【备考2025】苏教版（2019）生物学高考一轮基础练习-专题6光合作用（含答案）
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| 名称 | 【备考2025】苏教版（2019）生物学高考一轮基础练习-专题6光合作用（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-05-20 23:14:40 | ||
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文档简介
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2025江苏版新教材生物学高考第一轮
专题6 光合作用
五年高考
考点1 捕获光能的色素和结构
1.(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
2.(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CaO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
3.(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
4.(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 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.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
5.(2023海南,16,10分)海南是我国火龙果的主要种植区之一。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)。
考点2 光合作用的原理
6.(2020江苏,27,8分)大豆与根瘤菌是互利共生关系,如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题:
(1)在叶绿体中,光合色素分布在 上;在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和 。
(2)如图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在 中,PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成 键。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ;根瘤中合成ATP的能量主要源于 的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是 。
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对CO2的Km为450 μmol·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(PEPC对CO2的Km为7 μmol·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)。
8.(2022河北,19,10分)某品种茶树叶片呈现阶段性白化:绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色,而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。
回答下列问题:
(1)从叶片中分离叶绿体可采用 法。
(2)经检测,白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低,其原因是
(写出两点即可)。
(3)白化过程中气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少
。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于
中的基因编码,需通过特定的机制完成跨膜运输;其余蛋白质由存在于 中的基因编码。
9.(2021全国乙,29,11分)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题:
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有 。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和 释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止 ,又能保证 正常进行。
(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
10.(2021辽宁,22,13分)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco) 是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成 ,进而被还原生成糖类,此过程发生在 中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HC两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HC浓度最高的场所是 (填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HC转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力 (填 “高于”或“低于”或“等于”) Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用
技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有 (多选)。
A.改造植物的HC转运蛋白基因,增强HC的运输能力
B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力
D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
考点3 光合作用的影响因素及应用
11.(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
12.(2022海南,3,3分)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
13.(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200 μL·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
14.(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
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。
16.(2022浙江1月选考,27,8分)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。
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。
考点4 光合作用与细胞呼吸的综合
17.(2023湖北,11,2分)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
18.(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
19.(2022全国乙,2,6分)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
20.(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题:
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①~④中选填);NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有 (从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 (填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有 (从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为 进入线粒体,经过TCA循环产生的
最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞 ,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
21.(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。
22.(2021江苏,20,11分)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图示叶肉细胞中部分代谢途径,虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能,参与这一过程的两类色素是 。
(2)光合作用时, CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖(C3)。为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于再生 ;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。
(3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为
中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是:取培养10~14 d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg-1chl·h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮,配制高浓度母液,再用丙酮稀释成不同药物浓度,用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ① (2分)
② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③ (2分) 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定
23.(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
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
