2024届高考 二轮复习 光合作用 作业 （山东版）

专题6光合作用高考题组考点1捕获光能的色素和结构1.(2023全国乙,2,6分)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是()A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液,其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高,随层析液在滤纸上扩散得越慢答案D2.(2022湖北,12,2分)某植物的2种黄叶突变体表现型相似,测定各类植株叶片的光合色素含量(单位:μg·g-1),结果如表。下列有关叙述正确的是()植株类型叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素叶绿素/类胡萝卜素野生型12355194194.19突变体1512753701.59突变体2115203790.35A.两种突变体的出现增加了物种多样性B.突变体2比突变体1吸收红光的能力更强C.两种突变体的光合色素含量差异,是由不同基因的突变所致的D.叶绿素与类胡萝卜素的比值大幅下降可导致突变体的叶片呈黄色答案D考点2光合作用的原理3.(2021广东,12,2分)在高等植物光合作用的卡尔文循环中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列叙述正确的是()A.Rubisco存在于细胞质基质中B.激活Rubisco需要黑暗条件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2结合答案D4.(2021重庆,6,2分)如图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析,下列叙述错误的是()A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿过4层膜B.NADP+与电子(e-)和质子(H+)结合形成NADPHC.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应D.电子(e-)的有序传递是完成光能转换的重要环节答案A5.(2021山东,21,8分)光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液,相应的光合作用强度和光呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO2量表示,SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。SoBS浓度(mg/L)光合作用强度(CO2μmol·m-2·s-1)光呼吸强度(CO2μmol·m-2·s-1)018.96.410020.96.220020.75.830018.75.540017.65.250016.54.860015.74.3(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的中。正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2释放量先增加后降低,CO2释放量增加的原因是

。

(2)与未喷施SoBS溶液相比,喷施100mg/LSoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度(填:“高”或“低”),据表分析,原因是

。

(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物,农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据表分析,应在mg/L

之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。答案(1)基质(1分)光照停止,产生的ATP、NADPH减少,暗反应消耗的C5减少,C5与O2结合增加,产生的CO2增多(2分)(2)低(1分)喷施SoBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)释放的CO2减少,即叶片中的CO2吸收量增加、释放量减少。此时,在更低的光照强度下,两者即可相等(2分)(3)100~300(2分)6.(2020山东,21,9分)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是,模块3中的甲可与CO2结合,甲为。

(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将(填:“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是。

(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量(填:“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是

。

(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。

答案(1)模块1和模块2(1分)五碳化合物(或:C5)(1分)(2)减少(1分)模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足(2分)(3)高于(1分)人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(1分)(或:植物呼吸作用消耗糖类)(4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少(2分)7.(2023湖南,17,12分)如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1(Km越小,酶对底物的亲和力越大),该酶既可催化RuBP与CO2反应,进行卡尔文循环,又可催化RuBP与O2反应,进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比,玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘,其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所,维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题:(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是(填具体名称),该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后,再通过长距离运输到其他组织器官。

(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析,原因是(答出三点即可)。

(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻,水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升,其他生理代谢不受影响,但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化,其原因可能是(答出三点即可)。

答案(1)3-磷酸甘油醛蔗糖筛管(2)高于玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比Rubisco酶要高,能利用低浓度的CO2;水光解主要在叶肉细胞进行,暗反应在维管束鞘细胞中进行,维管束鞘细胞中CO2/O2较高,提高了光合作用效率;通过C3和C4在叶肉和维管束鞘细胞之间的循环,将CO2转运到维管束鞘细胞浓缩,维管束鞘细胞中CO2浓度较高(3)NADPH和ATP的供应限制、固定CO2的Rubisco酶数量有限、C5再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多8.(2022重庆,23,14分)科学家发现,光能会被类囊体转化为“某种能量形式”,并用于驱动产生ATP(图Ⅰ)。为探寻这种能量形式,他们开展了后续实验。(1)制备类囊体时,提取液中应含有适宜浓度的蔗糖,以保证其结构完整,原因是;为避免膜蛋白被降解,提取液应保持(填“低温”或“常温”)。

