内容正文:
细胞的生存需要能量和营养物质
第一部分 大概念二
[非选择题规范解答] 细胞代谢类
内容索引
NEIRONGSUOYIN
非选择题规范解答特训
典例体验
(9分)绿茶是一种广受人们喜爱的饮品,具有减肥降脂的功效。如表是研究人员通过模拟一定量紫外线(UV)辐射和倍增CO2浓度对茶树生长影响的实验结果。分析并回答下列问题。
组别 实验处理 叶绿素含量/(mg/g) 光合速率/
(μmol·m-2·s-1)
10天 20天 30天
C1UV1 常态CO2浓度+无UV辐射 1.65 2.01 2.01 8.98
组别 实验处理 叶绿素含量/(mg/g) 光合速率/
(μmol·m-2·s-1)
10天 20天 30天
C2UV1 倍增CO2浓度+无UV辐射 1.73 2.41 2.45 14.58
C1UV2 常态CO2浓度+UV辐射 1.51 1.80 1.81 6.62
C2UV2 倍增CO2浓度+UV辐射 1.56 1.95 2.55 9.03
(1)绿茶叶片中的叶绿素位于叶绿体的 上,实验过程中需先用 (填试剂)提取叶片中的色素,再测定叶绿素含量。
(2)据表分析,C2UV1组光合速率明显高于C1UV1组的原因是_________
_____________________________________ 。 (3)由表中数据可知,C2UV2组与C1UV1组的光合速率差别___________ (填“显著”或“不显著”),结合另外两组实验数据分析,其原因可能是____
。
[试做] 时间 自评得分
(1)_________________ _________________
(2)______________________________________________________________________________________________________________ (3) _________________ _________________________________
________________________________________________________________________________________________________________
[答案与评分细则]
答案 评分细则
(1)类囊体薄膜(1分) 无水乙醇(1分) 第一空:“囊”字写错或漏掉“薄膜”不得分。第二空:漏掉“无水”不得分
(2)CO2浓度倍增,叶绿素含量增加,光反应速率增大(1分),同时CO2浓度倍增提高了暗反应速率(1分)(本空共2分) 该空属于长句表达中的“原因分析”类,涉及两个得分点,每个得分点都要紧扣因果关系作答
答案 评分细则
(3)不显著(1分) CO2浓度倍增提高光合速率(1分),UV辐射破坏叶绿素降低了光合速率(1分),两种因素对光合作用的影响相互抵消(2分)(本空共4分) 第一空:必须从题目给定的选择项中填入,如果答“不明显”“变化小”之类的不得分。第二空:该空属于长句表达中的“原因分析”类,涉及三个得分点
[答题技巧与规则]
(1)专业术语是构成学科概念的基本元素,必须按教材填写。
(2)选择性填空要照搬,一定要给什么填什么,不能随意更改。
(3)长句作答不能遗漏关键点。这一类试题的形式是给出某一现象或结果,要求回答出现这些现象(或结果)的原因。解题思路:一是在题干中找“起因”和“结果”,二是找“媒介”,用顺推法或逆推法找出“媒介”,其一般来源于题干或教材中相关知识。
命题预测
夏季,小麦常受到高温和强光的双重胁迫。当光照过强,植物吸收的光能超过其需要时,会导致光合速率下降,这种现象称为光抑制。有关光抑制的机制,一般认为:在强光下,一方面因NADP+不足使电子传递给O2形成;另一方面会导致还原态电子积累,形成三线态叶绿素(3ch1),3ch1与O2反应生成1O2。和1O2都非常活泼,如不及时清除,会攻击叶绿素和PS Ⅱ反应中心的D1蛋白,从而损伤光合结构。类胡萝卜素可快速淬灭3ch1,也可以直接消除1O2起到保护叶绿体的作用。图1为正常光照强度下PS Ⅱ的工作示意图。图2是某品系小麦由30 ℃移植到42 ℃的高温环境中测定的相关数据。回答下列问题。
(1)小麦种子收获之后为了降低种子的呼吸作用强度,减少有机物消耗,常放在______、______、______的环境中储存。
低温
干燥
低氧
解析:(1)刚收获的种子含有较多的水分,种子呼吸作用比较旺盛,消耗的有机物较多,同时还会释放大量的热能,容易使种子发热、发霉,影响种子的寿命。低温、干燥、低氧能够降低种子的呼吸作用。因此,小麦种子收获之后,常放在低温、干燥、低氧的环境中储存。
(2)强光条件下,与正常小麦相比,缺乏类胡萝卜素的突变体小麦的光合速率_____ (填“上升”“不变”或“下降”),原因是_____________________
