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1、作业13叶绿体与光合作用过程12345A组基础达标1.将小球藻细胞中的叶绿体采用一定方法分离后,进行了如下实验:将叶绿体加入盛有适宜浓度的NaHCO3溶液的试管中,并将其置于光照充足且条件适宜的环境中,一段时间后,试管内有气泡产生。回答下列问题。(1)光合色素在光反应中的作用是,在提取并分离小球藻光合色素的过程中,在滤纸条上最宽的色素带所代表的色素主要吸收光。吸收、传递、转化光能红光和蓝紫12345(2)产生氧气的同时,还产生了用于NADPH的合成。所合成的NADPH用于循环。(3)改用相同强度红光照射该溶液,短期内小球藻细胞中三碳酸的含量会(填“增加”“减少”或“不变”)。在光强度从光饱和点
2、到全日照的过程中,五碳糖的含量会(填“增加”“减少”或“不变”)。合成的三碳糖运输至叶绿体外主要用于合成。H+、e-卡尔文减少不变蔗糖12345解析(1)光反应中的光合色素可以吸收、传递、转化光能;滤纸条上最宽的色素带为叶绿素a,其吸收的光主要为红光和蓝紫光。(2)光反应在产生氧气的同时还会产生H+、e-,可以用于NADPH的合成;合成的NADPH可以用于卡尔文循环中三碳酸的还原。(3)改用相同强度红光照射,叶绿体会比相同强度的白光照射时吸收更多的光能,产生更多的ATP和NADPH,因此加速了三碳酸的还原,而其合成三碳酸的速率暂未发生变化,因此短期内细胞中三碳酸的含量会减少。从光饱和点到全日照
3、的过程中,光强度已经达到饱和,由于二氧化碳和温度等的限制,光合速率不再增加,因此五碳糖的含量不变。合成的三碳糖运输至叶绿体外主要用于合成蔗糖。123452.(2023浙睿talk原创联盟调研)沃柑果皮易剥,汁多香甜,深受喜爱。图甲表示沃柑植株进行光合作用的部分过程,AE表示物质;图乙表示光强度对沃柑叶肉细胞光合作用的影响;图丙表示对沃柑绿叶中色素的提取和分离的实验结果。据图回答问题。甲乙丙12345(1)图甲表示的是光合作用的反应,A表示,A可来源于需氧呼吸的第阶段。(2)图甲的C和NADPH来源于反应。图乙的光强度突然从BC,短时间内图甲的C的含量。若用14CO2提供给叶肉细胞追踪14C的转
4、移,则其转移途径是。(3)沃柑长期处于图乙中B点的光强度下,沃柑(填“能”或“不能”)生长,原因是_。(4)沃柑是喜光植物,需要充足的光照,长期的阴雨天气会使叶片发黄,充足的光照条件下的色素带如图丙所示,对比两种条件下的色素带,长期阴雨天气下的(填序号)色素带会变(填“宽”或“窄”)。碳CO2二光增加14CO214C3(14CH2O)不能 B点叶肉细胞净光合速率为0,整株沃柑的净光合速率小于0(叶肉细胞的光合速率小于整株植物的呼吸速率)3、4窄12345解析图甲表示光合作用碳反应的过程,A表示CO2,B表示三碳酸,C表示ATP,D表示五碳糖;图乙A点叶肉细胞只进行细胞呼吸,B点表示叶肉细胞呼吸
5、速率等于光合速率,D点净光合速率达到了最大,C点为光饱和点;图丙中1是胡萝卜素,2是叶黄素,3是叶绿素a,4是叶绿素b。(1)图甲中需要NADPH,表示光合作用碳反应过程,A(CO2)被D(五碳糖)固定生成了B(三碳酸),光合作用需要的CO2可来自大气,也可以来自需氧呼吸第二阶段丙酮酸的分解。(2)图甲中的C是ATP,ATP和NADPH来源于光反应阶段。当光强度从BC,光反应增强,短时间内ATP增多。若用14CO2提供给叶肉细胞追踪14C的转移,14CO2先被五碳糖固定生成三碳酸,三碳酸被还原生成三碳糖等有机物,故过程为:14CO214C3(14CH2O)。12345(3)B点时叶肉细胞的光合
6、速率等于呼吸速率,植物只有叶肉细胞能进行光合作用,而整株植物都能进行细胞呼吸,整株沃柑的净光合速率小于0,没有有机物的积累,植株长期处于B点不能生长。(4)叶片发黄是叶绿素a和叶绿素b的量减少,色素带会变窄。123453.(2021浙江1月选考)现以某种多细胞绿藻为材料,研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果如下图,图中的绿藻质量为鲜重。甲乙12345回答下列问题。(1)由图甲可知,与高光强组相比,低光强组叶绿素a的含量较,以适应低光强环境。由图乙分析可知,在条件下温度对光合速率的影响更显著。(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析,光反应是一种反应。光反应的产