(2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验,发现该实验条件下,也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H+浓度差,原因是

。

(3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H+浓度差的原因,对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理,结果如图Ⅲ所示,悬液的pH在光照处理时升高,原因是。类囊体膜内外的H+浓度差是通过光合电子传递和H+转运形成的,电子的最终来源物质是。

(4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体,能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产,需稳定提供的物质有。生产中发现即使增加光照强度,产量也不再增加,若要增产,可采取的有效措施有(答两点)。

答案(1)保持类囊体内外的渗透压,避免类囊体破裂低温(2)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养的,无法证明某种能量是来自光能还是来自膜内外H+浓度差(3)类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内,造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加二氧化碳的浓度和适当提高环境温度9.(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点,因此提高CO2浓度可以提高光合效率。(1)蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。据图分析,CO2依次以和方式通过细胞膜和光合片层膜。

蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度,从而通过促进和抑制提高光合效率。

(2)向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应,应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的中观察到羧化体。

(3)研究发现,转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用,理论上该转基因植株暗反应水平应,光反应水平应,答案(1)自由扩散主动运输CO2固定O2与C5结合(2)叶绿体(3)提高提高考点3光合作用的影响因素及应用10.(2022北京,2,2分)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出()A.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高B.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C.CO2浓度为200μL·L-1时,温度对光合速率影响小D.10℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高答案D11.(2023新课标,2,6分)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、生活经验,并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。①低温储存,即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放②春化处理,即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏④光周期处理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理⑥间作种植,即同一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物关于这些措施,下列说法合理的是()A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度答案A12.(2022湖南,13,4分)(不定项)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是()A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降答案AD13.(2023山东,21,10分)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。(1)该实验的自变量为。该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有(答出2个因素即可)。

(2)根据本实验,(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是。

(3)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是。

答案有无光照、有无H基因或H蛋白温度、CO2浓度、水(2)不能野生型PSⅡ损伤大但能修复;突变体PSⅡ损伤小但不能修复(3)少突变体NPQ高,PSⅡ损伤小,虽无H蛋白修复但PSⅡ活性高,光反应产物多14.(2022山东,21,8分)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是。

(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有、(答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是。

(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制(填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过发挥作用。

答案(1)蓝紫色(2分)(2)NADPH、ATP等的浓度不再增加(1分)CO2的浓度有限(1分)(或其他合理答案,两空答案顺序可颠倒)光能的吸收速率继续增加,使水的光解速率继续增加(2分)(3)减弱(1分)促进光反应关键蛋白的合成(1分)15.(2023全国乙,29,10分)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现,用饱和红光(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、(答出2点即可)等生理过程。

(2)红光可通过光合作用促进气孔开放,其原因是。

(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片,气孔开度可进一步增大,因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是,蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究小组得出这一结论的依据是。

(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔(填“能”或“不能”)维持一定的开度。

答案(1)呼吸作用、光合作用(2)保卫细胞在红光下进行光合作用合成蔗糖等有机物,使保卫细胞的渗透压增大,引起保卫细胞吸水,体积膨大,气孔打开(3)蓝光作为一种信号促进保卫细胞逆浓度吸收K+,使保卫细胞内渗透压升高,保卫细胞吸水,体积膨大,气孔进一步打开(4)能16.(2023海南,16,10分)海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物,冬季日照时间不足导致其不能正常开花,在生产实践中需要夜间补光,使火龙果提前开花,提早上市。某团队研究了同一光照强度下,不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响,结果如图。回答下列问题。(1)光合作用时,火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是;用纸层析法分离叶绿体色素获得的4条色素带中,以滤液细线为基准,按照自下而上的次序,该光合色素的色素带位于第条。