____________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
下降
强光条件下,小麦会受到
强光胁迫产生光抑制现象,正常小麦中类胡萝卜素可以起到保护叶绿
体的作用,而突变体小麦由于缺乏类胡萝卜素则不能有效保护叶绿体,
光合结构受损
解析: (2)由题干信息可知,强光条件下,小麦会受到强光胁迫产生光抑制现象,正常小麦中类胡萝卜素可以起到保护叶绿体的作用,而突变体小麦由于缺乏类胡萝卜素不能有效保护叶绿体,使光合结构受损,导致光合速率下降。
(3)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白,提高其更新速度。强光下,若抑制Deg蛋白酶的活性,则光合速率会受到抑制,其原因可能是 ________________________________________________________________________________________________________, 进而影响电子的传递,使光合速率下降。
Deg蛋白酶的活性被抑制后,受损的D1蛋白降解速率下降使受损的D1蛋白积累,新合成的D1蛋白无法替换受损的D1蛋白
解析: (3)已知Deg蛋白酶可降解受损的D1蛋白,提高其更新速度,有利于PS Ⅱ正常发挥作用,强光下,若抑制Deg蛋白酶的活性,受损D1蛋白降解速率下降,会使受损的D1蛋白积累,新合成的D1蛋白无法替换受损的D1蛋白,进而影响电子的传递,使光合速率下降。
(4)图2表明高温处理条件下小麦光合速率下降,试分析光合速率下降的原因_________________________________________ _______
__________________________________________________________________________________________ (答出2点即可)。
高温条件下,小麦的蒸腾速率增大,为减少失水,小麦的部分气孔关闭,导致吸收的CO2减少,使得暗反应速率降低;该条件下小麦的光能捕获效率降低,光反应速率下降
解析: (4)据图可知,高温下光合速率降低,原因是温度较高,小麦为降低蒸腾速率,部分气孔关闭,导致叶片吸收的CO2减少,同时高温条件下小麦光能捕获效率降低,最终导致光合速率下降。
非选择题规范解答特训(一) 细胞代谢类
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1.(2024·广州市普通高中毕业班综合测试)葡萄的生长发育受水和氮素的影响。研究人员探究荒漠区滴灌条件下,不同施氮量对光合特性及葡萄品质的影响。部分研究结果见表。
施氮量/(kg·hm-2) 0 150 300 450 600
可溶性糖/(mg·g-1) 235 253 273 233 229
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回答下列问题。
(1)尿素施入土壤后,会被土壤中的某些细菌分解成NH3,NH3再转化为N和N,通常以 方式进入植物根细胞。松土能促进植物对氮肥的吸收,原因是 _______ _______ _______ _______________
__________________________________________________________ 。
主动运输
松土能提高土壤中的氧气含量,促进植物根细胞
的有氧呼吸,为主动运输提供更多能量(从而促进植物对氮肥的吸收)
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解析:(1)尿素施入土壤后,会被土壤中的某些细菌分解成NH3,NH3再转化为N和N,这些离子通常以主动运输的方式进入植物根细胞,该过程既需要膜上载体蛋白的协助,也需要消耗细胞代谢产生的能量;松土能提高土壤中的氧气含量,促进植物根细胞的有氧呼吸,为主动运输等过程提供更多的能量,进而促进植物对氮肥的吸收。
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(2)研究结果表明,施氮肥后叶片的光合作用明显增强,从植物光反应的角度分析,可能的原因是________________________________________
_____________________。
氮肥施用提高了叶片叶绿素含量及光反应相关蛋白质等物质的含量
解析: (2)由于氮是组成叶绿素及光合作用相关蛋白质的元素,施氮肥后与光反应有关过程增强,使得叶片的光合作用明显增强。
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(3)据表分析,可知施氮量在_____________时葡萄可溶性糖的积累最多。若要进一步探究葡萄可溶性糖积累的最适施氮量,请简要写出实验设计思路: ___________________________________________________