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2 000 μmol·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ygl WT(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0~50 μmol·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
。
24.(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。
三年模拟
限时拔高练1
一、单项选择题
1.(2024届海安高级中学检测,2)学生用红苋菜和某种层析液做“叶片中色素的提取和分离”实验,相关叙述正确的是( )
A.色素提取后要及时加入CaCO3,以保护类胡萝卜素
B.色素提取可以用无水乙醇或95%乙醇,也可用乙醇和丙酮的混合溶液
C.纸层析法分离色素的原理是不同色素在无水乙醇(或丙酮)中溶解度不同
D.用纸层析法分离最终会得到两种色素,且分离时间不宜过长
2.(2024届扬州高邮期初,7)为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类,某兴趣小组做了如下的色素分离实验:将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样,先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离,然后再置于蒸馏水中进行层析,过程及结果如图所示,图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是( )
A.色素1、2、3、4难溶于水,易溶于有机溶剂,色素5易溶于水
B.色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中,色素5可能存在于液泡中
C.色素1和2主要吸收蓝紫光,色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
D.色素1在层析液中的溶解度最小,色素4在层析液中溶解度最大
3.(2024届扬州中学期初,7)我国科学家模拟植物的光合作用,设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工体系(ASAP),流程如图所示。据图判断下列相关叙述错误的是( )
A.图中C1(甲醇)的生成过程类似于光合作用中CO2的固定
B.图示的ASAP过程与植物细胞中的暗反应一样能循环进行
C.与植物细胞固定等量的CO2相比,该体系积累的淀粉较多
D.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
二、多项选择题
4.【热点透】(2023南通三模,15)活化状态的Rubisco能催化CO2固定。黑暗条件下,Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下,光激活Rubisco活化酶,使Rubisco构象发生变化释放C5暴露出活性位点,然后Rubisco活性位点与CO2结合后再与类囊体排出的Mg2+结合,形成活化状态的Rubisco,过程如图所示。相关叙述正确的是( )
A.Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活
B.光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动
C.类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到基质
D.CO2和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物
三、非选择题
5.【新思维】(2024届南通启东期初,20)甲醛(HCHO)是室内空气污染的主要成分之一,严重情况下会引发人体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病,室内栽培观赏植物常春藤能够清除甲醛污染。研究发现外源甲醛可以作为碳源参与常春藤的光合作用,具体过程如图所示(其中RU5P和HU6P是中间产物)。
(1)图1中产生NADPH的场所是 ,NADPH的作用是
。
(2)追踪并探明循环②中甲醛(HCHO)的碳同化路径,可采用的方法是
。推测细胞同化甲醛的场所应是 。
(3)甲醛在被常春藤吸收利用的同时,也会对常春藤的生长产生一定的影响,为此研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验。如表是常春藤在不同甲醛浓度胁迫下测得的可溶性糖的相对含量。甲醛脱氢酶(FALDH)是甲醛代谢过程中的关键酶,图2表示不同甲醛浓度下,该酶的活性相对值,图3是不同甲醛浓度下气孔导度(气孔的开放程度)的相对值。
不同甲醛浓度下常春藤可溶性糖的相对含量
级别 样品 0天 第1天 第2天 第3天 第4天
① 1个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 658 2 811 3 271 3 425
② 2个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 415 2 936 2 789 1 840
③ 不含甲醛的培养液 2 271 2 311 2 399 2 399 2 529
表中的实验组是 (填“①、②、③”组别);结合图2和图3推测常春藤在甲醛胁迫下气孔开放程度下降的生理意义是 。
(4)1个单位甲醛浓度下,常春藤气孔开放程度下降,可溶性糖的含量增加,综合上述信息,下列分析正确的是( )
A.1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强
B.气孔开放程度下降,导致光反应产物积累
C.甲醛代谢过程中能产生CO2用于光合作用
(5)综合分析表、图2和图3的信息,写出在甲醛胁迫下,常春藤的抗逆途径:
。
限时拔高练2
一、单项选择题
1.(2024届扬州期中,14)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述正确的是( )
A.应在研磨叶片后添加适量CaCO3防止叶绿素被破坏
B.添加石英砂、加快研磨速度和延长研磨时间均有助于充分提取色素
C.分离色素时需沿铅笔细线在滤纸条上画一条细而直的滤液细线
D.滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带,黄绿色的条带最粗
2.(2024届南京零模,12)下列关于光合作用的叙述中,不正确的是( )
A.真核细胞中,光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行,暗反应在叶绿体的基质中进行
B.光反应需要光,不需要酶,暗反应不需要光,需要多种酶
C.光反应吸收光能形成ATP和NADPH,暗反应将ATP和NADPH中活跃的化学能转化成稳定的化学能并储存在有机物中
D.光反应中,将水分解成H+并释放O2,暗反应最终将C3还原成(CH2O)
3.(2024届扬州高邮期初,11)用绿色植物轮藻的大小相似的叶片分组进行光合作用实验:已知叶片实验前质量相等,在不同温度下分别暗处理1 h,测其质量变化,立即光照1 h(光强度相同),再测其质量变化。得到如下结果:
组别 一 二 三 四
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后质量变化/mg -2 -3 -4 -1
光照后与暗处理前质量变化/mg +3 +3 +3 +2
据表分析,以下说法错误的是( )
A.29 ℃时轮藻呼吸酶的活性高于其他3组
B.光照时,第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等
C.光照时,第四组轮藻光合作用强度大于呼吸作用强度
D.光照时,第三组轮藻制造的有机物总量为11 mg
4.(2024届扬州中学期初,6)在天气晴朗的夏季,将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度,绘制成如图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。下列叙述错误的是( )
A.d点和h点分别表示24 h中光合速率的最大值和最小值
B.bc段和ab段曲线斜率差异可能是温度变化造成的
C.fg段和ef段曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成的
D.从a点和i点可以看出该植株24 h内有机物含量增加
二、多项选择题
5.(2024届扬州高邮期初,18)玉米叶肉细胞中的叶绿体较小,数目也少,但叶绿体内有基粒,相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大,数目较多,但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外还有另一条固定CO2的途径,简称C4途径,如图。研究发现,C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。有关叙述正确的是( )
A.维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的
B.若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率,植物的干重不一定增加
C.玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径合成的
D.干旱条件下C3途径植物光合速率比C4途径植物小
三、非选择题
6.(2024届南通海安期初,20)植物的蒸腾作用对植物有重要的意义,气孔是植物蒸腾作用的主要通道。双子叶植物表皮上的气孔由两个肾形保卫细胞构成,如图,请回答:
(1)当保卫细胞渗透压 (填“变大”或“变小”)时细胞吸水,较薄的细胞外壁(靠近表皮细胞一侧)易于伸长而向外扩展,但微纤丝长度相对稳定,于是保卫细胞内壁外移,导致气孔导度 (填“变大”或“变小”)。
(2)适当降低蒸腾速率以减少水分损耗,在生产实践上是有意义的。但人为地过分抑制蒸腾作用对植物反而有害,因为蒸腾作用在植物生命活动中具有的意义有 。
A.是水分吸收和运输的主要动力
B.有助于无机盐的吸收和运输
C.有助于根系产生的激素等运输到地上的器官和组织
D.有助于降低叶片的温度
(3)气孔导度主要受保卫细胞中细胞液的渗透压调节。参与气孔导度调节的渗透物质主要有钾离子和对应的阴离子,以及蔗糖和苹果酸,如图表示保卫细胞渗透物质浓度的提高导致气孔张开的途径。
①保卫细胞常表现为膜内负电位膜外正电位的极化状态,膜上ATP驱动的质子泵将H+泵到细胞外,导致保卫细胞质膜 (填“去极化”或“超极化”),质膜内侧的电势变得更负,驱动K+从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾离子通道进入保卫细胞,再进入液泡。K+进入细胞的同时,还伴随着 的进入,以保持保卫细胞的电中性。已知脱落酸可以抑制保卫细胞质膜上的内向K+通道活性,活化外向K+、Cl-通道,请分析其促进气孔关闭的机理: 。