(2)本次实验结果表明,三种补光光源中最佳的是,该光源的最佳补光时间是小时/天,判断该光源是最佳补光光源的依据是。

(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源,设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度(简要写出实验思路)。答案(1)叶绿素1、2(2)红光+蓝光6在不同的补光时间内,红光+蓝光的补光光源获得的平均花朵数均最多,有利于促进火龙果的成花(3)将成花诱导完成后的火龙果植株(成花数目相同)随机均分成A、B、C三组,分别置于三种不同光照强度的白色光源中照射相同且适宜的时间,一段时间后观察并记录各组植株所结火龙果的产量,产量最高的则为最适光照强度。17.(2022江苏,20,9分)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①~⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一,CO2和O2竞争与其结合,分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖;C5氧化则产生乙醇酸(C2),C2在过氧化物酶体和线粒体协同下,完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题。(1)图Ⅰ中,类囊体膜直接参与的代谢途径有(从①~⑦中选填),在红光照射条件下,参与这些途径的主要色素是。

(2)在C2循环途径中,乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化,同时生成的在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。

(3)将叶片置于一个密闭小室内,分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化,获得曲线a、b(图Ⅱ)。①曲线a,0~t1时段释放的CO2源于;t1~t2时段,CO2的释放速度有所增加,此阶段的CO2源于。

②曲线b,当时间到达t2点后,室内CO2浓度不再改变,其原因是

。

(4)光呼吸可使光合效率下降20%~50%,科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶﹐形成了图Ⅲ代谢途径﹐通过降低了光呼吸,提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的价值。

答案(1)①⑥叶绿素(叶绿素a和叶绿素b)(2)H2O2(过氧化氢)(3)①细胞呼吸光呼吸和细胞呼吸②光合作用速率等于光呼吸和细胞呼吸速率之和(4)将乙醇酸转化为苹果酸,增加叶绿体中的CO2浓度直接18.(2021河北,19,10分)为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:(1)对照组;(2)施氮组,补充尿素(12g·m-2);(3)水+氮组,补充尿素(12g·m-2)同时补水。检测相关生理指标,结果见表。生理指标对照组施氮组水+氮组自由水/结合水6.26.87.8气孔导度(mmol·m-2·s-1)8565196叶绿素含量(mg·g-1)9.811.812.6RuBP羧化酶活性(μmol·h-1·g-1)316640716光合速率(μmol·m-2·s-1)6.58.511.4注:气孔导度反映气孔开放的程度回答下列问题:(1)植物细胞中自由水的生理作用包括等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的,提高植株氮供应水平。

(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动两种物质的合成以及的分解;RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到分子上,反应形成的产物被还原为糖类。

(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO2供应。据实验结果分析,叶肉细胞CO2供应量增加的原因是。

答案(1)细胞内良好的溶剂、为细胞提供液体环境、参与生化反应、运输营养物质和代谢废物(任写两点即可)吸收(2)镁(或Mg)NADPH和ATP水C5(3)玉米植株气孔导度增大,吸收的CO2增加19.(2020北京,19,12分)阅读以下材料,回答(1)~(4)题。创建D1合成新途径,提高植物光合效率植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所,高温或强光常抑制光合作用过程,导致作物严重减产。光合复合体PSⅡ是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所,D1是PSⅡ的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧(ROS)的大量累积。相对于组成PSⅡ的其他蛋白,D1对ROS尤为敏感,极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代,使PSⅡ得以修复。因此,D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSⅡ的修复,进而影响光合效率。叶绿体为半自主性的细胞器,具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码,一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA位于叶绿体基因组,叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbAmRNA的翻译过程,导致PSⅡ修复效率降低。如何提高高温或强光下PSⅡ的修复效率,进而提高作物的光合效率和产量,是长期困扰这一领域科学家的问题。近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA,并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接,构建融合基因,再与高温响应的启动子连接,导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明,与野生型相比,转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加,高温下大幅增加;在高温下,PSⅡ的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明,与野生型相比,转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量(干重)均有大幅提高,增产幅度在8.1%~21.0%之间。该研究通过基因工程手段,在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径,从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制,具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧,全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁,该研究为这一问题提供了解决方案。(1)光合作用的反应在叶绿体类囊体膜上进行,类囊体膜上的蛋白与形成的复合体吸收、传递并转化光能。