_____________________________________。
300 kg·hm-2
在施氮量150~450 kg·hm-2范围内设置多组实验,其他条件
相同且适宜,收获后测定葡萄可溶性糖含量
解析: (3)由题表可知,施氮量在300 kg·hm-2时葡萄可溶性糖的积累最多;若要进一步探究葡萄可溶性糖积累的最适施氮量,应在150~450 kg·hm-2浓度范围内施氮,其他条件保持相同且适宜,收获后测定葡萄中可溶性糖的含量。
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2.(2024·惠州市调研)胡杨具有维持荒漠区脆弱环境生态平衡的功能,其成树期有披针形叶(A1)、卵圆形叶(A2)和阔卵圆形叶(A3),在模拟干旱环境下测定三种叶片的光合速率与光照强度关系,结果如图所示。
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(1)胡杨叶片中光合色素具有 ___ 等功能,可用 ___
法进行分离。
(2)当光照强度小于250 μmol·m-2·s-1时,限制三种叶净光合速率的环境因素为 ;当光照强度为1 500 μmol·m-2·s-1时,造成三种叶净光合速率差异的内因有______________________________________ (答出2点即可), 其中 __ (填“A1”“A2”或“A3”)叶最能适应极端干旱和强烈光照环境,判断依据是 ____________ _______________________________
_____________________________________________。
吸收、传递和转化光能
纸层析
光照强度
光合色素含量不同,叶绿体数量不同,酶的含量不同等
A3
在光照强度为250~2 000 μmol·m-2·s-1时的净光合速率最高,且
在另外两种叶净光合速率不再上升时仍呈上升趋势
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解析:(2)当光照强度小于250 μmol·m-2·s-1时,三种叶的净光合速率接近,且随着光照强度的增强三种叶的净光合速率都增加,所以此时限制三种叶净光合速率的环境因素为光照强度;当光强为1 500 μmol·m-2·s-1时,三种叶的净光合速率不同,若研究内因,可从光合色素的含量、叶绿体的含量及酶的含量等方面考虑;本实验是在干旱环境下进行的,在光照强度为250~2 000 μmol·m-2·s-1时,A3叶的净光合速率最高,且在另外两种叶净光合速率达到最大时A3叶的净光合速率仍呈上升趋势,因此A3叶有较高的光饱和点,故可判断A3叶最能适应极端干旱和强烈光照环境。
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(3)聚天冬氨酸(PASA)是一种新型的绿色环保型保水剂,有利于胡杨幼苗在干旱环境下的成活生长。研究者以胡杨幼苗为材料采用根施的方法做了5组实验,结果如表所示。
用量/
(g/株) 光饱和点/
(μmol·m-2·s-1) 光补偿点/(μmol·m-2·s-1) 最大净光合速率/
[μmol(CO2)·m-2·s-1]
0 1 124.88 27.68 17.26
5 1 381.50 34.66 18.69
10 2 124.85 15.28 22.77
15 1 590.39 22.55 21.73
20 1 997.37 17.61 21.52
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据表数据可知,该保水剂10 g/株的根施量是比较合适的,理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________ 。
光补偿点最低,光饱和点最高,扩大了其光照生态幅(适应光照强度范围),利于适应干旱强光环境;最大净光合速率最大,利于积累有机物,促进植物生长
解析: (3)由表可知,保水剂用量为10 g/株时,植物光饱和点最高,光补偿点最低,扩大了其适应光照强度的范围,利于植物适应干旱强光环境;同时幼苗的最大净光合速率最大,利于积累有机物,促进植物生长,因此10 g/株的根施用量是比较合适的。
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3.(2024·汕头市调研)我国一些偏北方地区的茶树在冬季常遭受低温胁迫,导致茶叶产量和品质下降。科研人员在某低温山区,以耐低温茶种为实验对象,探究喷施5-氨基乙酰丙酸(ALA)对低温胁迫下茶树光合特性的影响。结果见表:
组别 ALA浓度/
(mg·L-1) 叶绿素/