7、物有和O2。(3)图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率,理由是。(4)绿藻在20、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30molg-1h-1,则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成mol的三碳酸。多高光强吸能ATP、NADPH小绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率36012345解析(1)分析图甲,与高光强组相比,低光强组的叶绿色a含量较多,以适应低光强环境。分析图乙可知,在高光强条件下,绿藻的放氧速率在不同温度下差异更明显,即在高光强条件下,温度对光合速率的影响更显著。(2)从能量的角度来看,光反应吸收光能,是一种吸能反应,光反应的产物有ATP、NADPH
8、、O2。(3)由于植物的细胞呼吸会消耗其所产生的部分氧气,光反应产生的部分O2会用于呼吸消耗,因此植物体的放氧速率较光反应产生O2的速率小。(4)绿藻在20、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30molg-1h-1,分析图乙可知,其净光合速率为150molg-1h-1,则CO2的总消耗速率为180molg-1h-1,由于三碳酸的生成量与CO2的消耗之比为21,因此绿藻在20、高光强条件下,每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成360mol的三碳酸。123454.(2024浙江杭州期中)科研人员以山药为材料,研究在全光照及2种不同透光率下山药叶片光合特性及块茎蔗糖、淀粉积累的相关指标,结果如表所示。
9、检测项目组别正常透光组(CK)60%透光组(T1)30%透光组(T2)净光合速率/(molm-2s-1)141.2128.5117.9气孔导度/(molm-2s-1)52.349.747.3蒸腾速率/(mmolm-2s-1)1.651.291.06胞间CO2浓度/(mmolmol-1)5.235.916.78叶绿素含量/(mgL-1)11.312.915.4块茎蔗糖含量/(mgL-1)0.640.60.5812345检测项目组别正常透光组(CK)60%透光组(T1)30%透光组(T2)块茎可溶性淀粉含量/%66.260.152.6Rubisco羧化酶活性/(mmolmg-1min-1)0.59
10、0.510.44块茎蔗糖合成酶活性/(mgg-1min-1)4.063.132.24块茎可溶性淀粉合成酶活性/(UG-1)61.0549.0640.9注:Rubisco羧化酶是植物进行光合碳同化的关键酶,对CO2的固定具有催化作用。12345回答下列问题。(1)为测定叶片叶绿素含量,常用提取色素,然后分离获取。叶绿素是光反应阶段能量变化必不可少的色素,该阶段中光能转化为中的化学能。据表可知,叶绿素的含量随着遮光程度增强而增加,发生这种变化的意义是 。(2)山药叶片吸收的CO2与在Rubisco羧化酶的催化下生成,后经还原过程生成糖类等物质。T2组与CK组相比,净光合速率降低,气孔导度并不是主要
11、影响因素,表中支持这一判断的直接证据是。95%乙醇或无水乙醇或丙酮ATP和NADPH可以提高弱光下植物吸收和转化光能的能力,减缓光合速率的下降幅度五碳糖三碳酸T2组与CK组相比,气孔导度减小,胞间CO2浓度却升高12345(3)块茎中的蔗糖和淀粉的产量是影响山药经济效益的主要因素,由表可知,组处理方式最有利于山药产量的提高,原因是。正常透光条件下,山药叶片的净光合速率最大,山药块茎中合成淀粉、蔗糖相关酶活性强,从而提高了蔗糖和淀粉的含量(4)研究发现,山药Rubisco羧化酶基因(DoRbcL基因)在叶片中的表达量远高于块茎,遮光处理后的叶片表达量显著降低,且遮光程度越大表达量越大,上述证据表