②保卫细胞中进行卡尔文循环的场所是 。图中固定CO2的产物有 。液泡中的苹果酸增加也是促进气孔开放的因素之一,推测气孔开放时保卫细胞中的淀粉含量会 。
③蔗糖也是气孔运动的渗透调节物质之一,由图分析其来源包括 。
A.保卫细胞叶绿体内暂时储存的淀粉水解转变成蔗糖
B.保卫细胞从细胞间隙吸收叶肉细胞产生的蔗糖
C.保卫细胞液泡中的苹果酸合成蔗糖
考法综合练
1.（新情境）(2024届泰州中学期初,20)红薯下侧叶片光合作用合成的糖类主要运输到地下的块根,用于分解供能或储存。图1是红薯叶肉细胞光合作用的过程,甲~戊表示相关物质,①~⑥表示相关生理过程。图2是某生物兴趣小组测得不同光照条件和温度下红薯的CO2吸收速率。镉(Cd)是一种土壤中污染范围广的重金属,H2S是一种气体信号分子。研究人员为研究镉对红薯光合作用的影响,以及H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用,进行了相关研究,实验结果如图3(注:CK为对照组)。请回答下列问题:
图3
(1)若在红薯形成块根时期,摘除一部分块根,继续培养一段时间后,下侧叶片光合速率的变化是 (选填“增大”“减小”或“不变”)。红薯块根去皮后易褐变与细胞内的多酚氧化酶有关。用开水焯过的红薯褐变程度下降,原因是
。
(2)分析图1可知,光合作用的 阶段需要消耗水,而水的产生发生于 阶段。R酶的作用是 。
(3)图1中,H+运出类囊体的方式是 。若要将提取的物质丁进行分离,通常使用的化学试剂是 。
(4)为了得到图2所示的实验结果,实验的设计条件应包含 。
A.保持光照强度不变
B.保持温度不变
C.保持大气湿度一致
D.保持二氧化碳浓度不变
E.选择足够多发育程度一致的红薯植株
F.选取不同种类的植物进行对照实验
(5)分析图2,10 ℃时,影响轻度遮光组红薯植株光合速率的环境因素主要是
。40 ℃后,重度遮光组曲线回升的主要原因是
。
(6)据图3分析可知,镉对红薯光合作用中的过程 (填写图1中的数字序号)造成直接影响,从而使其光合速率下降。H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用主要表现为 。
2.（热点透）(2024届海安高级中学检测,19)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒只有间质片层,叶肉细胞的叶绿体有基粒。进行光合作用时,叶肉细胞中对CO2高亲和力的PEP羧化酶催化CO2固定产生四碳化合物(C4途径),然后运输到维管束鞘细胞中分解,释放出CO2用于卡尔文循环。如图1所示,请回答:
(1)两类光合色素中合成需要光的是 ,光合色素吸收的光能将水分解产生O2和高能电子e-、H+,H+、e-与 结合,形成还原型辅酶Ⅱ。
(2)图2是玉米中叶绿体的亚显微照片, (填“属于”或“不属于”)物理模型,其中 (填“甲”或“乙”)是维管束鞘细胞叶绿体,玉米进行卡尔文循环的场所在
(填“甲”或“乙”)的基质。
(3)玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞 (填“高”或“低”),在高温、强光照、干旱环境中玉米具有C4途径的意义是
。
(4)光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨 膜的质子梯度(△H+),形成质子动力势,质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可抑制质子梯度的形成(△H+),科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体,并测定ATP的相对含量,实验结果如表:
处理 维管束鞘细胞叶绿 体光合磷酸化活力 叶肉细胞叶绿体光 合磷酸化活力
μmolesATP/ mg·chl·h μmolesATP/ mg·chl·h
对照 91.10 135.9
1×10-5M 85.82 104.7
1×10-4M 77.09 76.24
1×10-3M 65.18 35.23
5×10-3M 55.39 5.49
①随着NH4Cl溶液浓度的增加,两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是
,其中叶肉细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果,联系玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构上的差异,对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测:
。
3.(2023南京、盐城二模,20)如图1是发生在番茄叶绿体内的光反应机制,其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ;图2表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程,番茄红素为脂溶性物质,积累在细胞内的脂滴中。请回答下列问题:
(1)图1能完成水光解的结构是 (选填“光系统Ⅰ”或“光系统Ⅱ”)。电子(e-)由水释放出来后,经过一系列的传递体形成电子流,电子的最终受体是 。光反应阶段光系统Ⅰ和光系统Ⅱ吸收的光能储存在 中。
(2)如图2所示,番茄细胞进行有氧呼吸时,第一阶段产生的物质X为 ,物质X可跨膜转运至线粒体基质,在酶的催化下形成乙酰CoA,再参与柠檬酸循环,柠檬酸循环过程 (选填“需要”或“不需要”)氧气参与。科研人员利用转基因技术改造番茄植株,使有关酶过度表达从而提高番茄红素积累量。据图2分析,转基因植株细胞过度表达的酶发挥作用的位置应为 (选填“细胞质基质”或“线粒体基质”),功能应是将图中物质X更多地转化为 。
(3)PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体,D1蛋白是PSⅡ核心蛋白。研究发现亚高温强光(HH)条件下,过剩的光能会损伤D1蛋白,进而影响植物的光合作用。为研究亚高温强光(HH)对番茄光合作用的影响,研究人员对番茄进行不同条件处理,实验结果如图3所示。
据图3可知,HH条件下,过剩光能产生的原因不是由气孔因素引起的,理由是
;而是由 ,使C3的合成速率下降,导致光反应产物积累,进而使光能转化效率降低而造成光能过剩,对植物造成危害。
(4)研究发现,D1蛋白周转(D1蛋白更新合成)和叶黄素循环(几种叶黄素在不同条件下的转化)是植物应对高温高光强条件的重要保护机制。研究人员利用番茄植株进行了四组处理:A组在适宜温度和光照强度下培养,B组用H2O处理,C组用叶黄素循环抑制剂(DTT)处理,D组用D1蛋白周转抑制剂(SM)处理,其中B、C、D三组均置于HH条件下培养,结果如图4所示。据图分析,在HH条件下,D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用 (选填“强”或“弱”),理由是 。
专题6 光合作用
五年高考
考点1 捕获光能的色素和结构
1.(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
答案 B
2.(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CaO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 B
3.(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 D
4.(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 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.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 D
5.(2023海南,16,10分)海南是我国火龙果的主要种植区之一。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。
考点2 光合作用的原理
6.(2020江苏,27,8分)大豆与根瘤菌是互利共生关系,如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题:
(1)在叶绿体中,光合色素分布在 上;在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和 。
(2)如图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在 中,PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成 键。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ;根瘤中合成ATP的能量主要源于 的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是 。
答案 (1)类囊体(薄)膜 C5 (2)叶绿体基质 细胞质基质 (3)肽 (4)光能 糖类 (5)非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖,对渗透压的影响相对小)
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对CO2的Km为450 μmol·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(PEPC对CO2的Km为7 μmol·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的Km小,可以利用低浓度的CO2;玉米的叶肉细胞光解水释放氧气,加上 PEPC起到的CO2泵的作用,维管束鞘细胞内CO2/O2的值高,Rubisco的羧化大于加氧,光呼吸很弱;玉米的光合产物能及时从维管束运走 (3)光反应生成的ATP、NADPH有限(同化力有限);暗反应的酶活性有限;光合产物输出速率有限
8.(2022河北,19,10分)某品种茶树叶片呈现阶段性白化:绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色,而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。
回答下列问题:
(1)从叶片中分离叶绿体可采用 法。
(2)经检测,白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低,其原因是
(写出两点即可)。
(3)白化过程中气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少
。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于
中的基因编码,需通过特定的机制完成跨膜运输;其余蛋白质由存在于 中的基因编码。
答案 (1)差速离心 (2)叶绿体内部结构解体;光合色素减少 (3)水分的散失 (4)细胞核 叶绿体
9.(2021全国乙,29,11分)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题:
