2025版高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第4讲影响光合作用的环境因素及其应用课件

第4讲影响光合作用的环境因素及其应用考情研读·备考定位课标要求核心素养探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响；关注光合作用与农业生产及生活的联系。1．通过分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的生命观念。(生命观念)2．分析影响光合作用因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。(科学思维)3．通过探究环境因素对光合作用速率影响实验，培养学生实验设计和分析能力。(科学探究)4．应用影响光合作用的环境因素知识，指导农业生产。(社会责任)考点一探究环境因素对光合作用强度的影响必备知识·夯实基础知|识|巩|固1．实验原理(1)利用抽气法排出叶片细胞间隙中的______，使其沉入水中。(2)通过___________________________控制光照强度。(3)光合作用的过程中产生_____的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片________。因此可依据一定时间内______________________，来比较光合作用强度。气体LED台灯与烧杯之间的距离O2上浮小圆形叶片上浮的数量2．实验流程3．实验结论在_______________范围内，光合作用强度随光照强度的增强而______。一定光照强度增强思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)在探究光照强度对光合作用强度的影响中，增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。(

)(2)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。(

)(3)实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。(

)×√×延|伸|探|究1．在教材“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验中，叶片上浮的原因是什么？提示：叶片光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，会释放O2，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。2．在“探究光照强度对光合作用强度的影响实验”中，若改用普通灯泡(钨丝)作为光源，应注意什么，怎样改进？提示：若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，应在灯泡和烧杯之间加一玻璃水柱进行隔温处理。剖析难点·考点突破精|准|命|题考向结合光合作用影响因素的实验，考查科学探究能力(2024·山西太原一中调研)如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是(

)例CA．NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2B．单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多C．氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量D．拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点解析：

氧气传感器测到的O2量是金鱼藻净光合作用产生的O2量，即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值，C错误。〔变式训练〕某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以LED灯作为光源，移动LED灯调节其与大试管的距离，分别在10℃、20℃和30℃下进行实验，观察并记录单位时间内不同距离下枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是(

)A．该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响B．A点和C点的限制因素分别为温度和光照强度C．B点条件下伊乐藻能进行光合作用D．若在缺镁的培养液中进行此实验，则B点向右移动D解析：若培养液中缺镁，叶绿素合成受阻，光合速率减弱，而呼吸速率不变，需要增大光照强度来增大光合速率，使光合速率等于呼吸速率，即B点向左移动，D错误。考点二影响光合作用的因素及应用必备知识·夯实基础知|识|巩|固1．内部因素(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶2．外部因素(1)CO2浓度(2)光照强度(3)温度(4)水分和矿质元素思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光反应。(

)(2)延长光照时间能提高光合作用强度。(

)(3)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。(

)(4)白天与夜间适当提高温度，有利于增加大棚蔬菜的产量。(

)(5)适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度。(

)(6)作物合理间作套种，可充分利用光能。(

)√×××√√延|伸|探|究农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的光合作用等生理活动，也可以影响环境。如中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施。轮作是指在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式。间作套种是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式。1．中耕松土能促进植物生长的原因是什么？提示：(1)减少杂草与农作物对水分、矿质元素和光的竞争。(2)增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸，进而促进根细胞对无机盐的吸收。2．缺磷影响光合作用的原因是什么？提示：缺磷植株照光后叶片中ATP和NADPH的含量明显下降，暗反应速率随之降低，从而使光合作用受到影响。3．轮作的好处有哪些？提示：防止土壤养分失衡。4．玉米和大豆的根系深浅不同，植株高矮不同。玉米间作套种大豆可充分利用哪些资源提高农作物产量？提示：不同层次土壤内的水分、养分(无机盐)、光能、空间等。剖析难点·考点突破重|难|精|讲光合作用曲线中的“关键点”移动(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。

B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(光照强度)左移右移适当减小CO2浓度(光照强度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移考向一结合光合作用影响因素，考查科学思维(2024·广东深圳调研)甲、乙两种植物在不同光照强度下的O2释放量(吸收量)如下图所示，下列有关叙述错误的是(

