环境因素影响光合速率(二)

[A级　新教材落实与巩固]

1．对如图装置中单位时间和单位叶面积内气泡的产生数目影响最小的是(　B　)

A．光强度

B．植物的叶片数目

C．溶液的温度和pH

D．水中的CO2浓度

【解析】光强度可通过影响光合作用的光反应影响光合作用速率，A不符合题意；植物的叶片数目代表光合组织的多少，对单位时间和单位叶面积内气泡的产生数目影响最小，B符合题意；溶液的温度和pH通过影响酶的活性来影响光合速率，C不符合题意；水中的CO2浓度可通过影响碳反应来影响光合速率，D不符合题意。

2．光照增强，光合作用增强。但在光照最强的夏季中午，由于气孔关闭，光合作用不会继续增强，反而下降。主要原因是(　A　)

A．碳反应过程中二氧化碳吸收不足，三碳酸产生得太少

B．夏季气温太高，酶活性降低

C．夏季光照太强，叶绿素分解

D．水分蒸腾散失太多，光反应产生的ATP和NADPH少

【解析】夏季中午由于光照过强，植物为了防止蒸腾作用过强散失过多的水分，气孔关闭，导致碳反应中二氧化碳固定减少，生成的三碳酸太少，A正确；夏季一天中气温最高的时间是下午14点左右，与光合速率在中午12点下降不符，B错误；光照过强不会引起叶绿素分解，并且中午过后光合速率又逐渐恢复，如果叶绿素分解，将会造成不可逆的损伤，光合速率不会恢复，C错误；中午光照最强，因此光反应产生的ATP和NADPH应该较多，D错误。

3．下表为淹水处理对玉米幼苗叶片内含物含量的影响结果(表中 MDA 是脂质氧化的产物)。

下列叙述最合理的是(　C　)

A．淹水后可以显著增加光能的吸收

B．淹水可以促进基因的表达

C．淹水可以促进脂质的分解

D．淹水增强过氧化氢酶的活性

【解析】淹水后，叶绿素含量降低，可以减弱对光能的吸收，A错误；淹水后蛋白质含量降低，蛋白质是基因表达的产物，所以淹水可以抑制基因的表达，B错误；MDA是脂质氧化的产物，淹水后MDA含量明显提高，所以淹水可以促进脂质的分解，C正确；淹水抑制过氧化氢酶的活性，导致H2O2 含量增加，D错误。

4．下图为植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径图。图中叶绿体内膜上的磷酸转运器转运出1分子三碳糖的同时转运进1分子Pi(无机磷酸)。下列叙述中错误的是(　D　)

A.蔗糖既可用于该细胞的细胞呼吸，也可运输至非光合细胞被利用

B．若磷酸转运器的活性受抑制，则经此转运器转运进叶绿体的磷酸会减少

C．若合成三碳糖的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则利于淀粉的合成

D．若提供C18O2，则图示物质中会出现18O的只有三碳糖、淀粉

【解析】蔗糖属于能源物质，既可用于该细胞的细胞呼吸，也可运输至非光合细胞被细胞呼吸利用，A正确；磷酸转运器的活性受抑制，会导致三碳糖在叶绿体内积累，同时运至叶绿体基质的Pi减少也会抑制碳反应的进行，B正确；合成三碳糖的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，有利于淀粉的合成，C正确；若提供C18O2，则图示物质中会出现18O的有三碳糖、淀粉和蔗糖，D错误。

[B级　素养养成与评价]

5．科研人员利用番茄幼苗进行相关研究，测量结果如下图所示。以下分析正确的是(　D　)

A.该研究的目的是探究光强度对光合速率的影响

B．研究结果说明黄光不能被叶绿体色素吸收

C．a、b两点光合速率差异主要是由碳反应酶的活性不同所致

D．温室种植番茄时，应使用无色透明的塑料膜

【解析】据题图分析可知，该研究的目的是探究二氧化碳浓度和光质对番茄幼苗光合速率的影响，A错误；研究结果说明，在三种光照条件下，黄光被叶绿体色素吸收最少，B错误；a、b两点光合速率差异主要是番茄幼苗对不同光质吸收量不同所致，C错误；由图可知，在白光条件下光合速率最大，故温室种植番茄时应使用无色透明的塑料膜，D正确。

6．下图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，根据其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是(　D　)