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有 。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和 释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止 ,又能保证 正常进行。
(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
答案 (1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞呼吸 (2)水分大量散失 光合作用 (3)实验思路:白天和夜间每隔一定时间取干旱条件下生长的植物甲的叶片,测定叶肉细胞的pH;预期结果:植物甲叶肉细胞pH在夜间逐渐降低、白天逐渐升高。
10.(2021辽宁,22,13分)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco) 是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成 ,进而被还原生成糖类,此过程发生在 中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HC两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HC浓度最高的场所是 (填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HC转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力 (填 “高于”或“低于”或“等于”) Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用
技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有 (多选)。
A.改造植物的HC转运蛋白基因,增强HC的运输能力
B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力
D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
答案 (1)C3(三碳化合物) 叶绿体基质 (2)叶绿体 呼吸作用和光合作用(光反应) (3)①高于 ②NADPH和ATP 吸能反应 ③同位素标记 (4)ACD
考点3 光合作用的影响因素及应用
11.(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 A
12.(2022海南,3,3分)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
答案 B
13.(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200 μL·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 D
14.(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
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.(2022浙江1月选考,27,8分)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。
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)层析 3-磷酸甘油酸(三碳酸) (2)光合速率大,消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高 (3)不同颜色 光强度 光照时间
考点4 光合作用与细胞呼吸的综合
17.(2023湖北,11,2分)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
答案 D
18.(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 C
19.(2022全国乙,2,6分)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
答案 D
20.(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题:
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①~④中选填);NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有 (从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 (填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有 (从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为 进入线粒体,经过TCA循环产生的
最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞 ,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
答案 (1)④ ①④ K+、苹果酸 (2)①②④ 丙酮酸 NADH或[H] (3)电化学势梯度(或H+浓度差) (4)吸收水分 (5)ABD
21.(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
22.(2021江苏,20,11分)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图示叶肉细胞中部分代谢途径,虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能,参与这一过程的两类色素是 。
(2)光合作用时, CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖(C3)。为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于再生 ;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。
(3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为
中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是:取培养10~14 d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg-1chl·h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮,配制高浓度母液,再用丙酮稀释成不同药物浓度,用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ① (2分)
② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③ (2分) 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定
答案 (1)类囊体膜 叶绿素和类胡萝卜素 (2)C5 12 (3)NADPH ATP (4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 ②减少叶片差异产生的误差 ③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
23.(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
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
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2 000 μmol·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ygl WT(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0~50 μmol·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)等于 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
24.(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)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
三年模拟
限时拔高练1
一、单项选择题
1.(2024届海安高级中学检测,2)学生用红苋菜和某种层析液做“叶片中色素的提取和分离”实验,相关叙述正确的是( )
A.色素提取后要及时加入CaCO3,以保护类胡萝卜素
B.色素提取可以用无水乙醇或95%乙醇,也可用乙醇和丙酮的混合溶液
C.纸层析法分离色素的原理是不同色素在无水乙醇(或丙酮)中溶解度不同
D.用纸层析法分离最终会得到两种色素,且分离时间不宜过长
答案 B
2.(2024届扬州高邮期初,7)为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类,某兴趣小组做了如下的色素分离实验:将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样,先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离,然后再置于蒸馏水中进行层析,过程及结果如图所示,图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是( )
A.色素1、2、3、4难溶于水,易溶于有机溶剂,色素5易溶于水
B.色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中,色素5可能存在于液泡中
C.色素1和2主要吸收蓝紫光,色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
D.色素1在层析液中的溶解度最小,色素4在层析液中溶解度最大
答案 D
3.(2024届扬州中学期初,7)我国科学家模拟植物的光合作用,设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工体系(ASAP),流程如图所示。据图判断下列相关叙述错误的是( )
A.图中C1(甲醇)的生成过程类似于光合作用中CO2的固定
B.图示的ASAP过程与植物细胞中的暗反应一样能循环进行
C.与植物细胞固定等量的CO2相比,该体系积累的淀粉较多
D.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
答案 B
二、多项选择题