(2)运用文中信息解释高温导致D1不足的原因。(3)若从物质和能量的角度分析,选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是:

。

(4)对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解,正确的叙述包括。

A.细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位B.细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同C.细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译D.细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同E.细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同答案(1)光光合色素(2)高温会造成叶绿体内ROS的积累,ROS既破坏D1蛋白,又抑制psbAmRNA的翻译。(3)高温时,高温响应的启动子驱动psbA基因高水平表达,补充高温造成的D1不足,修复PSⅡ,提高光能利用率;非高温时低水平表达,避免不必要的物质和能量消耗(4)A、B、C考点4光合作用与细胞呼吸的综合20.(2021广东,15,4分)与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是()A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大答案D21.(2022湖南,17,12分)将纯净水洗净的河沙倒入洁净的玻璃缸中制成沙床,作为种子萌发和植株生长的基质。某水稻品种在光照强度为8~10μmol/(s·m2)时,固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量;日照时长短于12小时才能开花。将新采收并解除休眠的该水稻种子表面消毒,浸种1天后,播种于沙床上。将沙床置于人工气候室中,保湿透气,昼/夜温为35℃/25℃,光照强度为2μmol/(s·m2),每天光照时长为14小时。回答下列问题:(1)在此条件下,该水稻种子(填“能”或“不能”)萌发并成苗(以株高≥2厘米,至少1片绿叶视为成苗),理由是。

(2)若将该水稻适龄秧苗栽植于上述沙床上,光照强度为10μmol/(s·m2),其他条件与上述实验相同,该水稻(填“能”或“不能”)繁育出新的种子,理由是(答出两点即可)。

(3)若该水稻种子用于稻田直播(即将种子直接撒播于农田),为防鸟害、鼠害和减少杂草生长,须灌水覆盖,该种子应具有特性。

答案(1)能种子萌发形成幼苗的过程中,消耗的能量主要来自种子胚乳中储存的有机物,且光照有利于叶片叶绿素的形成(2)不能该水稻品种在光照强度为10μmol/(s·m2)时,固定的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量,白天不能积累有机物,夜晚呼吸作用消耗有机物,适龄秧苗不能正常生长;该水稻品种日照时长短于12小时才能开花,现在每天光照时长为14小时,所以该水稻不能开花并繁育出新的种子(3)耐水淹22.(2022湖北,21,13分)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内,随着光照强度的增加,光合速率增大,达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同。研究证实高浓度臭氧(O3)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天。在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率,结果如图1、图2和图3所示。【注】曲线1:甲对照组,曲线2:乙对照组,曲线3:甲实验组,曲线4:乙实验组。回答下列问题:(1)图1中,在高浓度O3处理期间,若适当增加环境中的CO2浓度,甲、乙植物的光饱和点会(填“减小”“不变”或“增大”)。

(2)与图3相比,图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小,表明

。

(3)从图3分析可得到两个结论:①O3处理75天后,甲、乙两种植物的,表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制;②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物,表明。

(4)实验发现,处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降。为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系,使乙植物中A基因过量表达,并用高浓度O3处理75天。若实验现象为

,

则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。答案(1)增大(2)随处理时间的延长,高浓度臭氧对甲植物光合作用的抑制作用增强(3)净光合速率均明显减小甲植物对O3的耐受力比乙植物对O3的耐受力强(4)A基因过量表达并用高浓度O3处理75天的乙植物与直接用高浓度O3处理75天的乙植物在同等光照条件下净光合速率相等23.(2022天津,16,10分)利用蓝细菌将CO2转化为工业原料,有助于实现“双碳”目标。(1)蓝细菌是原核生物,细胞质中同时含有ATP、NADPH、NADH(呼吸过程中产生的[H])和丙酮酸等中间代谢物。ATP来源于和等生理过程,为各项生命活动提供能量。

