2025浙科版新教材生物学高考第一轮基础练--热点练2　新情境下光合作用相关知识的综合应用（含解析）

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2025浙科版新教材生物学高考第一轮
热点练(二) 　新情境下光合作用相关知识的综合应用
1.为探究干旱胁迫对某植物的影响,研究人员设置了对照(CK)、轻度干旱(T1)、中度干旱(T2)、重度干旱(T3)四个组别,研究不同程度干旱胁迫下该植物的光合作用和其他生理特性,实验结果如下表。
组 别 最大净光 叶绿
CK 9.2 44.4 1 288.9 2.4 20.1
T1 7.5 48.1 1 276.7 2.0 24.9
T2 4.0 58.2 1 166.0 1.6 22.2
T3 1.7 74.5 1 088.8 1.0 14.2
注:光补偿点指光合速率等于呼吸速率时的光强度。
回答下列问题。
(1)叶绿素分布在叶绿体的　　　　上,主要吸收的光是　　　　　　。由表可知,随着干旱胁迫程度的增加,植株叶片中叶绿素含量呈现出　　　　　　　　　　的趋势,推测轻度和中度干旱胁迫可以　　　　　　　,以维持一定的光合速率,抵抗胁迫带来的影响。此外,植株还通过　　　　　抵御干旱胁迫。
(2)轻度干旱胁迫下,光饱和点时植物的真正光合速率是　　　　　　μmolCO2·m-2·s-1。四个组别中,对弱光和强光环境的适应性最弱的是　　　　,依据是　　　　　　　　。
(3)研究发现,随着干旱胁迫程度的增加,植株中的可溶性糖和可溶性蛋白含量均逐渐增加,这对植物抵御干旱胁迫的意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(2024浙南名校联盟第一次联考)为研究低温对番茄的光合作用的影响,科研人员在其他条件适宜的环境中用6 ℃低温对生长期的番茄进行处理。同时以最适温度(25 ℃)作为对照,测定叶片的相关指标(光能转换效率与Rubisco酶活性,后者能催化CO2和五碳糖反应),结果如图所示。
回答下列问题。
(1)番茄果实发育及成熟过程中,果皮的颜色由绿色渐变为红色,该过程果实所需的有机物来自　　　　(填部位)的光合作用。果皮中的红色光合色素主要吸收　　　　　光。欲将红色的果皮脱色,常使用的试剂是　　　　　　　。
(2)光反应中的光能转化效率可通过检测叶绿体中　　　　　的含量来判定,这些物质将参与碳反应的　　　　　过程。
(3)本研究中的Rubisco酶活性是以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　为检测指标的,该酶发挥作用的场所是　　　　　。该酶活性的下降导致光能的转化效率下降,可能的原因是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)把实验组温度从6 ℃升高到25 ℃,发现光合作用强度远低于对照组的数据,推测可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.(2024浙江金华十校一模)生菜营养丰富,是很常见的食用蔬菜,生菜适于大城市设施农业水培种植。某农业研究基地对生菜的光合特性进行了如下研究。取长势相同的5组盆栽生菜,编号A~E,每组15株,并对光源进行不同层数白纱布遮挡,A至E的遮光率分别为0%、32.4%、54.1%、64.4%、84.2%,其他条件相同且适宜,培养一段时间后,进行多项指标的检测。请回答下列问题。
(1)生菜的实际光合作用强度可用　　　　　　　　　　　　　　　　　表示。
(2)每组选取5株生菜的基部功能叶片(已成熟且未衰老),测得的各组净光合速率(Pn)如下图所示。结果显示,随着光强度的降低,Pn值呈　　　　　　趋势,E组生菜叶片的光合作用强度　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)细胞呼吸强度。已知E组生菜不能正常生长,结合题中信息分析其原因是　 　　　　　　　　　　。
(3)已知遮光处理会导致以蓝紫光为主的短波长光比例增加,叶绿素b对短波长光的吸收峰值高于叶绿素a。另取每组5株生菜的基部功能叶片,提取绿叶中的色素并进行含量的检测。提取色素的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。结合表中检测结果分析,在遮光培养的过程中,生菜会　　　　　　　　　　　　　　　　来提高捕获光能的能力,以适应弱光环境。