4.【热点透】(2023南通三模,15)活化状态的Rubisco能催化CO2固定。黑暗条件下,Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下,光激活Rubisco活化酶,使Rubisco构象发生变化释放C5暴露出活性位点,然后Rubisco活性位点与CO2结合后再与类囊体排出的Mg2+结合,形成活化状态的Rubisco,过程如图所示。相关叙述正确的是( )
A.Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活
B.光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动
C.类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到基质
D.CO2和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物
答案 BC
三、非选择题
5.【新思维】(2024届南通启东期初,20)甲醛(HCHO)是室内空气污染的主要成分之一,严重情况下会引发人体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病,室内栽培观赏植物常春藤能够清除甲醛污染。研究发现外源甲醛可以作为碳源参与常春藤的光合作用,具体过程如图所示(其中RU5P和HU6P是中间产物)。
(1)图1中产生NADPH的场所是 ,NADPH的作用是
。
(2)追踪并探明循环②中甲醛(HCHO)的碳同化路径,可采用的方法是
。推测细胞同化甲醛的场所应是 。
(3)甲醛在被常春藤吸收利用的同时,也会对常春藤的生长产生一定的影响,为此研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验。如表是常春藤在不同甲醛浓度胁迫下测得的可溶性糖的相对含量。甲醛脱氢酶(FALDH)是甲醛代谢过程中的关键酶,图2表示不同甲醛浓度下,该酶的活性相对值,图3是不同甲醛浓度下气孔导度(气孔的开放程度)的相对值。
不同甲醛浓度下常春藤可溶性糖的相对含量
级别 样品 0天 第1天 第2天 第3天 第4天
① 1个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 658 2 811 3 271 3 425
② 2个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 415 2 936 2 789 1 840
③ 不含甲醛的培养液 2 271 2 311 2 399 2 399 2 529
表中的实验组是 (填“①、②、③”组别);结合图2和图3推测常春藤在甲醛胁迫下气孔开放程度下降的生理意义是 。
(4)1个单位甲醛浓度下,常春藤气孔开放程度下降,可溶性糖的含量增加,综合上述信息,下列分析正确的是( )
A.1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强
B.气孔开放程度下降,导致光反应产物积累
C.甲醛代谢过程中能产生CO2用于光合作用
(5)综合分析表、图2和图3的信息,写出在甲醛胁迫下,常春藤的抗逆途径:
。
答案 (1)类囊体薄膜 作为还原C3的还原剂并提供能量 (2)同位素示踪技术 叶绿体基质 (3)①② 可以减少空气中甲醛进入植物体内 (4)AC (5)植物通过降低气孔的开放程度,减少对甲醛的吸收;同时FALDH的活性提高,增强对甲醛的代谢能力,起到抗逆作用
限时拔高练2
一、单项选择题
1.(2024届扬州期中,14)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述正确的是( )
A.应在研磨叶片后添加适量CaCO3防止叶绿素被破坏
B.添加石英砂、加快研磨速度和延长研磨时间均有助于充分提取色素
C.分离色素时需沿铅笔细线在滤纸条上画一条细而直的滤液细线
D.滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带,黄绿色的条带最粗
答案 C
2.(2024届南京零模,12)下列关于光合作用的叙述中,不正确的是( )
A.真核细胞中,光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行,暗反应在叶绿体的基质中进行
B.光反应需要光,不需要酶,暗反应不需要光,需要多种酶
C.光反应吸收光能形成ATP和NADPH,暗反应将ATP和NADPH中活跃的化学能转化成稳定的化学能并储存在有机物中
D.光反应中,将水分解成H+并释放O2,暗反应最终将C3还原成(CH2O)
答案 B
3.(2024届扬州高邮期初,11)用绿色植物轮藻的大小相似的叶片分组进行光合作用实验:已知叶片实验前质量相等,在不同温度下分别暗处理1 h,测其质量变化,立即光照1 h(光强度相同),再测其质量变化。得到如下结果:
组别 一 二 三 四
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后质量变化/mg -2 -3 -4 -1
光照后与暗处理前质量变化/mg +3 +3 +3 +2
据表分析,以下说法错误的是( )
A.29 ℃时轮藻呼吸酶的活性高于其他3组
B.光照时,第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等
C.光照时,第四组轮藻光合作用强度大于呼吸作用强度
D.光照时,第三组轮藻制造的有机物总量为11 mg
答案 B
4.(2024届扬州中学期初,6)在天气晴朗的夏季,将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度,绘制成如图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。下列叙述错误的是( )
A.d点和h点分别表示24 h中光合速率的最大值和最小值
B.bc段和ab段曲线斜率差异可能是温度变化造成的
C.fg段和ef段曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成的
D.从a点和i点可以看出该植株24 h内有机物含量增加
答案 A
二、多项选择题
5.(2024届扬州高邮期初,18)玉米叶肉细胞中的叶绿体较小,数目也少,但叶绿体内有基粒,相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大,数目较多,但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外还有另一条固定CO2的途径,简称C4途径,如图。研究发现,C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。有关叙述正确的是( )
A.维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的
B.若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率,植物的干重不一定增加
C.玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径合成的
D.干旱条件下C3途径植物光合速率比C4途径植物小
答案 BCD
三、非选择题
6.(2024届南通海安期初,20)植物的蒸腾作用对植物有重要的意义,气孔是植物蒸腾作用的主要通道。双子叶植物表皮上的气孔由两个肾形保卫细胞构成,如图,请回答:
(1)当保卫细胞渗透压 (填“变大”或“变小”)时细胞吸水,较薄的细胞外壁(靠近表皮细胞一侧)易于伸长而向外扩展,但微纤丝长度相对稳定,于是保卫细胞内壁外移,导致气孔导度 (填“变大”或“变小”)。
(2)适当降低蒸腾速率以减少水分损耗,在生产实践上是有意义的。但人为地过分抑制蒸腾作用对植物反而有害,因为蒸腾作用在植物生命活动中具有的意义有 。
A.是水分吸收和运输的主要动力
B.有助于无机盐的吸收和运输
C.有助于根系产生的激素等运输到地上的器官和组织
D.有助于降低叶片的温度
(3)气孔导度主要受保卫细胞中细胞液的渗透压调节。参与气孔导度调节的渗透物质主要有钾离子和对应的阴离子,以及蔗糖和苹果酸,如图表示保卫细胞渗透物质浓度的提高导致气孔张开的途径。
①保卫细胞常表现为膜内负电位膜外正电位的极化状态,膜上ATP驱动的质子泵将H+泵到细胞外,导致保卫细胞质膜 (填“去极化”或“超极化”),质膜内侧的电势变得更负,驱动K+从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾离子通道进入保卫细胞,再进入液泡。K+进入细胞的同时,还伴随着 的进入,以保持保卫细胞的电中性。已知脱落酸可以抑制保卫细胞质膜上的内向K+通道活性,活化外向K+、Cl-通道,请分析其促进气孔关闭的机理: 。
②保卫细胞中进行卡尔文循环的场所是 。图中固定CO2的产物有 。液泡中的苹果酸增加也是促进气孔开放的因素之一,推测气孔开放时保卫细胞中的淀粉含量会 。
③蔗糖也是气孔运动的渗透调节物质之一,由图分析其来源包括 。
A.保卫细胞叶绿体内暂时储存的淀粉水解转变成蔗糖
B.保卫细胞从细胞间隙吸收叶肉细胞产生的蔗糖
C.保卫细胞液泡中的苹果酸合成蔗糖
答案 (1)变大 变大 (2)ABD (3)①超极化 Cl- 脱落酸能抑制K+内流、促进K+外流,使保卫细胞内K+浓度减小,同时,脱落酸又能促进Cl-外流,保卫细胞内Cl-浓度减小,保卫细胞渗透压下降,气孔关闭 ②叶绿体基质 3-磷酸甘油酸和苹果酸 降低 ③AB
考法综合练
1.（新情境）(2024届泰州中学期初,20)红薯下侧叶片光合作用合成的糖类主要运输到地下的块根,用于分解供能或储存。图1是红薯叶肉细胞光合作用的过程,甲~戊表示相关物质,①~⑥表示相关生理过程。图2是某生物兴趣小组测得不同光照条件和温度下红薯的CO2吸收速率。镉(Cd)是一种土壤中污染范围广的重金属,H2S是一种气体信号分子。研究人员为研究镉对红薯光合作用的影响,以及H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用,进行了相关研究,实验结果如图3(注:CK为对照组)。请回答下列问题:
图3
(1)若在红薯形成块根时期,摘除一部分块根,继续培养一段时间后,下侧叶片光合速率的变化是 (选填“增大”“减小”或“不变”)。红薯块根去皮后易褐变与细胞内的多酚氧化酶有关。用开水焯过的红薯褐变程度下降,原因是
。
(2)分析图1可知,光合作用的 阶段需要消耗水,而水的产生发生于 阶段。R酶的作用是 。
(3)图1中,H+运出类囊体的方式是 。若要将提取的物质丁进行分离,通常使用的化学试剂是 。
(4)为了得到图2所示的实验结果,实验的设计条件应包含 。
A.保持光照强度不变
B.保持温度不变
C.保持大气湿度一致
D.保持二氧化碳浓度不变
E.选择足够多发育程度一致的红薯植株
F.选取不同种类的植物进行对照实验
(5)分析图2,10 ℃时,影响轻度遮光组红薯植株光合速率的环境因素主要是
。40 ℃后,重度遮光组曲线回升的主要原因是
。
(6)据图3分析可知,镉对红薯光合作用中的过程 (填写图1中的数字序号)造成直接影响,从而使其光合速率下降。H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用主要表现为 。
答案 (1)减小 高温使多酚氧化酶的活性下降,影响了褐变过程 (2)光反应和暗反应 光反应 催化暗反应中CO2的固定 (3)协助扩散 层析液 (4)CDE (5)温度(和光照强度) 温度过高,呼吸酶活性降低,呼吸作用减弱,CO2释放速率降低 (6)①④ 使叶绿素含量升高,吸收更多的光能,促进了光反应,一定程度上提高了镉胁迫下红薯的光合速率
