集训2 光合作用与细胞呼吸的综合应用
对应学生用书P175
1．玉米田中除草剂异丙草胺的使用会影响玉米叶绿素的合成，从而影响玉米的光合作用，所以研究适合玉米田除草所需的异丙草胺最佳浓度对玉米生长发育有积极意义。取生理状况相同的玉米幼苗，在适宜的条件下，分别喷施不同浓度的异丙草胺测得的玉米叶片中叶绿素a、b含量变化及去除杂草百分率如表所示；曲线图是在适宜的条件下，使用不同浓度的异丙草胺培养24 h后，测定的玉米氧气生成速率和氧气消耗速率。请据此分析回答下列问题：
(1)从表格中可以看出，当异丙草胺浓度较低时，对两种叶绿素含量的影响不明显，当浓度超过一定值时，对两种叶绿素的合成均有明显的__________作用，从而使玉米的________________________下降。
(2)异丙草胺的使用具有较大矛盾，请你从影响叶绿素含量及除草效果两个角度分析，这一矛盾是_______________________________________。
(3)综合表格和坐标曲线图考虑，表格中的15(mg·L－1)、25(mg·L－1)、35(mg·L
－1
)三个浓度中，应选择哪个浓度的异丙草胺对玉米田进行除草？__________，
理由是____________________________________________。
解析 (1)从表格中可以看出，当异丙草胺浓度超过15(mg·L－1)时，两种叶绿素的含量均偏低，所以叶绿素的合成可能受到了抑制，玉米的光合速率下降。(2)分析表格中的数据可以看出，异丙草胺浓度过低，不影响叶绿素的含量但除草效果不好；浓度过高，除草效果好但会使叶绿素含量偏低。(3)从表格中可以看出，当异丙草胺的浓度为15(mg·L－1)时除草效果好且对叶绿素含量的影响较小。综合表格和坐标曲线图考虑，表格中的15(mg·L－1)、25(mg·L－1)、35(mg·L
－1)三个浓度中，15(mg·L－1)时玉米的氧气生成速率与氧气消耗速率之间的差值
较大，即净光合速率较大，玉米能较好生长，且该浓度下除草效果较好，对叶绿素含量的影响较小，故应选择15(mg·L－1)的异丙草胺对玉米田进行除草。
答案 (1)抑制 光合速率
(2)异丙草胺浓度过低，不影响叶绿素的含量但除草效果不好；浓度过高除草效果好但会使叶绿素含量偏低(合理即可)
(3)15(mg·L－1)(必须有单位) 该浓度下除草效果较好，对叶绿素含量影响小，且净光合速率较其他两个浓度要高，玉米能较好生长(合理即可)
2．近年来，温室气体的体积上升，臭氧层空洞增大，科研人员以银杏树为材料，研究CO2、O3及其复合作用对光合作用的影响，请回答有关问题。
(1)将银杏树随机分为4组，设置不同的环境条件：A组高浓度CO2、B组高浓度O3、C组__________、D组(对照)____________。
(2)研究发现，测定净光合速率的实验中，A组净光合速率最大，因为较高浓度的该气体能够促进光合作用中__________(过程)的进行，从而提高净光合速率。
(3)Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，测量该酶活性时，应以__________为底物。科研上常将Ca2＋－ATPase酶的活性作为光合作用强度的判断依据，请从光合作用的过程分析其原因：_________________________________。
解析 (1)因为要探究CO2、O3及其复合作用对光合作用的影响，因此需要设置单独O3组、单独CO2组及二者的混合物组，同时还需要设置对照实验，因此C组应是高浓度CO2和O3，D组即对照组应该是自然条件组。(2)由于已知A组净光合速率最大。与其他三组相比，A组是高浓度CO2组，因为较高浓度的该气体能够促进光合作用中暗反应(CO2固定)的进行，从而提高净光合速率。(3)据题意“Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解”，因此测量该酶活性时，应以ATP为底物。科研上常将Ca2＋－ATPase酶的活性作为光合作用强度的判断依据，从光合作用的过程分析，Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，光合作用中暗反应水解ATP，释放能量用于三碳化合物的还原，所以Ca2＋－ATPase酶的活性可以反映出暗反应的强度，即光合作用的强度。
答案 (1)高浓度CO2和O3 自然条件 (2)暗反应(CO2固定)
(3)ATP Ca2＋－ATPase酶能催化ATP的水解，光合作用中暗反应水解ATP，释放能量用于三碳化合物的还原
3．选取黄瓜幼苗进行无土栽培实验，图甲为该幼苗的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线，同学们用图乙所示装置对该实验进行模拟测定。分析实验回答下列问题：
(1)图甲中实验所示黄瓜叶片在单位时间内向空气中释放的氧气量可以代表________________(填“真光合速率”或“净光合速率”)，在5～20 ℃的温度范围内，呼吸酶和光合酶中对温度更敏感的是__________。若一天中光照12小时，黑暗12小时，则黄瓜幼苗生长的最适温度是图中的________(填“5 ℃”“10 ℃”“15 ℃”“20 ℃”或“25 ℃”)，当温度低于曲线中__________点所对应的温度时，黄瓜幼苗就不能正常生长。
(2)图乙是在植物接受正常光照下进行的模拟实验，烧杯中是CO2缓冲溶液，当温度由10 ℃升高到15 ℃时，液滴移动方向是________(填“左移”“右移”或“不移动”)；若E中是清水，则当温度由10 ℃升高到15 ℃时，液滴移动方向是________(填“左移”“右移”或“不移动”)。
解析 (1)甲图实线为黄瓜幼苗释放O2的速率变化曲线，而不是O2生成速率变化，因此代表净光合速率。光合速率的曲线比呼吸速率的曲线斜率大，所以光合酶对温度的变化更敏感。净光合速率越高白天积累有机物越多，C、D两点相等，但是因为呼吸作用消耗有机物25 ℃比20 ℃时多，所以如果一天中12小
时光照，12小时黑暗那么黄瓜幼苗生长的最适温度是图中的20 ℃。B点净光合速率等于呼吸速率，12小时光照下光合作用积累的有机物等于12小时黑暗条件下呼吸作用消耗的有机物，低于该温度时，晚上的呼吸作用消耗有机物的量大于白天净光合积累有机物的量，植物不能正常生长。(2)测定光合速率的变化应该使装置内的CO2浓度稳定，从而测得装置中O2的变化，因此小烧杯中为NaHCO3，温度由10 ℃升高到15 ℃时，产生的O2增多，液滴向右移动。若是清水，则对装置内的气体无影响，而光合作用或呼吸作用吸收和产生的气体体积均相等，因此液滴不移动。
答案 (1)净光合速率 光合酶 20 ℃ B (2)右移 不移动
4.为了研究在适宜的光照下，CO2浓度及施氮量对植物总光合速率的影响，研究人员选取生理状态相同的某种植物若干，分为四组，分别设置不同的CO2浓度和施氮量，测算了净光合速率(Pn)，平均结果如图所示。
根据图示，回答下列问题：
(1)实验中每一组种植多盆植物并进行多次测定，其目的是__________。 (2)据图分析，最有利于植物积累有机物的条件组合是________。氮元素被该植物吸收后运送到叶肉细胞内可用于合成多种化合物，其中的NADH主要用于______________。
高考生物复习：光合作用与细胞呼吸的综合应用(含答案)
