玉米是我国重要的粮食作物,玉米幼苗易发生黄叶病,表现为叶片发黄,无光泽.科研人员对黄叶病玉米的光合作用进行了研究.如图中的甲图表示在一定CO2浓度和适宜温度下光照强度对普通型玉米(A)、黄叶病玉米(B)光合作用的影响;乙图表示栽种普通型玉米的大棚一天内CO2浓度的变化情况.据图回答下列问题:
(1)图甲中影响x点向下移动的主要外界因素是 ;y点所示条件下,黄叶病玉米叶绿体中ADP的移动方向是 ,此种光强下每天光照时间必须大于 h,黄叶病玉米才能生长.
(2)乙图b点后曲线下降的主要原因是光合作用过程中 阶段先增强所致,c点时大棚中玉米的光合作用速率 (填“大于”、“等于”或“小于”)呼吸作用速率.
(3)如果大棚内作物由普通型玉米改为黄叶病玉米,乙图中b点将向 方移动,e点相比原来 (填“升高”或“降低”)了.
(4)为了了解黄叶病的发病原因,可利用有机溶剂提取出的叶绿体色素,并用 法鉴定黄叶病幼苗叶绿体色素的缺陷,结果发现滤纸条上(从上往下)的第三、四条色素带明显变窄,说明 ,黄叶病玉米对 光的吸收能力减弱.
(5)玉米黄叶病在幼苗期发生,具有明显的地域特征,随着幼苗的生长黄叶现象也会逐渐消失,且无病虫害现象,由此可推测黄叶病可能是因缺乏 元素而引起的.
解:(1)图甲中x点时只进行呼吸作用,因此影响呼吸作用的环境因素主要为O2浓度;光照强度为y时,根据光合作用过程中的物质变化以及发生的场所可知,黄叶病玉米叶绿体中ADP的移动方向是叶绿体基质→类囊体薄膜;黄叶病玉米能生长必须是净光合作用量大于0.设每天光照时间必须大于Xh,黄叶病玉米才能生长,则4X﹣2(24﹣X)>0,解得X>8.因此此种光强下每天光照时间必须大于8h,黄叶病玉米才能生长.
(2)乙图中b点和d点均表示光合作用速率等于呼吸作用速率.b点~d点表示光合作用速率大于呼吸作用速率.乙图b点后曲线下降的主要原因是光合作用过程中光反应阶段先增强所致,c点时大棚中玉米的光合作用速率大于呼吸作用速率.
(3)由图甲可知,黄叶病玉米的呼吸作用较强.如果大棚内作物由普通型玉米改为黄叶病玉米,要使光合作用强度等于呼吸作用强度,必须需要更强的光照强度,且呼吸作用产生了更多的二氧化碳,故乙图中b点将向右上方移动.e点是由于一昼夜积累量减少导致大棚内的二氧化碳的浓度上升,而黄叶病玉米的呼吸作用较强,产生的二氧化碳较多,故e点升高.
(4)为了了解黄叶病的发病原因,可利用有机溶剂提取出的叶绿体色素,并用纸层析法鉴定黄叶病幼苗叶绿体色素的缺陷,结果发现滤纸条上的第三、四条色素带明显变窄,说明黄叶病玉米叶绿体中叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)含量减少,黄叶病玉米对红光和蓝紫光的吸收能力减弱.
(5)氮、镁元素是合成叶绿素的必需元素.玉米黄叶病在幼苗期发生,具有明显的地域特征,随着幼苗的生长黄叶现象也会逐渐消失,且无病虫害现象,由此可推测黄叶病可能是因氮或镁元素的缺陷而引起的.
故答案为:
(1)O2浓度 叶绿体基质→类囊体薄膜 8
(2)光反应 大于
(3)右上 升高
(4)纸层析法 黄叶病玉米叶绿体中叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)含量减少 红光和蓝紫
(5)镁(或氮)
光合作用过程:
1、光合作用的概念:
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解:
3、光合作用的总反应式及各元素去向
(1)光合作用过程图:
氮能够提高光合作用的效率的原因是:氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所:光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行;光合作用的第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
(2)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体,能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中;而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,维管束鞘细胞不含叶绿体。
(3)影响光合作用强度的条件:温度、CO2浓度、光照强度、叶片面积等。
(4)光合细菌:利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌,是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
项目 | 光反应(准备阶段) | 暗反应(完成阶段) |
场所 | 叶绿体的类囊体薄膜上 | 叶绿体的基质中 |
条件 | 光、色素、酶、水、ADP、 Pi |
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5 |
物质变化 | ||
能量的变化 | 光能转变成ATP中活跃的化学能 | ATP中活跃的化学能转变成(CH2O)中稳定的化学能 |
相互联系 | 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 |
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