(2)蓝细菌可通过D-乳酸脱氢酶(Ldh),利用NADH将丙酮酸还原为D-乳酸这种重要的工业原料。研究者构建了大量表达外源Ldh基因的工程蓝细菌,以期提高D-乳酸产量,但结果并不理想。分析发现,是由于细胞质中的NADH被大量用于作用产生ATP,无法为Ldh提供充足的NADH。

(3)蓝细菌还存在一种只产生ATP不参与水光解的光合作用途径。研究者构建了该途径被强化的工程菌K,以补充ATP产量,使更多NADH用于生成D-乳酸。测定初始蓝细菌、工程菌K中细胞质ATP、NADH和NADPH含量,结果如表。菌株ATPNADHNADPH初始蓝细菌6263249工程菌K8296249注:数据单位为pmol/OD730由表可知,与初始蓝细菌相比,工程菌K的ATP含量升高,且有氧呼吸第三阶段(被抑制/被促进/不受影响),光反应中的水光解(被抑制/被促进/不受影响)。

(4)研究人员进一步把Ldh基因引入工程菌K中,构建工程菌L。与初始蓝细菌相比,工程菌L能积累更多D-乳酸,是因为其(双选)。

A.光合作用产生了更多ATPB.光合作用产生了更多NADPHC.有氧呼吸第三阶段产生了更多ATPD.有氧呼吸第三阶段节省了更多NADH答案(1)光合作用呼吸作用(以上两空可调换)(2)有氧呼吸(3)被抑制不受影响(4)ADA组基础题组1.(2023山东师大附中学情诊断)2021年,我国科学家设计了一种如图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP),在高密度氢能的作用下,成功将CO2和H2转化为淀粉。ASAP由11个核心反应组成,依赖许多不同生物来源的工程重组酶。科学家表示,按照目前的技术参数,在不考虑能量输入的情况下,1立方米生物反应器的年淀粉产量,理论上相当于种植1/3公顷玉米的淀粉年产量。下列说法错误的是()A.该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATPB.ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响C.人工合成淀粉同样需要CO2的固定和C5的再生,最终将C6合成淀粉D.在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类积累量高于植物答案C2.(2023山东临沂一模)光合作用与细胞呼吸相互依存、密不可分,各自又具有相对的独立性。如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图,其中Ⅰ~Ⅶ代表物质,①~⑤代表过程。下列叙述错误的是()A.图中Ⅶ被相邻细胞利用至少需要穿过6层生物膜B.图中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ分别是同一种物质,Ⅰ和Ⅳ是不同物质C.图中①~⑤均伴随着ATP的合成或水解,其中③合成的ATP不能被②利用D.光合作用的产物脂肪、糖类、蛋白质的合成或分解都可通过细胞呼吸联系起来答案C3.(2023山东德州一中期末)(不定项)如图表示25℃时,葡萄和草莓在不同光照强度条件下CO2吸收量的变化曲线。下列叙述正确的是()A.M点时葡萄的净光合速率为10mg·m-2·h-1B.已知葡萄光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃和30℃,若将环境温度改变为30℃,其他条件不变,则P点将右移C.对草莓而言,若白天和黑夜的时间各为12h,则平均光照强度在Xklx以上才能正常生长D.光照强度为Yklx时,葡萄和草莓光合作用合成有机物的量相等答案BC4.(2023山东淄博一模)叶绿体是植物进行光合作用的场所。在叶绿体膜上有磷酸转运器,可将磷酸丙糖运出叶绿体用于合成蔗糖,同时将释放的Pi运回叶绿体(图甲)。图乙是温度影响某植物光合作用和呼吸作用的曲线。(1)图甲中,光反应为暗反应提供的物质D是,物质B的去向是进入和大气中。