组别 叶绿素a含量/(mg·g-1)　 叶绿素b含量/(mg·g-1) 叶绿素a/叶绿素b
A 1.43 0.40 3.56
B 1.57 0.49 3.20
C 1.72 0.58 2.97
D 1.76 0.61 2.89
E 1.82 0.65 2.8
(4)再取每组5株生菜基部功能叶片,测定气孔导度(表示气孔张开的程度,简称Gs)和胞间CO2浓度(简称Ci),结果如下图所示。
随着光强度的减弱,胞间CO2浓度逐渐增大,从光合作用反应过程的角度分析,出现这种变化的原因是光强度的减弱导致　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.(2022浙江1月选考)不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料,研究不同光质对植物光合作用的影响,实验结果如图1,其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下,用不同单色光处理(30 s/次),实验结果如图2,图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理,“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
图1
图2
回答下列问题。
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用　　　　　方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能,可用于碳反应中　　　　　的还原。
(2)据图1分析,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度低,其原因是　。
气孔主要由保卫细胞构成,保卫细胞吸收水分,气孔开放,反之关闭。由图2可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被　　　　光逆转。由图1、图2可知,蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终导致保卫细胞　　　　　　　　　　,细胞吸水,气孔开放。
(3)生产上选用　　　　　　　　　　　LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的　　　　　　　　　　　或　　　　　　　　　　　、合理的光照次序照射,利于次生代谢产物的合成。
答案：
1.答案 (1)类囊体膜　红光和蓝紫光　先上升,后下降　提高叶绿素的含量　减小呼吸速率
(2)9.5　T3　该条件下,光补偿点最高而光饱和点最低
(3)增大细胞内渗透压,防止细胞渗透失水,适应干旱环境
解析 (1)光合作用在植物细胞的叶绿体中进行,叶绿体类囊体膜上有捕获光能的色素,其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。由题中表格数据可知,与对照组相比,随着干旱胁迫程度的增加,叶绿素含量先上升后下降。所以推测轻度和中度干旱胁迫可以通过提高叶片叶绿素含量来维持一定的光合速率,抵抗胁迫带来的影响。此外,干旱胁迫程度增加,呼吸速率减小,植物细胞呼吸减弱可以降低有机物的消耗以抵御干旱胁迫。
(2)真正光合速率等于呼吸速率与净光合速率之和,由表格可知,轻度干旱胁迫下,光饱和点时植物净光合速率最大,此时净光合速率是7.5 μmolCO2·m-2·s-1,呼吸速率是2.0 μmolCO2·m-2·s-1,因此,真正光合速率为7.5+2.0=9.5(μmolCO2·m-2·s-1)。光补偿点低的植物对弱光适应能力强,光饱和点高的植物对强光适应能力强,T3组植物光补偿点最高而光饱和点最低,因此该条件下植物对弱光和强光环境的适应性最弱。
(3)随着干旱胁迫程度的增加,植株中的可溶性糖和可溶性蛋白含量均逐渐增加,则植物细胞内的渗透压增加,可防止细胞渗透失水,适应干旱环境。
2.答案 (1)叶片和果皮　蓝紫　95%酒精
(2)ATP、NADPH　三碳酸的还原
(3)单位酶量(酶蛋白)在单位时间内消耗(固定/吸收/同化)的CO2量　叶绿体基质　Rubisco酶活性的下降导致碳反应速率下降,从而导致光反应产物ATP、NADPH增加,进而导致光反应速率下降,光能的转化效率也下降(或Rubisco酶活性的下降导致碳反应速率下降,从而对光反应产物ATP、NADPH的需求量减少,进而导致光反应速率下降,光能的转化效率也下降)