)A．与甲植物相比，乙植物更适合在林下生长B．与B点相比，A点时叶绿体产生O2的速率较小C．与B点相比，D点时叶绿体中C3的消耗量增加D．C点时，甲、乙两植物的实际光合作用强度相同精|准|命|题例1D解析：据图可知，乙植物的光补偿点和光饱和点都低于甲植物，因此乙植物更适合在光照弱的林下生长，A正确；A点和B点分别是乙植物和甲植物的光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率，由于乙的呼吸速率小于甲，所以乙植物在A点时的光合速率小于甲植物在B点时的光合速率，即A点时叶绿体产生O2的速率比B点小，B正确；与B点相比，D点的光照强度大，光反应产生的NADPH和ATP多，暗反应还原C3的速率快，C3的消耗量增加，C正确；C点时，甲、乙两植物的净光合速率相同，但由于呼吸速率不同，所以甲、乙两植物的实际光合速率不同，D错误。〔变式训练1〕

(2024·山东淄博调研)如图甲表示水稻叶肉细胞在光照强度分别为0、4、8、12klx时，单位时间释放的气体总量的变化，图乙表示用水稻叶片实验时光合速率与光照强度的关系。下列有关叙述正确的是(

)DA．图甲中，光照强度为8klx时，细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率B．图乙中，限制E、F、G点叶片光合速率的主要环境因素为光照强度C．图乙中，如果增大CO2浓度，曲线和X轴的交点F点可能向右移动D．图甲中，光照强度为12klx时，单位时间内叶肉细胞固定了12个单位的CO2解析：图甲中，光照强度为8klx时，氧气释放量大于0，说明净光合量大于0，细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，A错误；图乙中，限制E、F点叶片光合作用速率的主要环境因素为光照强度，G点达到光饱和点，光照强度不再是限制因素，B错误；图乙中，F点为光补偿点，增大CO2浓度，光合作用可能会增大，曲线与横轴交点将左移，C错误；图甲中，光照强度为12klx时，单位时间内叶肉细胞吸收了8个单位的CO2，因光照强度为0时呼吸作用产生了4个单位的CO2，则光照强度为12klx时，一共固定了8＋4＝12个单位的CO2，D正确。考向二围绕光合作用在农业生产中的应用，考查生命观念和科学思维(2024·江苏南京调研)下列关于生物学原理在农业生产上的应用，叙述错误的是(

)A．“一次施肥不能太多”，避免土壤溶液浓度过高，引起烧苗现象B．“低温、干燥、无氧储存种子”，更能降低细胞呼吸，减少有机物的消耗C．“正其行，通其风”能为植物提供更多的CO2以提高光合作用效率D．“轮作”是利用了不同作物根系对矿物营养元素吸收的差异，从而避免了土壤肥力下降例2B解析：一次施肥太多，会导致土壤溶液浓度过高，导致细胞失水，即烧苗现象，A正确；储存种子需要在低温、干燥、低氧的环境中，B错误；“正其行，通其风”，保证空气流通，能为植物提供更多的CO2提高光合作用效率，C正确；“轮作”，即交替种植不同的作物，可以利用不同作物根系对矿质营养元素吸收的差异性，避免土壤肥力下降，D正确。〔变式训练2〕

(2022·浙江6月卷)通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。处理指标光饱和点(klx)光补偿点(lx)低于5klx光合曲线的斜率(mgCO2·dm－2·hr－1·klx－1)叶绿素含量(mg·dm－2)单株光合产量(g干重)单株叶光合产量(g干重)单株果实光合产量(g干重)不遮阴405501.222.0918.923.258.25遮阴2小时355151.232.6618.843.058.21遮阴4小时305001.463.0316.643.056.13注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光照强度。光合曲线指光照强度与光合速率关系的曲线。回答下列问题：(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加_____________，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光照强度下也能达到最大的____________；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低____________，使其在较低的光照强度下就开始了有机物的积累。根据表中___________________________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。叶绿素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲线的斜率(2)植物的光合产物主要以______形式提供给各器官。根据相关指标的分析，可知较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至___中。(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均______。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为___(A．<2小时B．2小时