2.（热点透）(2024届海安高级中学检测,19)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒只有间质片层,叶肉细胞的叶绿体有基粒。进行光合作用时,叶肉细胞中对CO2高亲和力的PEP羧化酶催化CO2固定产生四碳化合物(C4途径),然后运输到维管束鞘细胞中分解,释放出CO2用于卡尔文循环。如图1所示,请回答:
(1)两类光合色素中合成需要光的是 ,光合色素吸收的光能将水分解产生O2和高能电子e-、H+,H+、e-与 结合,形成还原型辅酶Ⅱ。
(2)图2是玉米中叶绿体的亚显微照片, (填“属于”或“不属于”)物理模型,其中 (填“甲”或“乙”)是维管束鞘细胞叶绿体,玉米进行卡尔文循环的场所在
(填“甲”或“乙”)的基质。
(3)玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞 (填“高”或“低”),在高温、强光照、干旱环境中玉米具有C4途径的意义是
。
(4)光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨 膜的质子梯度(△H+),形成质子动力势,质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可抑制质子梯度的形成(△H+),科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体,并测定ATP的相对含量,实验结果如表:
处理 维管束鞘细胞叶绿 体光合磷酸化活力 叶肉细胞叶绿体光 合磷酸化活力
μmolesATP/ mg·chl·h μmolesATP/ mg·chl·h
对照 91.10 135.9
1×10-5M 85.82 104.7
1×10-4M 77.09 76.24
1×10-3M 65.18 35.23
5×10-3M 55.39 5.49
①随着NH4Cl溶液浓度的增加,两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是
,其中叶肉细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果,联系玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构上的差异,对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测:
。
答案 (1)叶绿素 氧化型辅酶Ⅱ(NADP+) (2)不属于 乙 乙 (3)高 既能保持体内水分,又能高效地进行光合作用 (4)类囊体 ①在NH4Cl作用下质子梯度(△H+)逐渐减小,推动ATP合成的动力减小 ②除了质子梯度(△H+)外,可能还存在其他推动ATP合成的动力
3.(2023南京、盐城二模,20)如图1是发生在番茄叶绿体内的光反应机制,其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ;图2表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程,番茄红素为脂溶性物质,积累在细胞内的脂滴中。请回答下列问题:
(1)图1能完成水光解的结构是 (选填“光系统Ⅰ”或“光系统Ⅱ”)。电子(e-)由水释放出来后,经过一系列的传递体形成电子流,电子的最终受体是 。光反应阶段光系统Ⅰ和光系统Ⅱ吸收的光能储存在 中。
(2)如图2所示,番茄细胞进行有氧呼吸时,第一阶段产生的物质X为 ,物质X可跨膜转运至线粒体基质,在酶的催化下形成乙酰CoA,再参与柠檬酸循环,柠檬酸循环过程 (选填“需要”或“不需要”)氧气参与。科研人员利用转基因技术改造番茄植株,使有关酶过度表达从而提高番茄红素积累量。据图2分析,转基因植株细胞过度表达的酶发挥作用的位置应为 (选填“细胞质基质”或“线粒体基质”),功能应是将图中物质X更多地转化为 。
(3)PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体,D1蛋白是PSⅡ核心蛋白。研究发现亚高温强光(HH)条件下,过剩的光能会损伤D1蛋白,进而影响植物的光合作用。为研究亚高温强光(HH)对番茄光合作用的影响,研究人员对番茄进行不同条件处理,实验结果如图3所示。
据图3可知,HH条件下,过剩光能产生的原因不是由气孔因素引起的,理由是
;而是由 ,使C3的合成速率下降,导致光反应产物积累,进而使光能转化效率降低而造成光能过剩,对植物造成危害。
(4)研究发现,D1蛋白周转(D1蛋白更新合成)和叶黄素循环(几种叶黄素在不同条件下的转化)是植物应对高温高光强条件的重要保护机制。研究人员利用番茄植株进行了四组处理:A组在适宜温度和光照强度下培养,B组用H2O处理,C组用叶黄素循环抑制剂(DTT)处理,D组用D1蛋白周转抑制剂(SM)处理,其中B、C、D三组均置于HH条件下培养,结果如图4所示。据图分析,在HH条件下,D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用 (选填“强”或“弱”),理由是 。
答案 (1)光系统Ⅱ NADP+(氧化型辅酶Ⅱ) NADPH和ATP (2)丙酮酸 不需要 细胞质基质 番茄红素 (3)气孔开度降低,但胞间CO2浓度却升高(或“胞间CO2浓度升高”) RuBP羧化酶活性下降 (4)强 与A组(对照组)相比,C组和D组番茄光合效率下降,且D组下降得更多
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2025江苏版新教材生物学高考第一轮
专题6 光合作用
五年高考
考点1 捕获光能的色素和结构
1.(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
2.(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CaO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
3.(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
4.(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 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.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
5.(2023海南,16,10分)海南是我国火龙果的主要种植区之一。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)。
考点2 光合作用的原理
6.(2020江苏,27,8分)大豆与根瘤菌是互利共生关系,如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题:
(1)在叶绿体中,光合色素分布在 上;在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和 。
(2)如图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在 中,PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成 键。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ;根瘤中合成ATP的能量主要源于 的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是 。
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对CO2的Km为450 μmol·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(PEPC对CO2的Km为7 μmol·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)。
8.(2022河北,19,10分)某品种茶树叶片呈现阶段性白化:绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色,而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。
回答下列问题:
(1)从叶片中分离叶绿体可采用 法。
(2)经检测,白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低,其原因是
(写出两点即可)。
(3)白化过程中气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少
。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于
中的基因编码,需通过特定的机制完成跨膜运输;其余蛋白质由存在于 中的基因编码。
9.(2021全国乙,29,11分)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题:
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有 。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和 释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止 ,又能保证 正常进行。
(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
10.(2021辽宁,22,13分)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco) 是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成 ,进而被还原生成糖类,此过程发生在 中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HC两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HC浓度最高的场所是 (填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HC转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力 (填 “高于”或“低于”或“等于”) Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用
技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有 (多选)。
A.改造植物的HC转运蛋白基因,增强HC的运输能力
B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力
D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