(mg·g-1) 叶绿素
a/ b 气孔导度/
(mmol·m-2·s-1) 胞间CO2浓度/
(μmol·m-2·s-1) 净光合速率/
(μmol·m-2·s-1)
① 0 0.70 1.73 0.12 316.31 4.84
② 10 0.72 1.65 0.13 313.82 6.34
③ 30 0.75 1.63 0.14 323.18 6.93
④ 50 0.84 1.38 0.15 330.90 8.08
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根据上述信息,回答以下问题。
(1)根据色素在 中的溶解度不同的原理分离色素,并比较滤纸上 (填颜色)两条色素带的宽度和颜色深浅比较叶绿素a与叶绿素b的含量多少。
层析液
蓝绿色和黄绿色
解析:(1)色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大扩散速度快,溶解度小扩散速度慢,可据此原理分离色素;叶绿素a是蓝绿色,叶绿素b是黄绿色,可通过比较蓝绿色和黄绿色的两条色素带的宽度和颜色深浅比较叶绿素a与叶绿素b的含量多少。
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(2)已知叶绿素b在弱光下对蓝光的吸收能力更强。结合上述数据分析可知,喷施ALA可以___________________ ,从而提高茶树在低温和弱光下的光反应速率,为暗反应提供更多的
___ ;同时,喷施ALA还可以___________________________,从而提高茶树的暗反应速率。综上所述,喷施ALA可以有效提高茶树在低温胁迫下的光合速率。
增加叶绿素的含量并降低叶绿素a/叶绿素b的值
ATP和NADPH
提高气孔导度,增强CO2的吸收
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解析: (2)分析题表数据可知,与对照组相比,喷施ALA后各组的叶绿素含量升高,且叶绿素a/叶绿素b的值降低,据此推测,喷施ALA可以增加叶绿素的含量并降低叶绿素a/叶绿素b的值,从而提高茶树在低温和弱光下的光反应速率;光反应可为暗反应提供ATP和NADPH,用于C3的还原;CO2是暗反应的原料,据表可知,实验组的气孔导度有所提升,据此推测,喷施ALA还可以提高气孔导度增强CO2的吸收,从而提高茶树的暗反应速率。
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(3)研究人员认为,喷施ALA的最适浓度是50 mg·L-1。你认为是否合理,若合理请说明理由,如不合理,请提出进一步探究最适浓度的思路:
________________________________________________________________________________________。
不合理;应增加实验分组,提高ALA浓度,直到净光合速率不再增加时的最低ALA浓度才为最适浓度
解析: (3)分析题意,实验最高浓度为50 mg·L-1,但据此不能得出喷施ALA的最适浓度是50 mg·L-1,应增加实验分组,提高ALA浓度,直到净光合速率不再增加时的最低ALA浓度才为最适浓度。
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4.(2024·佛山市质检)砂糖橘是华南地区栽培面积最大的柑橘品种,常用来制作果汁、汽水等饮品。异地引种时砂糖橘常会因土壤盐碱度高导致品质和产量下降。为研究盐胁迫对砂糖橘光合作用的影响,研究人员利用砂糖橘苗开展实验。对照组不进行盐胁迫处理,实验组用NaCl溶液或NaHCO3溶液胁迫处理,90天后检测相关生理指标,结果如图所示。回答下列问题。
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(1)用砂糖橘制作果汁时常添加 去除细胞壁,以提高果汁产量,使果汁变得清亮。
纤维素酶和果胶酶
解析:(1)去除细胞壁的方法为酶解法,可以用纤维素酶和果胶酶处理。
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(2)某盐碱地区引种的砂糖橘口感干涩,可能是_____________________
______________________________________, 导致砂糖橘含水量下降。据图分析,砂糖橘在盐碱地区栽培时净光合速率下降的原因是___ __
___________________________________________________________________________________。
盐碱地区土壤溶液的渗透压较高,根部细胞吸水量减少(意思对即可)
叶片叶
绿素含量减少,植株吸收光能减少,光反应减弱,叶片气孔导度降低,吸收