C．4小时D．>4小时)，才能获得较高的花生产量。蔗糖叶下降A解析：(1)从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于0的积累效果。低于5klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率高。(2)植物的光合产物主要是以有机物(蔗糖)形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长(4小时)遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。(3)与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。考点三光合作用与细胞呼吸的关系必备知识·夯实基础知|识|巩|固1．光合作用与细胞呼吸的物质转化过程(1)填写相关物质名称：a.叶绿体中的色素，B.O2，c._________，D.ADP，e.NADPH，f._______，g.CO2，h.______。ATPC5C3(2)生理过程及场所序号①②③④⑤生理过程_________暗反应有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段场所叶绿体类囊体薄膜____________________________________线粒体基质__________________光反应叶绿体基质细胞质基质线粒体内膜(3)完善光合作用与细胞呼吸的物质联系2．光合作用与细胞呼吸的能量转化3．光合作用、细胞呼吸的“三率”图示模型(1)“三率”的表示方法①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内____释放量或___吸收量，即图1中___点。②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2__________、CO2_________或有机物________，即图1中的_____段对应的CO2量，也称为表观光合速率。③总(实际)光合速率＝______________＋____________，即图1中的______段对应的CO2总量。CO2O2A释放量吸收量积累量C′C净光合速率呼吸速率AD(2)图2中曲线Ⅰ表示____________，曲线Ⅲ表示_________，曲线Ⅱ表示____________。交点D对应点E，此时净光合量为___，___点时植物生长最快。(3)图3中曲线c表示___________，d表示_________，c＋d表示_______________。在G点时，总光合速率是呼吸速率的___倍。(4)图1中B点对整个植株而言，光合速率___呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率___呼吸速率。(填“>”“＝”或“<”)总光合量呼吸量净光合量0B净光合速率呼吸速率总光合速率2＝>思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)光合作用过程中产生的NADPH可用于有氧呼吸的第三阶段。(

)(2)叶绿体产生的O2可进入线粒体被直接利用，线粒体产生的H2O可进入叶绿体被直接利用。(

)(3)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原，植物体的净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。(

)×√√2．请以真核细胞为例，说明叶绿体和线粒体中H2O产生与消耗的场所。提示：叶绿体：在叶绿体类囊体薄膜上消耗H2O，在叶绿体基质中产生H2O；线粒体：在线粒体基质中(第二阶段)消耗H2O，在线粒体内膜上(第三阶段)产生H2O。剖析难点·考点突破重|难|精|讲1．归纳光合作用与有氧呼吸中NADPH、NADH、ATP的来源与去路2．真正光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(1)判定方法(2)相关计算①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量。③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。3．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析4．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析提醒：分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。考向一光合作用与细胞呼吸过程、物质、能量的关系(2024·佛山顺德区二检)在光照等条件下，番茄叶肉细胞进行光合作用与有氧呼吸以及细胞内外交换的示意图如下(1～7表示结构，a～h表示物质的移动情况)，有关说法错误的是(

)A．线粒体中2处释放的能量远远多于3处B．叶绿体内会发生光能转变为化学能的过程C．物质A进入线粒体后彻底分解需要水的参与D．a、b、e、f的量均为0时对应的光照强度为番茄植株的光补偿点精|准|命|题例1D解析：分析题图可知，2代表线粒体内膜，发生有氧呼吸第三阶段的反应，3代表线粒体基质，发生有氧呼吸第二阶段的反应，有氧呼吸第三阶段产生的能量远远多于有氧呼吸第二阶段，即2处释放的能量远远多于3处，A正确；叶绿体是光合作用的场所，光反应阶段光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能，在暗反应阶段ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能，B正确；分析题图可知，物质A是丙酮酸，其在线粒体基质中和水在酶的催化下生成[H]和CO2，产生少量的能量，C正确；分析题图可知，a表示叶肉细胞向细胞外释放CO2，b表示叶肉细胞从细胞外吸收CO2，e表示叶肉细胞向细胞外释放O2，f表示叶肉细胞从细胞外吸收O2，a、b、e、f的量均为0时，番茄叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，此时对应的光照强度为番茄叶肉细胞的光补偿点，但番茄植株的根尖等细胞进行呼吸作用而不进行光合作用，故番茄植株的光合速率小于呼吸速率，即此时对应的光照强度不是番茄植株的光补偿点，D错误。B考向二光合速率与呼吸速率(2024·北京师范大学附中高三月考改编)利用水稻品种“两优培九”，研究其叶片净光合速率与叶温的变化关系，结果如下图。以下叙述正确的是(