考点3 光合作用的影响因素及应用
11.(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
12.(2022海南,3,3分)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
13.(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200 μL·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
14.(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
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。
16.(2022浙江1月选考,27,8分)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。
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。
考点4 光合作用与细胞呼吸的综合
17.(2023湖北,11,2分)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
18.(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
19.(2022全国乙,2,6分)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
20.(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题:
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①~④中选填);NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有 (从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 (填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有 (从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为 进入线粒体,经过TCA循环产生的
最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞 ,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
21.(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。
22.(2021江苏,20,11分)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图示叶肉细胞中部分代谢途径,虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能,参与这一过程的两类色素是 。
(2)光合作用时, CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖(C3)。为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于再生 ;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。
(3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为
中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是:取培养10~14 d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg-1chl·h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮,配制高浓度母液,再用丙酮稀释成不同药物浓度,用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ① (2分)
② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③ (2分) 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定
23.(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
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
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2 000 μmol·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ygl WT(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0~50 μmol·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
。
24.(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。
三年模拟
限时拔高练1
一、单项选择题
1.(2024届海安高级中学检测,2)学生用红苋菜和某种层析液做“叶片中色素的提取和分离”实验,相关叙述正确的是( )
A.色素提取后要及时加入CaCO3,以保护类胡萝卜素
B.色素提取可以用无水乙醇或95%乙醇,也可用乙醇和丙酮的混合溶液
C.纸层析法分离色素的原理是不同色素在无水乙醇(或丙酮)中溶解度不同
D.用纸层析法分离最终会得到两种色素,且分离时间不宜过长
2.(2024届扬州高邮期初,7)为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类,某兴趣小组做了如下的色素分离实验:将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样,先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离,然后再置于蒸馏水中进行层析,过程及结果如图所示,图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是( )
A.色素1、2、3、4难溶于水,易溶于有机溶剂,色素5易溶于水
B.色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中,色素5可能存在于液泡中
C.色素1和2主要吸收蓝紫光,色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
D.色素1在层析液中的溶解度最小,色素4在层析液中溶解度最大
3.(2024届扬州中学期初,7)我国科学家模拟植物的光合作用,设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工体系(ASAP),流程如图所示。据图判断下列相关叙述错误的是( )
A.图中C1(甲醇)的生成过程类似于光合作用中CO2的固定
B.图示的ASAP过程与植物细胞中的暗反应一样能循环进行
C.与植物细胞固定等量的CO2相比,该体系积累的淀粉较多
D.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
二、多项选择题
4.【热点透】(2023南通三模,15)活化状态的Rubisco能催化CO2固定。黑暗条件下,Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下,光激活Rubisco活化酶,使Rubisco构象发生变化释放C5暴露出活性位点,然后Rubisco活性位点与CO2结合后再与类囊体排出的Mg2+结合,形成活化状态的Rubisco,过程如图所示。相关叙述正确的是( )
A.Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活
B.光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动
C.类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到基质
D.CO2和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物
三、非选择题
5.【新思维】(2024届南通启东期初,20)甲醛(HCHO)是室内空气污染的主要成分之一,严重情况下会引发人体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病,室内栽培观赏植物常春藤能够清除甲醛污染。研究发现外源甲醛可以作为碳源参与常春藤的光合作用,具体过程如图所示(其中RU5P和HU6P是中间产物)。
(1)图1中产生NADPH的场所是 ,NADPH的作用是
。
(2)追踪并探明循环②中甲醛(HCHO)的碳同化路径,可采用的方法是
。推测细胞同化甲醛的场所应是 。
(3)甲醛在被常春藤吸收利用的同时,也会对常春藤的生长产生一定的影响,为此研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验。如表是常春藤在不同甲醛浓度胁迫下测得的可溶性糖的相对含量。甲醛脱氢酶(FALDH)是甲醛代谢过程中的关键酶,图2表示不同甲醛浓度下,该酶的活性相对值,图3是不同甲醛浓度下气孔导度(气孔的开放程度)的相对值。
不同甲醛浓度下常春藤可溶性糖的相对含量
级别 样品 0天 第1天 第2天 第3天 第4天
① 1个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 658 2 811 3 271 3 425
② 2个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 415 2 936 2 789 1 840
③ 不含甲醛的培养液 2 271 2 311 2 399 2 399 2 529
表中的实验组是 (填“①、②、③”组别);结合图2和图3推测常春藤在甲醛胁迫下气孔开放程度下降的生理意义是 。
(4)1个单位甲醛浓度下,常春藤气孔开放程度下降,可溶性糖的含量增加,综合上述信息,下列分析正确的是( )
A.1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强
B.气孔开放程度下降,导致光反应产物积累
C.甲醛代谢过程中能产生CO2用于光合作用
(5)综合分析表、图2和图3的信息,写出在甲醛胁迫下,常春藤的抗逆途径:
。
限时拔高练2
一、单项选择题
1.(2024届扬州期中,14)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述正确的是( )
A.应在研磨叶片后添加适量CaCO3防止叶绿素被破坏
B.添加石英砂、加快研磨速度和延长研磨时间均有助于充分提取色素
C.分离色素时需沿铅笔细线在滤纸条上画一条细而直的滤液细线
