2024届高考 二轮复习 光合作用 作业（北京版）

专题6光合作用考点1光合作用的原理及应用1.(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D2.(2018北京理综,3,6分)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中()A.需要ATP提供能量B.DCIP被氧化C.不需要光合色素参与D.会产生氧气答案D3.(2016北京理综,5,6分)在正常与遮光条件下向不同发育时期的豌豆植株供应14CO2,48h后测定植株营养器官和生殖器官中14C的量。两类器官各自所含14C量占植株14C总量的比例如图所示。与本实验相关的错误叙述是()A.14CO2进入叶肉细胞的叶绿体基质后被转化为光合产物B.生殖器官发育早期,光合产物大部分被分配到营养器官C.遮光70%条件下,分配到生殖器官和营养器官中的光合产物量始终接近D.实验研究了光强对不同发育期植株中光合产物在两类器官间分配的影响答案C4.(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D5.(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D6.(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D7.(2020江苏,6,2分)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述错误的是()A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散答案B8.(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、C9.(2019北京理综,31,16分)光合作用是地球上最重要的化学反应,发生在高等植物、藻类和光合细菌中。(1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的。在碳(暗)反应中,RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合,生成2分子C3。影响该反应的外部因素,除光照条件外还包括(写出两个);内部因素包括(写出两个)。

(2)R酶由8个大亚基蛋白(L)和8个小亚基蛋白(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成,S由细胞核基因编码并在中由核糖体合成后进入叶绿体,在叶绿体的中与L组装成有功能的酶。

(3)研究发现,原核生物蓝藻(蓝细菌,下同)R酶的活性高于高等植物。有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物,以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中,同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明,转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测?请说明理由。②基于上述实验,下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括。

a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质b.蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定c.蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成d.在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同答案(1)光能温度、CO2浓度R酶活性、R酶含量、C5含量、pH(其中两个)(2)细胞质基质(3)①不能。转入蓝藻(蓝细菌,下同)S、L基因的同时没有去除甲的S基因,无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因表达产物的可能性。②a、b、c10.(2023全国甲,29,10分)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料,若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,可以采用的方法是(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在上,其中类胡萝卜素主要吸收(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。

(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下该悬浮液中不能产生糖,原因是

。

(3)叶片进行光合作用时,叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在,简要写出实验思路和预期结果。答案(1)差速离心法类囊体薄膜蓝紫光(2)黑暗条件下不能进行光反应,不能生成ATP和NADPH,因此不能还原C3,不能生成糖类(3)实验思路:将叶绿体用无水乙醇脱色,用适量碘液处理,观察叶绿体的颜色变化。预期结果:叶绿体变蓝色。11.(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12.(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。13.(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(1)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.(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)C3(3-磷酸甘油酸)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15.(2023广东,18,13分)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见表和图1。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)水稻材料叶绿素(mg/g)类胡萝卜素(mg/g)类胡萝卜素/叶绿素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27图1分析图表,回答下列问题:(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和,叶片主要吸收可见光中的光。

(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得yglWT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和。

(3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体,是其高产的原因之一。

(4)试分析在0~50μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在图2给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图1a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题