)A．实验需要控制相同且适宜的呼吸强度B．真光合速率最适温度出现在33℃左右C．15℃时此植物的ATP仅来自细胞呼吸D．曲线下降可能因为呼吸速率增加更多例2D解析：该实验的自变量是温度，而温度会影响呼吸作用强度，A错误；图示只能说明净光合速率的最适宜温度出现在33℃左右，而呼吸速率的情况不清楚，因此无法判断真光合速率的最适温度，B错误；据图分析，15℃时此植物的净光合速率大于0，说明其可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此产生ATP的过程有光合作用和呼吸作用，C错误；曲线下降是因为实际光合速率与呼吸速率之间的差值变小，可能因为呼吸速率增加更多，D正确。〔变式训练2〕在一定光照下，测定植物甲、乙在不同CO2浓度下的光合速率，结果如图所示。请据图回答问题：(1)CO2浓度为q时，限制植物甲、乙光合速率的环境因素分别是__________、____________。CO2浓度光照强度(2)已知植物甲呼吸作用的最适温度比光合作用的高，若图中曲线是在光合作用的最适温度下测定的，适当提高环境温度，q点将向___移动。(3)若将植物甲、乙同时种植在同一个透明的密闭环境中，在适宜光照下，一段时间后，植物___可能无法正常生长，原因是___________________________________________________________________________________________________。(4)CO2浓度为r时，植物甲的总光合速率______(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的总光合速率；当CO2浓度为q时，植物乙与植物甲固定的CO2量的差值为___________。右甲随着时间的延长，环境中CO2浓度不断下降，在低CO2浓度下，植物甲的净光合速率可能小于0，无法正常生长大于b＋c－d解析：(1)由题干可知，图中结果是在一定光照下测得的。据图可知CO2浓度为q时，甲植物光合速率未到达饱和，所以限制植物甲光合速率的环境因素是CO2浓度；乙植物光合速率达到饱和，所以此时限制植物乙光合速率的环境因素是光照强度。(2)若图中曲线是在光合作用的最适温度下测得，提高环境温度，植物甲的光合速率会下降，呼吸速率会增大，只有在更高的CO2浓度下，植物甲的光合速率才能与呼吸速率相等，q点将右移。(4)当CO2浓度为0时，纵坐标所示数值表示呼吸速率，当CO2浓度大于0时，纵坐标所示数值表示净光合速率，而净光合速率＝总光合速率－呼吸速率。据此分析可知：当CO2浓度为r时，植物甲、植物乙的净光合速率均等于b，但植物甲的呼吸速率(d)大于植物乙的呼吸速率(c)，所以植物甲的总光合速率大于植物乙的总光合速率。当CO2浓度为q时，植物甲的净光合速率为0，植物乙的净光合速率为b，此时植物乙与植物甲固定的CO2量(总光合速率)的差值＝b＋c－d。素养提升·强化思维构|建|网|络|情境试题规范作答|阅读下列材料，回答下列问题：人工光合系统中国科学家创制了一条利用CO2、水和阳光合成淀粉的人工路线，在实验室首次实现了从CO2到淀粉的全合成，科学家认为，不依赖植物光合作用，设计人工光合系统固定CO2，合成淀粉①，有望成为影响世界的重大颠覆性技术之一。(1)绿色植物光合作用过程中光反应②的产物为_________________。(2)与植物光合作用淀粉积累量相等的情况下，该路线消耗的CO2量要______(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是____________________________。(3)从生态角度考虑，相比植物光合作用，利用人工合成路线得到淀粉的优势有______________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出1条即可)。O2、NADPH、ATP低于该路线没有呼吸作用消耗糖类直接人工合成淀粉，不受环境的限制(或节约耕地和淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响；或提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展等)【解题策略】真|题|再|现1．(2023·山西卷)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A解析：措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A正确；措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利用率，促进光合作用，B错误；措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C错误；措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D错误。故选A。2．(2023·湖北卷)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(

)A．呼吸作用变强，消耗大量养分B．光合作用强度减弱，有机物合成减少C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少D解析：高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。故选D。3．(2023·湖北卷)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(

)A．叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强B．Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱C．弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获D．PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2C解析：叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSIⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确；Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确；弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误；PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水，水的光解产生H＋、电子和O2，D正确。故选C。4．(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(

)A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率D解析：初期容器内CO2浓度较大，光合作用速率强于呼吸作用速率，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度下降，O2浓度上升，A错误；根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2浓度下降，所以说明植物光合作用速率大于呼吸作用速率，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用速率与呼吸作用速率相等，容器中气体趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。5．(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(