的CO2减少,暗反应减弱
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解析: (2)盐碱地区无机盐浓度较高,土壤溶液的渗透压较高,根部细胞吸水量减少,导致砂糖橘含水量下降;分析题图可知,砂糖橘在盐碱地区栽培时叶片叶绿素含量减少,植株吸收光能减少,光反应减弱,叶片气孔导度降低,吸收的CO2减少,暗反应减弱。
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(3)研究表明,土壤类型和含盐量(一般在0.1%~0.7%)对砂糖橘生长有较大影响。某小组确定了“探究盐土(NaCl)和碱土(NaHCO3)的盐含量对砂糖橘光合速率的影响”课题,请为该小组设计一个结果记录表。
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答案: (3)(分组合理即可)盐土和碱土的盐含量对砂糖橘光合速率的影响结果记录表
光合速率
(μmol·m-2·s-1) 盐含量
对照 0.1% 0.3% 0.5% 0.7%
土壤
类型 盐土(NaCl)
碱土(NaHCO3)
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解析: (3)“探究盐土(NaCl)和碱土(NaHCO3)的盐含量对砂糖橘光合速率的影响”实验中,自变量为盐含量,因变量为光合速率,该实验的结果记录表见答案。
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5.(2024·大湾区模拟)调整行株距配置是优化水稻冠层结构(群体内植株个体之间,以及叶片、茎秆等器官之间的空间关系)、提高光能利用率和产量最直接最高效的手段。常用的行株距配置有行距与株距不同的栽插模式、宽行与窄行不同的栽插模式两种类型,如图所示。为探究不同行株距对水稻产量的影响,科研人员设置了3个行株距栽插水平,开展了相关基地实验。实验结果如表所示。
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组别 行距×
株距
(cm×cm) 种植密度(株/m2) 叶绿素
含量 冠层温度(℃) 气孔导度
[mol/(m2·s)] 净光合速率
[μmol/(m2·s)] 产量
(kg/hm2)
CK 30×12 83.34 33.58 31.8 0.18 19.44 8 078
R1 30×14 71.43 35.98 31.2 0.26 21.22 8 268
R2 (20+40)
×12 83.34 37.26 30.60 0.22 23.26 10 489
注:冠层温度是指水稻冠层茎、叶、穗表面温度的平均值;气孔导度是指气孔张开的程度。
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分析图表,回答下列问题。
(1)与CK相比,R1处理的水稻植株叶绿素含量增加,有利于增强叶片对
光的捕获能力。水稻冠层温度降低,有利于叶片在高温天气下减缓 ,进而减少对暗反应的影响,最终使水稻植株产量提高。
气孔关闭(或气孔导度减小)
解析:(1)与CK相比,R1处理的水稻植株叶绿素含量增加,有利于增强叶片对红光和蓝紫光的捕获能力;水稻冠层温度降低,有利于叶片在高温天气下减缓气孔关闭,进而减少对暗反应的影响,最终使水稻植株产量提高。
红光和蓝紫
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(2)宽窄行处理(R2处理)有助于改善水稻群体透光度和通风情况,显著提高水稻群体产量的原因:①可以使___ 到达作物中下层叶片,提高单位面积的光能利用效率;②可以为水稻植株提供 _________ ,使R2处理的水稻群体暗反应速率提高。
更多的光
更多的二氧化碳
解析: (2)宽窄行处理(R2处理)有助于改善水稻群体透光度和通风情况,显著提高水稻群体产量的原因:①可以使更多的光到达作物中下层叶片,提高单位面积的光能利用效率;②可以为水稻植株提供更多的二氧化碳,使R2处理的水稻群体暗反应速率提高。
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(3)与CK相比,R1、R2处理水稻的叶绿素含量、冠层温度、气孔导度均与CK有差异,说明___________改变,均会影响上述光合指标,进而影响净光合速率和产量。
株距或行距
解析: (3)与CK相比,R1、R2处理水稻的叶绿素含量、冠层温度、气孔导度均与CK有差异,说明株距或行距改变,均会影响上述光合指标,进而影响净光合速率和产量。
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(4)科研人员进一步研究发现另一行株距配置为25 cm×14 cm的实验组也可以显著提高水稻产量。若将本实验经验(3个实验组的研究结果)用于提高其他粮食作物的产量,则可以在种植实验时从_______________
