提取分离色素,在滤纸条上得到
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【推荐2】 睡眠是一种在哺乳动物和鸟类等生物中普遍存在的自然休息状态, 研究发现腺苷是一种重要的促眠物质。图甲为腺苷合成及转运示意图,乙为腺苷传感器工作原理示意图。请回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/27/a340a114-f471-49ff-87fc-b43ccdfd8463.png?resizew=283)
(1)腺苷是一种遍布于人体细胞的核苷,由______________ 结合而成。哺乳动物和鸟类等生物主要通过两条途径产生腺苷:第一条途径先通过___________ (生理作用)产生ATP,然后在细胞内通过一系列酶的作用产生腺苷;第二条途径是ATP产生后由囊泡包裹转运至胞外,再脱去___ 个磷酸基团生成腺苷。
(2)为记录正常睡眠周期中基底前脑(BF) 胞外腺苷水平的变化,研究者设计了一种腺苷传感器(如图乙所示)。据图分析,传感器的工作原理是_____________ ,因此可通过检测荧光强度来指示腺苷浓度。
(3)近年来的研究表明,ATP 不仅存在于细胞内部,而且广泛存在于动植物细胞外的基质之中,称为eATP,eATP可通过胞吐等途径分泌到细胞外。eATP作为一种信使分子,通过特定的信号转导机制参与细胞代谢、生长和发育过程的调控。为探究eATP浓度对细胞胞吞的调节作用,某生物小组用特殊荧光染料对正常生长状态下的胡杨细胞的细胞膜进行染色(已知生长状态下的胡杨细胞能进行胞吞);再用不同浓度的eATP进行分组实验;一段时间后,检测各组细胞内囊泡的相对荧光强度,实验结果如下表所示:
生长状态下的胡杨细胞的细胞膜上存在能与eATP结合的_________ ;分析表中结果,可以得出的结论是________________________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/27/a340a114-f471-49ff-87fc-b43ccdfd8463.png?resizew=283)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/27/eff7660c-74ec-4ed0-9417-da93b8466622.png?resizew=247)
(1)腺苷是一种遍布于人体细胞的核苷,由
(2)为记录正常睡眠周期中基底前脑(BF) 胞外腺苷水平的变化,研究者设计了一种腺苷传感器(如图乙所示)。据图分析,传感器的工作原理是
(3)近年来的研究表明,ATP 不仅存在于细胞内部,而且广泛存在于动植物细胞外的基质之中,称为eATP,eATP可通过胞吐等途径分泌到细胞外。eATP作为一种信使分子,通过特定的信号转导机制参与细胞代谢、生长和发育过程的调控。为探究eATP浓度对细胞胞吞的调节作用,某生物小组用特殊荧光染料对正常生长状态下的胡杨细胞的细胞膜进行染色(已知生长状态下的胡杨细胞能进行胞吞);再用不同浓度的eATP进行分组实验;一段时间后,检测各组细胞内囊泡的相对荧光强度,实验结果如下表所示:
eATP浓度/ (mol .L-1) | 0 | 50 | 200 | 400 |
相对荧光强度 | 1.00 | 1.00 | 0.74 | 0.62 |
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【推荐3】光合作用是发生在高等植物、藻类和光合细菌中的重要化学反应。请回答下列问题:
(1)高等植物、藻类和光合细菌进行光合作用的实质是____________ 。
(2)光合作用暗反应过程中,RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合,生成2分子C3,C3接受光反应产生的________ 被还原。
(3)将衣藻置于密闭玻璃容器中,每2h测一次容器中CO2浓度的相对值(假设细胞呼吸强度恒定)。测定0h与12h时容器中CO2浓度的相对值相同,则与0h相比,12h时衣藻细胞内有机物的含量________ (填增加或减少或不变),理由是____________ 。
(4)CCCP(一种化学物质)能抑制海水稻的光合作用。为探究CCCP、缺镁两种因素对海水稻光合作用的影响及其相互关系,需设定________ 组实验。
(1)高等植物、藻类和光合细菌进行光合作用的实质是
(2)光合作用暗反应过程中,RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合,生成2分子C3,C3接受光反应产生的
(3)将衣藻置于密闭玻璃容器中,每2h测一次容器中CO2浓度的相对值(假设细胞呼吸强度恒定)。测定0h与12h时容器中CO2浓度的相对值相同,则与0h相比,12h时衣藻细胞内有机物的含量
(4)CCCP(一种化学物质)能抑制海水稻的光合作用。为探究CCCP、缺镁两种因素对海水稻光合作用的影响及其相互关系,需设定
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