(4)低温使光合色素(叶绿素)含量下降
解析 (1)绿色果皮细胞中含有叶绿体,能进行光合作用,叶肉细胞进行光合作用产生的有机物也会运往果实,番茄果实发育过程中,果皮的颜色由绿色渐变为红色,该过程果实所需的有机物来自果皮和叶片的光合作用。光合色素主要吸收红光和蓝紫光,红色的色素基本不吸收红光,主要吸收蓝紫光。光合色素是脂溶性的,可用有机溶剂如95%酒精提取。
(2)光反应中的光能转化效率是指光合产物中贮存在ATP和NADPH中的化学能占光合作用吸收的有效能量的百分率,故光反应中的光能转化效率可通过检测光反应的产物,即叶绿体中的ATP、NADPH含量来定量判定,而ATP、NADPH参与碳反应中三碳酸的还原。
(3)根据图示的纵坐标,本研究中的Rubisco酶活性是以酶蛋白在单位时间内消耗的CO2量来衡量的。该酶在碳反应中发挥作用,光合作用碳反应的场所是叶绿体基质。由图分析可得,低温(6 ℃)处理会抑制光合作用的原因主要包括两方面:一方面,低温会导致光能转化效率下降,从而引起光反应减弱;另一方面,低温还能降低Rubisco酶的活性,Rubisco酶能催化CO2和五碳糖反应,从而导致碳反应速率下降。
(4)把实验组温度从6 ℃升高到25 ℃,发现光合作用强度与对照组的数据差距明显,可能的原因是低温使光合色素含量下降,导致光反应速率降低,进而导致光合作用强度降低。
3.答案 (1)单位时间内通过光合作用制造糖类等有机物的量(单位时间内固定的CO2量、单位时间内产生的O2量)
(2)下降　大于　光强度太弱,导致叶片积累的有机物的量小于根茎消耗的有机物的量,使整株植物含有的有机物总量降低
(3)(绿叶中的)色素能够溶解在有机溶剂中　提高叶绿素的含量及提高叶绿素b所占的比例
(4)光反应产生的ATP、NADPH减少,使碳反应速率变慢,从而使CO2的固定减少
解析 (1)生菜的实际光合作用强度可以表示为单位时间内叶绿体固定的CO2量或产生的O2量以及生成的糖类等有机物的量。
(2)由柱形图可知,随着遮光率的增大,光强度逐渐降低,Pn值呈下降的趋势;Pn为净光合速率,净光合速率=总光合速率-呼吸速率,E组生菜叶片净光合速率大于0,说明光合速率大于呼吸速率;结合题干信息和图形分析可知,由于光强度太弱,导致叶片积累的有机物的量小于其他器官消耗的有机物的量,使整株植物含有的有机物总量降低,因此虽然E组生菜叶片的光合作用强度大于细胞呼吸强度,但E组生菜仍不能正常生长。
(3)绿叶中的光合色素能够溶解在有机溶剂中,因此常用95%酒精作提取剂提取色素。据表分析,与A组(遮光率为0%)相比,其他遮光组随着遮光程度增加,叶绿素含量增加,故据此推测,在遮光培养的过程中,生菜会通过提高叶绿素的含量及提高叶绿素b所占的比例来提高捕获光能的能力,以适应弱光环境。
(4)CO2是碳反应的原料,据图可知,随着光强度的减弱,胞间CO2浓度逐渐增大,原因是光强度的减弱导致光反应速率降低,光反应产生的ATP、NADPH减少,使碳反应速率变慢,从而使CO2的固定减少,胞间CO2浓度升高。
4.答案 (1)层析　三碳酸　(2)光合速率大,消耗的CO2多　蓝　溶质浓度升高　(3)不同颜色　光强度　光照时间
解析 (1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用层析方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能,可用于碳反应中三碳酸的还原。(2)相对于红光,蓝光照射下,光合速率大,细胞消耗的CO2多,胞间CO2浓度低。由图2可知,对照“蓝光”“蓝光+绿光”“蓝光+绿光+蓝光”组,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被蓝光逆转。蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终导致保卫细胞溶质浓度升高,细胞吸水,气孔开放。(3)题目上下文反复提及光质,红光、蓝光等,因此选用不同颜色LED灯或滤光性薄膜,可获得不同的光质环境。红光和蓝光以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射,利于次生代谢产物的合成。
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