。

答案(1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高红光和蓝紫(2)高于呼吸速率较高(3)在强光下光能利用率更高(4)为什么ygl在高光照强度下的光合速率比WT高,而在低光照强度下ygl的光合速率比WT低16.(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。图1图2图3【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)高浓度臭氧处理甲植物的时间越短,对甲植物光合作用的影响越小(3)实验组的净光合速率均明显小于对照组长时间高浓度O3对不同种类植物光合作用产生的抑制效果不同(4)A基因过量表达的乙植物的净光合速率与A基因表达量下降的乙植物的净光合速率相同17.(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18.(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)基质光照停止,产生的ATP、\[H\](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)低喷施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(3)100~300考点2光合作用与细胞呼吸1.(2023北京,3,2分)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是()A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大答案C2.(2021北京,3,2分)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是()A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近B.35℃时两组植株的真正(总)光合速率相等C.50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能D.HT植株表现出对高温环境的适应性答案B3.(2017北京理综,2,6分)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理解错误的是()A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高B.净光合作用的最适温度约为25℃C.在0~25℃范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大D.适合该植物生长的温度范围是10~50℃答案D4.(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A5.(2021湖南,7,2分)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是()A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度答案A一、选择题1.(2023东城期末,3)羊草属禾本科植物,据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定,结果如图。据图分析错误的是()A.8~18h两种羊草始终处于有机物的积累状态B.10~12h两种羊草净光合速率下降可能是气孔关闭影响暗反应过程C.14~16h两种羊草净光合速率逐渐升高是光照强度逐渐增强所致D.灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关答案C2.(2023丰台一模,3)科学家利用细菌视紫红质和ATP合酶等构建了一种简单的人工光合细胞,模式图如下图。它可以产生ATP,为细胞代谢提供能量。关于该细胞的叙述,不正确的是()A.人工光合细胞器膜类似于叶绿体类囊体膜,能够实现能量转换B.H+从人工光合细胞器进入细胞质的运输方式属于主动运输C.人工光合细胞合成新的细菌视紫红质和ATP合成酶消耗ATPD.人工光合细胞器与植物细胞的叶绿体结构和功能不完全相同答案B3.(2023通州期末,4)下图为高等植物叶绿体部分结构示意图,PSⅡ和PSⅠ系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物,下列相关说法错误的是()A.PSⅡ和PSⅠ系统分布在高等植物叶绿体内膜上B.H+向膜外转运过程释放的能量为合成ATP供能C.PSⅡ和PSⅠ系统中的光合色素属于脂溶性物质D.如果e-和H+不能正常传递给NADP+,暗反应的速率会下降答案A4.(2022海淀一模,3)开发生物燃料替代化石燃料,可实现节能减排。下图为生物燃料生产装置示意图,据图推测合理的是()A.光照时,微藻产生ADP和NADP+供给暗反应B.图中①为CO2,外源添加可增加产物生成量C.图中②为暗反应阶段产生的酒精等有机物质D.该体系产油量的高低不受温度和pH等影响答案B5.(2023西城期末,3)西洋参易受干旱胁迫而影响生长。检测西洋参在重度干旱条件下光合作用的相关指标,结果如图所示。下列叙述正确的是()A.CO2的固定速率随着干旱时间的延长而上升B.干旱既影响光反应又影响暗反应C.胞间CO2浓度仅受气孔导度影响D.降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境答案B6.(2023东城二模,3)科研人员研究不同光照条件对柑橘生长的影响,部分检测结果见下表。据此无法推断的是()光照强度叶色平均叶面积(cm2)净光合速率(μmolCO2·m-2·s-1)强浅绿13.64.33中绿20.34.17弱深绿28.43.87A.三种光照条件下柑橘叶片均能将光能转化为NADPH和ATP中的化学能B.与强光条件相比,弱光下柑橘叶片叶绿素含量虽高但CO2吸收速率较低C.随光照强度减弱,平均叶面积增大可体现出柑橘对不同光照条件的适应D.光照强度增强主要提高了柑橘叶片的真光合速率并降低了呼吸速率答案D7.(2022朝阳二模,4)将小球藻放在密封玻璃瓶内,实验在保持适宜温度的暗室中进行,第5分钟时给予光照,第20分钟时补充NaHCO3,实验结果如图。下列叙述错误的是()A.0~5分钟,小球藻有氧呼吸导致氧气减少B.7分钟左右,小球藻开始向玻璃瓶中释放氧气C.15分钟左右,CO2含量是光合作用的主要限制因素D.5~30分钟,O2量逐渐增加但瓶内的气压不变答案B8.(2022东城期末,4)如图显示在环境CO2浓度和高CO2浓度条件下,温度对两种植物CO2吸收速率的影响,有关曲线的分析正确的是()A.高CO2浓度条件下,叶片温度在45℃时两种植物总光合速率最高B.环境CO2浓度条件下,40℃时限制两种植物光合作用速率的主要因素相同C.自然条件下,与植物b相比,植物a更适合生活在高温环境中D.植物b的光合作用相关酶活性在38℃左右最高答案C9.(2021东城一模,4)如图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。相关叙述正确的是()A.若在t1前补充CO2,则暗反应速率将显著提高B.t1→t2,光反应速率显著提高而暗反应速率不变C.t3→t4,叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高D.t4后短暂时间内,叶绿体中C3/C5的值下降答案C10.(2023延庆一模,3)研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下,分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法不正确的是()A.限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度B.光照强度为b时,甲、乙总光合作用强度相等C.光照强度为a时,甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等D.光照强度为c时,甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关答案B11.(2023朝阳一模,5)光呼吸是植物利用光能,吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)导入水稻叶绿体,创造了一条新的光呼吸代谢支路(GCGT支路),如图虚线所示。据图分析,下列推测错误的是()A.光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上B.光呼吸可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环C.GCGT支路有利于减少H2O2对叶绿体的损害D.GCGT支路可以降低光呼吸从而提高光合效率答案A二、非选择题12.(2023海淀一模,16)自然界中的光强常在短时间内剧烈变化,影响植物的光合作用效率。科研人员对拟南芥的叶绿体响应光强变化的机理进行了探究。(1)类囊体膜上的蛋白复合物PSⅡ催化水在光下分解,变化的光强会影响这一过程,从而影响光反应产生,最终影响暗反应过程有机物的合成。

(2)PSⅡ复合物的主要部分延伸到类囊体腔中,科研人员推测类囊体腔中的蛋白参与PSⅡ的组装。为此,利用农杆菌转化拟南芥,由于农杆菌的会随机整合到拟南芥的核基因组中,因而可得到类囊体腔内蛋白基因发生突变的突变体。

