如图所示 ,甲图表示有氧条件下发生在番茄细胞内的生理反应过程,乙图表示种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO 2 含量变化曲线。请据图分析 ,回答下列问题:
(1)甲图中X物质是 ____ ; ①~⑤过程中,能使ADP含量增多的过程是 ___ (写标号)。
(2)乙图中表示番茄光合作用强度和呼吸作用强度相等的点是 __________ 。
(3)乙图中,经过一昼夜后,番茄植株体内有机物含量 _____ (填“增多”“减少”或“不变”)。
(4)将一株生长正常的番茄幼苗对称叶片的一部分(a)遮光,另一部分(b)不做处理(如丙图所示),并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量的转移。在适宜光照下照射6 h后,在a、b的对应部位截取相等面积的叶片,烘干称重,分别记为M a 、 M b 。若 M=M b —M a ,则M的确切含义可以描述为 __________________ 。
C 3 (或三碳化合物) ② B、D 增多 b叶片被截取部分在6小时内(或实验过程中)光合作用合成的有机物总量
【分析】
本题结合过程图和曲线图,考查光合作用和呼吸作用的综合应用,要求考生识记光合作用和呼吸的具体过程,掌握影响光合速率的因素及相关曲线,能正确分析题图,同时能结合图中信息准确答题.
【详解】
(1)物质X是二氧化碳固定的产物、被还原成葡萄糖,因此是三碳化合物(C 3 ); ADP是ATP水解产生的,①~⑤过程中,只有②过程消耗ATP,能使ADP含量增多。
(2) 乙图中: AB段,CO 2 含量逐渐增加,说明呼吸作用强于光合作用; BD段,CO 2 含量逐渐减少,说明呼吸作用弱于光合作用; DE段,CO 2 含量逐渐增加,说明呼吸作用强于光合作用;其中 B点和D点,光合作用强度等于呼吸作用强度。
(3) 由于 E点的二氧化碳浓度低于A点,因此经过一昼夜后,番茄植株体内有机物含量增加。
(4) 假设 a、b叶片的初始重量均为X.在适宜光照下照射6小时,a叶片只能进行呼吸作用消耗有机物,则其在6小时内消耗有机物的量为X-M a ; b叶片同时进行光合作用和呼吸作用,且其在6小时内积累有机物的量为M b -X.由此可知,b叶片在6小时内合成有机物的量=6小时内消耗有机物的量+6小时内积累有机物的量=M b -M a .而 M=M b -M a ,则 M表示b叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量.
【点睛】
甲图: ①表示光反应过程,包括水的光解和 ATP 的合成; ②表示暗反应过程中 C 3 的还原,需要消耗 ATP ; ③表示有氧呼吸的第一阶段,能产生少量 ATP ; ④表示有氧呼吸的第二阶段,能产生少量 ATP ; ⑤表示暗反应过程中 CO 2 的固定,既不消耗 ATP ,也不产生 ATP .物质 X 是三碳化合物( C 3 )、物质 Y 表示丙酮酸.
图乙: AB 段, CO 2 含量逐渐增加,说明呼吸作用强于光合作用; BD 段, CO 2 含量逐渐减少,说明呼吸作用弱于光合作用; DE 段, CO 2 含量逐渐增加,说明呼吸作用强于光合作用.其中 B 点和 D 点,光合速率等于呼吸速率.
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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