A.图1中d点光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光强度

B．图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率较快

C．图2中bc段曲线平缓的限制因素可能是光强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢

D．适当地增加光强度重复图2实验，b点将向上移动

【解析】图1表示光合作用强度增长率的变化，只要光合作用强度增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，所以在增长率达到0时(即d点)光合作用速率达到最大，此时CO2浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO2浓度而是光强度，A正确。图1中c点和b点相比，光合作用强度增长率虽不变，但光合作用速率在不断增加，所以叶绿体中NADPH的合成速率增大，因此c点时叶绿体中NADPH的合成速率大于b点，B正确。图2中，bc段NaHCO3溶液浓度继续上升，圆叶片上浮至液面所需时间不变，说明光合速率不变，此时曲线平缓的限制因素可能为光强度。cd段曲线上升表明光合作用减弱(产生的氧气减少)，原因是c点之后NaHCO3溶液浓度增加，导致叶片细胞外的浓度过高，叶片细胞失水从而影响了细胞代谢，故而导致光合作用降低，C正确。b点限制因素为光强度，如果适当地增加光强度，光合作用会增强(产生的氧气增多)，圆叶片上浮至液面所需时间变短，b点将向下移动，D错误。

7．某生物科研小组于夏季一晴天探究不同光强度对叶片光合速率的影响，在一个大棚中以某桃树为实验材料，实验期间分别于11时和15时打开和关闭通风口，所得曲线如图(其中纵坐标 “CO2浓度”表示大棚中的CO2浓度)。据图分析，下列说法错误的是(　B　)

A.为保证桃树的光合作用，大棚覆盖的塑料薄膜应选用无色透明的材料

B．10～11时的时间段内，限制T1组和T2组光合速率的外界因素是光强度

C．CK组光合速率于12～14时下降的原因可能是大棚内温度升高，引起部分气孔关闭

D．10～11时与16～17时净光合速率曲线下降的原因不同

【解析】根据题意，该实验的自变量为光强度，因此大棚覆盖的塑料薄膜应选用无色透明的材料，并通过改变黑色遮阳网的层数来设置不同的弱光环境，A正确；据图分析，图中10时到11时CO2浓度急剧下降接近于0，此时光照和温度不是限制光合作用的因素，而CO2浓度是限制T1和T2组光合速率的主要因素，B错误；CK组光合速率于12～14时下降是因为此时大棚内温度升高，引起部分气孔关闭，CO2供应不足所致，C正确；10～11时净光合速率曲线下降是因为光照增强，引起部分气孔关闭，使细胞吸收CO2减少，而16～17时净光合速率曲线下降是因为光强度减弱，因此两时间段净光合速率曲线下降原因不同，D正确。

8．下表表示某研究组在相同条件下对几种芦苇1，5­二磷酸核酮糖羧化酶(该酶参与光合作用中二氧化碳的固定)的研究结果，下列叙述正确的是(　D　)

A.据表可知水生芦苇的表观光合速率最大

B．1，5­二磷酸核酮糖羧化酶催化产物的元素组成是C、H、O

C．若沙生芦苇的酶含量下降，则短时间内五碳糖含量会下降

D．盐化草甸芦苇光合速率比沙生芦苇低的主要原因与水生芦苇光合速率比沙生芦苇高的主要原因不同

【解析】叶片二氧化碳的固定量表示真正光合速率大小，此题不清楚细胞呼吸速率，无法判断表观光合速率，A错误。1.5­二磷酸核酮糖羧化酶催化的产物是三碳酸，其元素组成是C、H、O、P，B错误。若沙生芦苇的酶含量下降，则短时间内五碳糖的消耗量会减少，其含量会上升，C错误。根据表格信息可知酶的活性和含量都会影响光合作用速率，其中沙生芦苇的酶含量和水生芦苇的酶含量无显著差异，但酶活性比水生芦苇低，所以水生芦苇光合速率高的原因主要是酶活性高；盐化草甸芦苇的酶活性和沙生芦苇的酶活性差距不大，但酶含量比沙生芦苇明显低，所以盐化草甸芦苇光合速率低的原因主要是酶含量低，D正确。

9．为了探究NaHCO3对某植物幼叶光合作用的影响，某同学做了如下实验：

①制备叶绿体悬液：称取2 g幼叶进行__不充分__(填“充分”或“不充分”)的研磨，用纱布过滤匀浆后取滤液进行__(差速)离心__，分离得到叶绿体，将叶绿体置于等渗溶液中获得叶绿体悬液，均分为4组备用。