_________________等方向上调整行株距配置。
宽窄行处理或降
低行距和提高株距
解析: (4)科研人员进一步研究发现另一行株距配置为25 cm×14 cm的实验组也可以显著提高水稻产量,若将本实验经验(3个实验组的研究结果)用于提高其他粮食作物的产量,则可以在种植实验时从宽窄行处理或降低行距和提高株距等方向上调整行株距配置。
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6.(2024·深圳市四校联考)科研人员以玉米和棉花作为实验材料,研究NaCl对其光合作用和渗透调节的影响。取生长一致的健壮幼苗均分为对照组和实验组,每组10株,实验组以100 mmol·L-1的NaCl溶液处理14天,分别测定玉米和棉花植株顶部第一片完全展开叶的相应生理指标,测定净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、渗透势(纯水的渗透势为零,溶液的渗透势为负值,值越小吸水能力越强),测量结果如图所示。请回答下列问题。
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(1)该实验的自变量有______________________________ , 实验中幼苗的净光合速率可以用________________________________________
____________________________________________________________
表示。
植物的种类、是否用NaCl溶液处理
单位时间单位面积叶片氧气的释放量(或“单位时间单位面积叶片二氧化碳的吸收量”或“单位时间单位面积叶片有机物积累量”)
解析:(1)分析实验目的,该实验的自变量有植株的种类和是否用NaCl溶液处理。幼苗的净光合速率可以用单位时间单位面积叶片氧气的释放量、二氧化碳的吸收量或有机物积累量表示。
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(2)空气中的CO2通过气孔进入细胞间隙,进而进入植物细胞的_______
______(填具体场所)被固定为C3,为C3还原提供能量的物质是________
。
叶绿体
基质
ATP和
NADPH
解析: (2)CO2参与暗反应,在叶绿体基质中与C5反应生成C3,C3的还原过程需要ATP和NADPH提供能量。
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(3)由图1可知,盐胁迫对玉米和棉花净光合速率的影响是____________
。分析实验结果,盐胁迫对玉米植株净光合速率的影响 (填“是”或“不是”)气孔因素导致的,理由是 __________________________________________
_________。
盐胁迫可导致
玉米和棉花的净光合速率下降,且对玉米的影响比较大
不是
玉米的净光合速率和气孔导度都下降,但胞间CO2
浓度上升
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解析: (3)分析图1,在盐胁迫下玉米和棉花的净光合速率都下降,而且玉米的净光合速率下降幅度较大,说明盐胁迫对玉米的净光合速率影响较大。分析题图2和图3,盐胁迫下,与对照组相比,实验组中玉米的气孔导度下降,但其胞间CO2浓度却增加,说明盐胁迫下玉米植株净光合速率下降并不是气孔因素导致的。
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(4)科研人员继续进行干旱胁迫的实验,发现一定程度的盐胁迫可缓解干旱胁迫对玉米和棉花植株的影响,结合上述实验结果,分析其机制可能是________________________________________________________
________________________________________ (答出两点)。
盐胁迫条件下气孔导度降低从而减少蒸腾作用散失的水分;渗透势降低,吸水能力增强,从而减少组织细胞失水
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解析: (4)分析图2,盐胁迫下,与对照组相比,实验组的气孔导度都下降,玉米和棉花的蒸腾速率都降低,减少了水分的散失,从而减弱干旱胁迫的影响,分析图4,盐胁迫下,与对照组相比,实验组的两种植株的渗透势都下降,细胞的吸水能力增强,避免组织细胞失水,从而减弱干旱胁迫的影响。
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