(3)科研人员在所得突变体中观察到B基因突变体无法编码类囊体腔内的蛋白B,该突变体表现为缺乏PSⅡ复合物。科研人员进行实验,处理及结果如图1。实验

结果a组b组c组d组B基因突变体+++++++++++野生型++++++++++++++++++++

注:“+”数量多代表生长状况好图1①据图分析,本实验的自变量是。

②依据实验结果推测,PSⅡ复合物的功能是对变化光强的适应。

(4)进一步将b组植株的叶肉细胞置于电镜下观察,结果如图2。图2基于本实验结果推断,B基因参与PSⅡ复合物的组装,PSⅡ复合物帮助植物适应变化的光强。请对观察结果能否证实该推断作出判断,并阐明理由。答案(1)ATP和NADPH(2)T-DNA(3)①变化的光强、光强变化的规律性、是否缺乏PSⅡ复合物②提高植物(4)不能证实。观察结果为,与野生型相比较,B基因突变体的淀粉颗粒明显小而少;无法证实B蛋白参与PSⅡ复合物的组装,但支持PSⅡ复合物帮助适应变化的光强。13.(2022海淀二模,16)科研人员对绿色植物光暗转换中的适应机制开展下列研究。(1)科研人员测定绿色植物由暗到亮过程中CO2吸收速率的变化,结果如图1。图1①结果显示,未开始光照时,CO2吸收速率低于0,这是由于植物细胞进行释放CO2。0.5min后,CO2吸收速率才迅速升高,说明此时光合作用过程的反应才被激活。

②光照后,绿色植物光合作用中的能量变化为:光能→。

(2)科研人员进一步检测了上述时间段中光反应相对速率和热能散失比例(是指叶绿体中,以热能形式散失的能量占光反应捕获光能的比例),结果如图2。图2①图2中两条曲线变化趋势的差异为:;0.5~2min,与之前的变化相反。

②结合图1及光合作用过程推测,0~0.5min,光反应速率变化的原因是。

(3)请从物质与能量、结构与功能的角度分析,0~2min,图2中热能散失比例变化的生物学意义:。

答案(1)①细胞呼吸/有氧呼吸暗②NADPH和ATP中的化学能→糖类等有机物中的化学能(2)①0~0.5min,光反应速率下降,热能散失比例上升②暗反应未被激活,光反应产生的NADPH和ATP积累导致光反应被抑制(3)0~0.5min(暗反应未启动时),吸收的光能未被利用,以热能形式散失,可保护光合色素、相关蛋白和叶绿体结构等免受(光)损伤;0.5~2min(暗反应启动后),能量以热能形式散失比例减少,吸收的光能可有效转化为化学能14.(2022丰台一模,19)学习以下材料,回答(1)~(4)题。光合作用的趋同进化不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在生命进化的过程中,趋同进化几乎无处不在,如水生动物的体型、飞行动物的翅膀、景天科植物的肉质茎叶、花朵的颜色和气味等。在大多数植物的光合作用中,大气CO2直接被卡尔文循环中的酶Rubisco固定。然而,Rubisco对CO2和O2都有亲和性,当Rubisco结合O2而不是CO2时,就会发生光呼吸作用,导致能量消耗。为了避免这个问题,陆生植物已经进化出了多种碳浓缩机制,比如C4光合作用和景天酸代谢(CAM),可以在Rubisco固定CO2之前在细胞内浓缩CO2,从而使光合作用更加高效。很多生活在炎热和干燥环境中的植物都会使用其中一种碳浓缩机制。两种碳浓缩机制都使用相同的酶,要求把大气CO2的捕获和固定分开,但是分开的方式又有着本质的不同。大部分C4植物是在叶肉细胞和维管束鞘细胞中分别进行CO2的捕获和固定的。反应空间的分离导致维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞中的多了10倍,从而确保在CO2受限的条件下可进行高效的碳固定。C4植物通常生长在强光环境中,光合作用速率在所有植物中较高,如玉米、甘蔗等。在CAM植物中,碳捕获和固定的反应在时间上是分离的。首先,在晚上(此时蒸腾速率低)捕获CO2,然后转变成苹果酸存储在液泡中。到了白天,气孔关闭,苹果酸脱羧,使得叶绿体中Rubisco周围CO2浓度升高。大量苹果酸的存储需要更大的液泡和细胞,因此CAM植物一般拥有肉质的茎叶。利用细胞和时间的差异来区分碳浓缩机制的生化过程是复杂的,基因组时代的来临促进了对这些复杂性状的新一轮遗传学研究,为了解光合作用的进化提供更精确的证据。(1)植物光合作用的光反应产物转移至(场所)参与暗反应。不同植物碳浓缩机制的差异是长期自然选择形成的对环境的结果。

(2)概括植物捕获和固定大气CO2的方式:①