(2)研究表明,磷酸转运器工作时,并不会直接改变叶绿体内磷酸丙糖和Pi的总含量,推测磷酸转运器对这两类物质的转运比例为。若磷酸转运器的工作效率下降,可能会导致

。

(3)据图乙分析,该植物生长的适宜环境温度约为℃。在环境温度高于45℃时,该植物不能生长,原因是。

答案(1)NADPH和ATP线粒体(2)1∶1叶绿体内淀粉含量升高,叶肉细胞内蔗糖含量下降,光合速率下降(3)25呼吸速率大于光合速率,没有有机物的积累5.(2022山东烟台一模)为研究新疆大叶苜蓿的抗旱机制,科研人员设置正常供水(CK)、轻度干旱胁迫(T1)和重度干旱胁迫(T2)三组盆栽控水实验,干旱处理7天后复水,测量新疆大叶苜蓿光合作用相关指标,结果如图所示。(1)根据图示信息可知,干旱胁迫对新疆大叶苜蓿净光合速率的影响是

。

(2)气孔导度越大说明气孔开放程度越大,干旱胁迫可导致气孔导度下降,影响光合作用中的生成进而影响光反应速率。干旱及降雨是农业生产上常见的现象,根据实验结果可知,新疆大叶苜蓿的抗旱性(填“较强”或“较弱”),其机理是

。

(3)干旱胁迫会激发细胞产生活性氧(ROS)从而破坏生物膜结构,据此分析,T2组复水5d后净光合速率仍然较低,推测其原因是

。

答案(1)干旱胁迫可降低净光合速率,且胁迫程度越大降低越多(2)NADP+、ADP(和Pi)较强干旱复水后气孔导度和叶绿素含量均能快速升高(3)重度胁迫下,叶绿体类囊体膜等相关结构可能遭到破坏B组提升训练一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.(2023山东青岛期末)阳生植物受到周围环境遮阴时,表现出茎伸长速度加快、株高和节间距增加、叶柄伸长等特征,这种现象称为避阴反应(如图1)。红光(R)和远红光(FR,不被植物吸收)比值的变化是引起植物产生避阴反应的重要信号,自然光被植物滤过后,R/FR的值下降。研究人员模拟遮阴条件对番茄植株的避阴反应进行了研究,结果如图2,下列说法正确的是()A.与正常光照相比,遮阴条件下叶绿体中C5的量增加B.发生避阴反应后,R/FR的值下降的原因是叶绿素含量减少C.避阴反应现象与顶端优势相似,有利于植株获得更多光能D.避阴处理的番茄,用于茎和番茄果实生长的有机物减少答案C2.(2023湖北师大附中三模)在番茄幼苗叶片上喷施不同浓度的海藻糖(一种非还原性二糖)溶液,探究其在高温环境下(40℃处理9天)对植物光合作用的影响,观测并统计叶绿素含量如表所示。下列叙述正确的是()含量海藻糖浓度0(CK)0.5%(T0.5)1.0%(T1.0)1.5%(T1.5)叶绿素a0.780.821.02*1.01*叶绿素b0.350.380.360.35(注:*表示数据在统计学水平上存在显著差异)A.可用斐林试剂鉴定海藻糖,产生砖红色沉淀B.叶绿素a与叶绿素b是重要的光合色素,分布于叶绿体双层膜上C.T1.0和T1.5处理组显著提高了番茄幼苗各光合色素的含量D.番茄幼苗在高温逆境下通过利用海藻糖提高了光合作用的能力答案D二、选择题(每小题有一个或多个选项符合题意)3.(2023山东师大附中学情诊断)叶绿体是一种动态的细胞器,随着光照强度的变化,在细胞中的分布和位置也会发生相应改变,称为叶绿体定位。CHUP1蛋白能与叶绿体移动有关的肌动蛋白(构成细胞骨架中微丝蛋白的重要成分)相结合,用野生型拟南芥和CHUP1蛋白缺失型拟南芥进行实验,观察到在不同光照强度下叶肉细胞中叶绿体的分布情况如图。下列叙述正确的是()A.叶绿体中的光合色素可吸收、传递和转化光能,并在光合作用的光反应中将吸收的能量全部储存在ATP中B.强光条件下叶绿体移到细胞的两侧,有利于叶肉细胞更充分地吸收光能C.若破坏细胞微丝蛋白后叶绿体定位异常,推测微丝蛋白可能与叶绿体的运动有关D.实验表明,CHUP1蛋白和光照强度在叶绿体与肌动蛋白结合及其移动定位中起重要作用答案CD三、非选择题4.(2023山东潍坊一模)植物的叶片可看作给其他器官提供有机物的“源”,果实是储存有机物的“库”。现以某绿色植物为实验材料研究不同库源比(以果实数量与叶片数量比值表示)对叶片光合作用和光合产物分配的影响,实验结果如表所示。项目甲组乙组丙组处理库源比1/21/41/6净光合速率(μmol·m-2·s-1)9.318.998.75单果重(g)11.8112.2119.59(1)研究有机物在“源”和“库”中的转移,常采用的实验方法是。叶肉细胞光反应产物中驱动暗反应进行的物质是。