)A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短B解析：本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最低，C错误；若在4℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。6．(2021·广东卷)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(

)DA．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解析：由图a可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点，t1比t2具有更低的光补偿点，A、B正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，而是和叶绿体的位置及分布有关，C正确；三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光饱和点，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变化，D错误。7．(2023·北京卷)学习以下材料，回答下面问题。调控植物细胞活性氧产生机制的新发现，能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。我国科学家发现一个拟南芥突变体m(M基因突变为m基因)，在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物Ⅰ(催化有氧呼吸第三阶段的酶)等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径(如图)：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH([H])和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸—B酸循环途径。对A酸—B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。(1)叶绿体通过______作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分_________。(2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：________________________________________________________________________，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。光合脂肪酸长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸(3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：____________。①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株②④①③(4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明____________________________________________________________________________________________________________________________。

叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A酸—B酸的稳态与平衡解析：(1)叶绿体通过光合作用将CO2转化为糖。由于M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。(2)据图可知，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：长时间光照促进叶绿体产生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸转化为A酸，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。(3)为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员②以诱变剂处理突变体m，④筛选不表现细胞凋亡(不出现叶片黄斑)，但仍保留m基因的突变株(叶绿体中脂肪酸含量减低)，通过分析细胞中各种物质含量变化①确定相应蛋白的细胞定位和功能，进而③鉴定相关基因，正确顺序为②④①③。(4)结合题意和图文，叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要，叶绿体和线粒体协调配合，维持细胞的稳态与平衡：叶绿体产生的A酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体代谢产生的B酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持A酸—B酸的稳态与平衡。8．(2023·山东卷)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____________________________________________________________________。光、H蛋白CO2浓度、温度不能突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复(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_________________________________________________________________________________。少突变体NPQ高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多解析：(1)据题意拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、H蛋白；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。(2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ/相对值较大，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。9．(2023·湖南卷)下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(K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－磷酸甘油醛蔗糖维管组织高于高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸(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)。

酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同解析：(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3－磷酸甘油酸，然后直接被还原成3－磷酸甘油醛。3－磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在细胞质基质被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织进行的。(2)干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。10．(2022·湖北卷)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内，随光照强度的增加，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________________________________________________________。增大高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小(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。实验组的净光合速率均明显小于对照组长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同解析：(1)限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，图1中，在高浓度O3处理期间，当光照强度增大到一定程度时，净光合速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会增大。(2)据图可见，用某一高浓度O3连续处理甲植物不同时间，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，表明高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小。(3)据图3可见，O3处理75天后，曲线3净光合速率小于曲线1、曲线4净光合速率小于曲线2，即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；曲线4净光合速率比曲线3下降更大，即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物，表明长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。(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，自变量是A基因功能，因此可以使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天，比较A基因过量表达与表达量下降时的净光合速率，若两种条件下乙植物的净光合速率相同，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。11．(2022·广东卷)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量____，原因可能是_________________________________。(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________________，因而生长更快。高遮阴条件下植物合成较多的叶绿素糖类等有机物(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：实验材料：选择前期__________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以______为对照，并保证除____________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________________________________________。光照条件A组遮阴比例探究能提高作物产量的具体的最适遮阴比例是多少解析：(1)分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2mg·dm－2，C组叶绿素含量为4.7mg·dm－2，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)比较图b中B1叶绿素含量为5.3mg·dm－2，B2组的叶绿素含量为3.9mg·dm－2，A组叶绿素含量为4.2mg·dm－2；B1净光合速率为20.5μmolCO2·m－2·s－1，B2组的净光合速率为7.0μmolCO2·m－2·s－1，A组净光合速率为11．8μmolCO2·m－2·s－1，可推测B组的玉米植株叶绿素平均含量为(5.3＋3.9)/2＝4.6mg·dm－2，净光合速率为(20.5＋7.0)/2＝13.75μmolCO2·m－2·s－1，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮阴比例，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果B组遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具体的最适遮阴比例是多少。12．(2022·山东卷)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。分组处理甲清水乙BR丙BR＋L(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_____________________________________________________________。蓝紫色五碳化合物供应不足CO2供应不足强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强(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。减弱促进光反应关键蛋白的合成解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a