某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示（假设NaHCO3溶液可以提供稳定的CO2浓度，NaHCO3溶液浓度越高可以提供的CO2浓度越高）。回答下列问题：

1. 某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO₂浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示（假设NaHCO₃溶液可以提供稳定的CO₂浓度，NaHCO₃溶液浓度越高可以提供的CO₂浓度越高）。回答下列问题：

(1) 光合作用中利用CO₂的场所是，该场所中发生的能量变化是。

(2) 该实验中的自变量是，小圆叶片上浮至液面所需时间和光合作用强度之间的关系是（答出1点即可）。

(3) 曲线bc段平缓，光合作用强度基本不变，该条件下限制光合作用的主要环境因素可能是，如果在该条件下缩短台灯与烧杯的距离，bc段曲线的走势是（填“上升”或“下降”）。

【考点】

影响光合作用的环境因素; 光合作用原理的应用;

【答案】

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实验探究题普通

1. 某研究性学习小组利用新鲜的菠菜叶打出若干个圆形小叶片，经处理后在适宜的光照条件下将其分别放在实验室提供的质量分数为0.5%、1.5%、2.5%、3.5%的碳酸氢钠溶液中，观察叶片上浮情况，实验结果如下表。回答下列问题：

碳酸氢钠质量分数（%）	0.5	1.5	2.5	3.5
单位时间内叶片上浮片数（片）	4	18	20	8

(1) 绿叶通过（填叶片结构）从外界吸收的CO₂ ，最终在叶绿体基质中与C₅结合形成C₃ ，接受能量后，被还原，最终转化为糖类和C₅。这样，暗反应阶段就形成从C₅到C₃再到C₅的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作。

(2) 沉降到烧杯底部的圆形小叶片在适宜的条件下，一段时间后会上浮，小圆叶片上浮的原因是。

(3) 碳酸氢钠溶液浓度超过一定数值后圆形小叶片的光合作用强度反而下降。为探究该问题，小组成员作出假设并进行探究。

①假设：较高质量分数的碳酸氢钠溶液中，保卫细胞，致使光合作用减弱。

②为验证该假设，设置两组实验，对该植物的气孔开度作检测，检测结果符合预期。

③若用上述实验中的菠菜叶为材料，验证该假设提出的光合作用减弱原因，你的研究思路是：

。

(4) Rubisco酶（R酶）是植物光合作用时固定CO₂的一种酶，现试图改善其自然状态下催化效率较低的问题。科研人员发现某种自养型细菌的R酶有很强的催化活性，将细菌的R酶基因导入已经敲除自身R酶基因的植物体内，获得转基因植物。已知地球表面平均大气CO₂浓度在400μmo1mol^-1左右。发现在低于1500μmo1mol^-1时，转基因植物固定CO₂速率低于野生型植物；直到大约为10000μmo1mol^-1时，转基因植物CO₂吸收速率明显提高。请对此科研结果的价值进行评价并阐述理由。。

实验探究题普通

2. 某研究性学习小组利用新鲜的菠菜叶打出若干个圆形小叶片，经处理后在适宜的光照条件下将其分别放在实验室提供的质量分数为0.5%、1.5%、2.5%、3.5%的碳酸氢钠溶液中，观察叶片上浮情况，实验结果如下表。回答下列问题：

碳酸氢钠质量分数（%）	0.5	1.5	2.5	3.5
单位时间内叶片上浮片数（片）	4	18	20	8

(1) 绿叶通过（填叶片结构）从外界吸收的CO₂ ，最终在叶绿体基质中与C₅结合形成C₃ ，接受能量后，被还原，最终转化为糖类和C₅。这样，暗反应阶段就形成从C₅到C₃再到C₅的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作。

(2) 沉降到烧杯底部的圆形小叶片在适宜的条件下，一段时间后会上浮，小圆叶片上浮的原因是。

(3) 碳酸氢钠溶液浓度超过一定数值后圆形小叶片的光合作用强度反而下降。为探究该问题，小组成员作出假设并进行探究。

①假设：较高质量分数的碳酸氢钠溶液中，保卫细胞，致使光合作用减弱。

②为验证该假设，设置两组实验，对该植物的气孔开度作检测，检测结果符合预期。

③若用上述实验中的菠菜叶为材料，验证该假设提出的光合作用减弱原因，你的研究思路是：

。

(4) Rubisco酶（R酶）是植物光合作用时固定CO₂的一种酶，现试图改善其自然状态下催化效率较低的问题。科研人员发现某种自养型细菌的R酶有很强的催化活性，将细菌的R酶基因导入已经敲除自身R酶基因的植物体内，获得转基因植物。已知地球表面平均大气CO₂浓度在400μmo1mol^-1左右。发现在低于1500μmo1mol^-1时，转基因植物固定CO₂速率低于野生型植物；直到大约为10000μmo1mol^-1时，转基因植物CO₂吸收速率明显提高。请对此科研结果的价值进行评价并阐述理由。。

实验探究题普通

3. 水分和CO₂浓度都是影响光合速率的重要因素。黄腐酸（FA）是易溶于水的小分子物质，参与调控植物的耐早性。科研人员采用聚乙二醇（PEG）模拟干旱条件探究FA（700mg/L）对黄瓜叶片光合作用的影响。下表为干旱处理5d后测定的相关生理指标。PEG及FA等处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。

处理	净光合速率（μmol·m²·s^-1）	叶绿素含量（mg·g^-1）	气孔导度（mol·m^-2·s^-1）	胞间CO₂浓度（uL·m²·L^-1）	RuBP羧化酶活性（nmol·min^-1·g^-1）
对照	22.9	24.2	605	351	172
PEG	-0.69	14.7	34	505	78
PEG+FA	11.7	20.3	108	267.8	119

注：RuBP羧化酶（固定CO₂的酶）

(1) 黄瓜叶片中的光合色素有。正常条件下，适宜光照一段时间后，黄瓜叶肉细胞中光合作用的光反应和碳反应两个阶段能够同时、快速、稳定进行的原因是。

(2) 据表分析，干旱条件下喷施一定浓度的FA可以提高碳反应速率的原因是。

(3) 在叶绿体中叶绿素水解酶与叶绿素是单独分布的。干旱会导致叶绿体大量变形、基粒片层完全解体，使光合作用速率降低，据此分析，FA可通过提高光反应速率，进而提高黄瓜的净光合速率。

(4) 研究人员探究了CO₂浓度对黄瓜幼苗光合速率的影响，将黄瓜幼苗分别进行不同实验处理：甲组提供大气CO₂浓度（375μmol·mol^-1）；乙组先在CO₂浓度倍增环境（750μmol·mol^-1）中培养60d，然后在测定前一周恢复为大气CO₂浓度，其他条件相同且适宜。在晴天上午测定各组的光合速率，结果乙组光合速率比甲组低，推测原因可能是长期高浓度CO₂环境会降低RuBP羧化酶活性。请设计实验验证这一推测，写出实验思路并预测实验结果（材料用具：甲、乙两组黄瓜叶肉细胞RuBP羧化酶提取液，一定浓度的C5溶液，饱和CO₂溶液，试管等）

实验探究题困难