(2)上述实验选用的三组枝条,高度一致且都是向阳生长于树冠外层,请分析这样做的目的是,从而排除这一无关变量的干扰。

(3)实验结果表明,库源比降低(比如摘除部分果实),叶片的净光合速率降低,对此最合理的解释是

。

农业生产中,果农们常进行“疏果”以提高经济效益,请根据上述实验数据分析“疏果”的依据是

。

答案(1)同位素标记法ATP和NADPH(2)保证枝条每一个叶片都能获得充足的光照(3)叶片制造的有机物不能被及时转运至果实,有机物积累抑制了光合作用,进而使净光合速率降低“疏果”可以降低库源比,提高单果的重量,改善果实品质进而提高经济效益5.(2023山东临沂一模)胡杨的叶形随着树龄增长,自下而上会逐渐出现条形叶、卵形叶和锯齿叶,这种叶形变化是胡杨长期对荒漠干旱环境适应的结果。为探究叶形对胡杨光合作用强度的影响,研究人员测得不同光照强度下胡杨不同叶形叶片的光合速率,实验结果如图所示。(1)干旱会影响叶绿体类囊体薄膜上的电子传递,从而使光反应中的形成受到抑制,继而影响暗反应。荒漠中大多数植物气孔会以数十分钟为周期进行周期性地闭合,称为“气孔振荡”,有利于植物生理活动的正常进行,其原因是

。

(2)相同时间内图中C点的叶肉细胞中C的含量与B点相比(填“较高”“相同”或“较低”)。在N点时,卵形叶和锯齿叶中有机物合成速率较大的是,判断的依据是

。

(3)研究表明,氯化钙与植物激素X都能提高胡杨在干旱条件下的净光合速率,混合使用效果会更好。请简要写出实验设计思路进行验证。答案(1)NADPH和ATP“气孔振荡”既能降低蒸腾作用,又能保障CO2供应,使光合作用正常进行(2)较高卵形叶卵形叶和锯齿叶光合作用中CO2吸收量的差值(PM)大于CO2释放量的差值(DI)(3)选取生长状况良好、植株大小一致的胡杨树苗若干均分为四组,在干旱条件下分别用清水、氯化钙溶液、植物激素X溶液、氯化钙和植物激素X混合液处理,培养一段时间测定各组的净光合作用速率,比较分析得出结论。6.(2022山东潍坊二模)温室效应引起的气候变化对植物的生长发育会产生显著影响。研究人员以大豆、花生和棉花为实验材料,分