②制备幼叶小片：称取2 g幼叶，切割成1 mm2的叶小片，均分为4组备用。

③将上述的4组叶绿体悬液和4组幼叶小片分别放在等量的不同浓度的NaHCO3溶液中，然后在适宜光照、20 ℃恒温条件下用氧电极量氧气的释放速率(单位：[μmol/(g·min)]，得到数据如下：

回答下列问题：

(1)请补充①中的空格。

(2)不同浓度的NaHCO3溶液影响光合作用的__碳__反应，二氧化碳在该反应中形成的第一个分子是__六碳__分子。

(3)在相同浓度的NaHCO3溶液中，叶绿体悬液的氧气释放速率大于叶小片的氧气释放速率，原因可能是__叶绿体不进行细胞呼吸，不消耗氧气(叶小片要进行细胞呼吸，需要消耗光合作用产生的氧气)__。为探充该原因是否正确，应称取2 g幼叶，切割成1 mm2的叶小片，均分为4组，放在上述不同浓度的NaHCO3溶液中，在__黑暗，20__℃恒温__条件下分别用氧电极测量各组的__氧气消耗速率__。

(4)在叶绿体悬液中入适量磷酸，发现光合产物的量增加，出现该结果的原理是__磷酸有利于光反应形成ATP，ATP可以促进碳反应中三碳酸的还原(有利于三碳糖运至叶绿体外，减少叶绿体里三碳糖和淀粉的积累)__。

【解析】(1)该题中要求制备叶绿体悬液，需要保留叶肉细胞中的叶绿体结构，叶片的研磨不可以充分，否则会破坏叶绿体；分离细胞器需要用到的方法为差速离心法。

(2)NaHCO3溶液可以分解产生二氧化碳，而二氧化碳主要参与光合作用的碳反应；在碳反应过程中，一分子二氧化碳会首先与一分子五碳糖结合，形成1个六碳分子。

(3)叶绿体悬液和叶小片相比较，差别在于叶绿体悬液只有叶绿体，只能进行光合作用，而叶小片中的细胞既可以进行光合作用，也可以进行细胞呼吸，细胞呼吸会吸收光合作用产生的氧气；为验证这一结论，证明叶小片的细胞呼吸消耗了氧气，因此需要测定同样环境中叶小片的呼吸速率，因此在黑暗，20 ℃恒温环境中，即保证无关变量相同的前提下进行实验，测定各组的氧气消耗速率。(4)磷酸主要与ATP的合成有关，磷酸有利于光反应形成ATP，ATP可以促进碳反应中三碳酸的还原。

10．已知在黑暗条件下蔗糖可以通过气孔进入叶片转化成淀粉，某科研小组为验证这一结论，将一株绿色植物在黑暗中放置一段时间后，取生理状态一致的叶片(去掉叶柄并用石蜡封口)，平均分成4组，实验处理如下表所示。一段时间后，脱色，用碘液检测叶片颜色变化，结果如下表。

请回答：

(1)实验前要将植物在黑暗中放置一段时间的目的是__(饥饿处理以)消耗叶片中原有淀粉__，实验后叶片一般用__无水乙醇__(试剂)进行脱色处理，再用碘­碘化钾溶液检测。

(2)组1中蔗糖转化成淀粉的直接能源物质是__ATP__，是通过__需氧呼吸__产生的。与组1相比，组2叶片无淀粉的原因是__组2叶片不能进行需氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP__。

(3)前三组实验不能证明蔗糖通过气孔进入叶片，因此必须增加组4，组4的处理是__用石蜡封闭的叶片浸泡在5%蔗糖溶液中，通入O2__。

【解析】本题考查外界因素对光合作用、细胞呼吸的影响。(1)在黑暗状态下植物不能进行光合作用，但是可以进行细胞呼吸，在实验前将植物在黑暗中放置一段时间的处理方式为暗处理，目的是消耗叶片中原有淀粉，以免影响实验结果。因叶绿体中的色素溶于有机溶剂，因此用无水乙醇对叶片进行脱色处理。(2)细胞生命活动中的直接能源物质是ATP，组1处于黑暗环境中且通入O2，不能进行光合作用，因而细胞需要的ATP来自需氧呼吸。组2与组1都处于黑暗条件下，但是组2没有通入氧气，因此不能进行细胞呼吸，不能为淀粉的合成提供ATP。(3)为了防止蔗糖通过气孔进入叶片，可以进行的操作是用石蜡封闭的叶片，将叶片浸泡在5%蔗糖溶液中并通入O2。