12、明DoRbcL基因在细胞中的表达具有的特点是 。正常透光(CK)山药DoRbcL基因在不同组织、不同光强度条件下发生选择性表达12345解析(1)色素易溶于有机溶剂,故为测定叶片叶绿素含量,常用95%乙醇或无水乙醇或丙酮提取色素;光反应阶段,光能转化为ATP和NADPH中的化学能;叶绿素是光合色素,可参与光反应过程,据表可知,叶绿素的含量随着遮光程度的增强而增加,发生这种变化的意义是可以提高弱光下植物吸收和转化光能的能力,减缓光合速率的下降幅度。(2)CO2是碳反应的原料,参与碳反应CO2的固定过程,故山药叶片吸收的CO2与五碳糖在Rubisco羧化酶的催化下生成三碳酸;据表分析,T2组与CK
13、组相比,气孔导度减少,胞间CO2浓度却升高,故T2组与CK组相比,净光合速率降低,气孔导度并不是主要影响因素。12345(3)据表可知,正常透光条件下,山药叶片净光合速率最大,山药块茎中合成淀粉、蔗糖相关酶活性强,从而提高了蔗糖和淀粉的含量,故正常处理组的处理方式最有利于山药产量的提高。(4)分析题意可知,山药DoRbcL基因在不同组织、不同光强度条件下发生选择性表达,故表现为处理后的叶片表达量显著降低,且遮光程度越大表达量越高。123455.(2023浙江金丽衢十二校第二次联考)甜叶菊的叶片甜度高、热量低,具有降血糖、降血压等作用,已引起了人们的关注和重视。为了研究红蓝光间断暗期处理(LED
14、红蓝混合光在暗期每天打断1h)对幼苗期甜叶菊生长和光合作用的影响,某小组进行了相关实验,结果如下表。组别净光合速率/(molm-2s-1)气孔导度/(molm-2s-1)胞间CO2浓度/(molmol-1)叶绿素含量/(mgg-1FW)对照组(CK)9.250.21610.451.74暗期间断处理组(L)12.380.48708.471.62B组素能培优12345分析并回答下列问题。(1)实验中若要定性分析不同组叶绿素含量高低可通过方法分离色素,然后比较各组滤纸条从上至下的第三、四条带的_;定量分析则常根据叶绿体色素提取液对可见光的吸收,利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度,即可用公式计算
15、出提取液中各色素的含量,推测选择红光区域吸收峰波长检测叶绿素含量的原因是。纸层析宽度及颜色深浅排除类胡萝卜素在蓝紫光区域的干扰12345(2)表格中L组叶绿素含量低于CK组,可能的原因是。红蓝光间断暗期处理降低了叶绿素合成相关酶的活性(或抑制了叶绿素合成过程相关酶基因的表达,或提高了叶绿素分解相关酶的活性)L组净光合速率增大的同时气孔导度也明显提高,推断该实验中影响甜叶菊幼苗光合速率的主要因素是,说明气孔导度的增大一定程度上可以弥补叶绿素不足对光合作用的影响。CO2浓度12345(3)科研人员还对甜叶菊幼苗的茎秆长势及干物质的分配进行了研究,结果如下图所示。图1图212345由图1可知,红蓝光
16、间断暗期处理对甜叶菊茎秆长势及花芽形成分别具有作用,推测甜叶菊属于(填“长日”或“短日”)植物。光合产物在叶绿体中合成后,常以的形式运至植物各器官并用于细胞呼吸和生长,由图2结果推测,红蓝光间断暗期处理导致L组植株矮小可能的原因是。增加了光合产物在叶片中的分配率,减少了有机物向茎秆中的运输(或提高叶分配率,降低茎分配率)抑制短日蔗糖12345解析(1)可通过纸层析法分离色素,滤纸条从上至下的第三、四条带分别是叶绿体a和叶绿素b,根据第三、四条带的宽度及颜色深浅可定性分析不同组叶绿素含量的高低。定量分析时,为了排除类胡萝卜素在蓝紫光区域的干扰,应该选择红光区域吸收峰波长检测叶绿素含量。(2)叶绿素合成、分解过程和叶绿素合成过程相关酶基因的表达都会影响叶绿素含量,因此L组叶绿素含量低于CK组,可能是红蓝光间断暗期处理降低了叶绿素合成相关酶的活性,或抑制了叶绿素合成过程相关酶基因的表达,或提高了叶绿素分解相关酶的活性。L组净光合速率增大的同时气孔导度也明显提高,推测该实验中影响甜叶菊幼苗光合速率的主要因素是CO2浓度。12345(3)由图1可知,红蓝光间断暗期处理对甜叶菊茎秆长势具有抑制作用