D.滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带,黄绿色的条带最粗
2.(2024届南京零模,12)下列关于光合作用的叙述中,不正确的是( )
A.真核细胞中,光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行,暗反应在叶绿体的基质中进行
B.光反应需要光,不需要酶,暗反应不需要光,需要多种酶
C.光反应吸收光能形成ATP和NADPH,暗反应将ATP和NADPH中活跃的化学能转化成稳定的化学能并储存在有机物中
D.光反应中,将水分解成H+并释放O2,暗反应最终将C3还原成(CH2O)
3.(2024届扬州高邮期初,11)用绿色植物轮藻的大小相似的叶片分组进行光合作用实验:已知叶片实验前质量相等,在不同温度下分别暗处理1 h,测其质量变化,立即光照1 h(光强度相同),再测其质量变化。得到如下结果:
组别 一 二 三 四
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后质量变化/mg -2 -3 -4 -1
光照后与暗处理前质量变化/mg +3 +3 +3 +2
据表分析,以下说法错误的是( )
A.29 ℃时轮藻呼吸酶的活性高于其他3组
B.光照时,第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等
C.光照时,第四组轮藻光合作用强度大于呼吸作用强度
D.光照时,第三组轮藻制造的有机物总量为11 mg
4.(2024届扬州中学期初,6)在天气晴朗的夏季,将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度,绘制成如图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。下列叙述错误的是( )
A.d点和h点分别表示24 h中光合速率的最大值和最小值
B.bc段和ab段曲线斜率差异可能是温度变化造成的
C.fg段和ef段曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成的
D.从a点和i点可以看出该植株24 h内有机物含量增加
二、多项选择题
5.(2024届扬州高邮期初,18)玉米叶肉细胞中的叶绿体较小,数目也少,但叶绿体内有基粒,相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大,数目较多,但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外还有另一条固定CO2的途径,简称C4途径,如图。研究发现,C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。有关叙述正确的是( )
A.维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的
B.若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率,植物的干重不一定增加
C.玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径合成的
D.干旱条件下C3途径植物光合速率比C4途径植物小
三、非选择题
6.(2024届南通海安期初,20)植物的蒸腾作用对植物有重要的意义,气孔是植物蒸腾作用的主要通道。双子叶植物表皮上的气孔由两个肾形保卫细胞构成,如图,请回答:
(1)当保卫细胞渗透压 (填“变大”或“变小”)时细胞吸水,较薄的细胞外壁(靠近表皮细胞一侧)易于伸长而向外扩展,但微纤丝长度相对稳定,于是保卫细胞内壁外移,导致气孔导度 (填“变大”或“变小”)。
(2)适当降低蒸腾速率以减少水分损耗,在生产实践上是有意义的。但人为地过分抑制蒸腾作用对植物反而有害,因为蒸腾作用在植物生命活动中具有的意义有 。
A.是水分吸收和运输的主要动力
B.有助于无机盐的吸收和运输
C.有助于根系产生的激素等运输到地上的器官和组织
D.有助于降低叶片的温度
(3)气孔导度主要受保卫细胞中细胞液的渗透压调节。参与气孔导度调节的渗透物质主要有钾离子和对应的阴离子,以及蔗糖和苹果酸,如图表示保卫细胞渗透物质浓度的提高导致气孔张开的途径。
①保卫细胞常表现为膜内负电位膜外正电位的极化状态,膜上ATP驱动的质子泵将H+泵到细胞外,导致保卫细胞质膜 (填“去极化”或“超极化”),质膜内侧的电势变得更负,驱动K+从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾离子通道进入保卫细胞,再进入液泡。K+进入细胞的同时,还伴随着 的进入,以保持保卫细胞的电中性。已知脱落酸可以抑制保卫细胞质膜上的内向K+通道活性,活化外向K+、Cl-通道,请分析其促进气孔关闭的机理: 。
②保卫细胞中进行卡尔文循环的场所是 。图中固定CO2的产物有 。液泡中的苹果酸增加也是促进气孔开放的因素之一,推测气孔开放时保卫细胞中的淀粉含量会 。
③蔗糖也是气孔运动的渗透调节物质之一,由图分析其来源包括 。
A.保卫细胞叶绿体内暂时储存的淀粉水解转变成蔗糖
B.保卫细胞从细胞间隙吸收叶肉细胞产生的蔗糖
C.保卫细胞液泡中的苹果酸合成蔗糖
考法综合练
1.（新情境）(2024届泰州中学期初,20)红薯下侧叶片光合作用合成的糖类主要运输到地下的块根,用于分解供能或储存。图1是红薯叶肉细胞光合作用的过程,甲~戊表示相关物质,①~⑥表示相关生理过程。图2是某生物兴趣小组测得不同光照条件和温度下红薯的CO2吸收速率。镉(Cd)是一种土壤中污染范围广的重金属,H2S是一种气体信号分子。研究人员为研究镉对红薯光合作用的影响,以及H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用,进行了相关研究,实验结果如图3(注:CK为对照组)。请回答下列问题:
图3
(1)若在红薯形成块根时期,摘除一部分块根,继续培养一段时间后,下侧叶片光合速率的变化是 (选填“增大”“减小”或“不变”)。红薯块根去皮后易褐变与细胞内的多酚氧化酶有关。用开水焯过的红薯褐变程度下降,原因是
。
(2)分析图1可知,光合作用的 阶段需要消耗水,而水的产生发生于 阶段。R酶的作用是 。
(3)图1中,H+运出类囊体的方式是 。若要将提取的物质丁进行分离,通常使用的化学试剂是 。
(4)为了得到图2所示的实验结果,实验的设计条件应包含 。
A.保持光照强度不变
B.保持温度不变
C.保持大气湿度一致
D.保持二氧化碳浓度不变
E.选择足够多发育程度一致的红薯植株
F.选取不同种类的植物进行对照实验
(5)分析图2,10 ℃时,影响轻度遮光组红薯植株光合速率的环境因素主要是
。40 ℃后,重度遮光组曲线回升的主要原因是
。
(6)据图3分析可知,镉对红薯光合作用中的过程 (填写图1中的数字序号)造成直接影响,从而使其光合速率下降。H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用主要表现为 。
2.（热点透）(2024届海安高级中学检测,19)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒只有间质片层,叶肉细胞的叶绿体有基粒。进行光合作用时,叶肉细胞中对CO2高亲和力的PEP羧化酶催化CO2固定产生四碳化合物(C4途径),然后运输到维管束鞘细胞中分解,释放出CO2用于卡尔文循环。如图1所示,请回答:
(1)两类光合色素中合成需要光的是 ,光合色素吸收的光能将水分解产生O2和高能电子e-、H+,H+、e-与 结合,形成还原型辅酶Ⅱ。
(2)图2是玉米中叶绿体的亚显微照片, (填“属于”或“不属于”)物理模型,其中 (填“甲”或“乙”)是维管束鞘细胞叶绿体,玉米进行卡尔文循环的场所在
(填“甲”或“乙”)的基质。
(3)玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞 (填“高”或“低”),在高温、强光照、干旱环境中玉米具有C4途径的意义是
。
(4)光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨 膜的质子梯度(△H+),形成质子动力势,质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可抑制质子梯度的形成(△H+),科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体,并测定ATP的相对含量,实验结果如表:
处理 维管束鞘细胞叶绿 体光合磷酸化活力 叶肉细胞叶绿体光 合磷酸化活力
μmolesATP/ mg·chl·h μmolesATP/ mg·chl·h
对照 91.10 135.9
1×10-5M 85.82 104.7
1×10-4M 77.09 76.24
1×10-3M 65.18 35.23
5×10-3M 55.39 5.49
①随着NH4Cl溶液浓度的增加,两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是
,其中叶肉细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果,联系玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构上的差异,对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测:
。
3.(2023南京、盐城二模,20)如图1是发生在番茄叶绿体内的光反应机制,其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ;图2表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程,番茄红素为脂溶性物质,积累在细胞内的脂滴中。请回答下列问题:
(1)图1能完成水光解的结构是 (选填“光系统Ⅰ”或“光系统Ⅱ”)。电子(e-)由水释放出来后,经过一系列的传递体形成电子流,电子的最终受体是 。光反应阶段光系统Ⅰ和光系统Ⅱ吸收的光能储存在 中。
(2)如图2所示,番茄细胞进行有氧呼吸时,第一阶段产生的物质X为 ,物质X可跨膜转运至线粒体基质,在酶的催化下形成乙酰CoA,再参与柠檬酸循环,柠檬酸循环过程 (选填“需要”或“不需要”)氧气参与。科研人员利用转基因技术改造番茄植株,使有关酶过度表达从而提高番茄红素积累量。据图2分析,转基因植株细胞过度表达的酶发挥作用的位置应为 (选填“细胞质基质”或“线粒体基质”),功能应是将图中物质X更多地转化为 。
(3)PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体,D1蛋白是PSⅡ核心蛋白。研究发现亚高温强光(HH)条件下,过剩的光能会损伤D1蛋白,进而影响植物的光合作用。为研究亚高温强光(HH)对番茄光合作用的影响,研究人员对番茄进行不同条件处理,实验结果如图3所示。
据图3可知,HH条件下,过剩光能产生的原因不是由气孔因素引起的,理由是
;而是由 ,使C3的合成速率下降,导致光反应产物积累,进而使光能转化效率降低而造成光能过剩,对植物造成危害。
(4)研究发现,D1蛋白周转(D1蛋白更新合成)和叶黄素循环(几种叶黄素在不同条件下的转化)是植物应对高温高光强条件的重要保护机制。研究人员利用番茄植株进行了四组处理:A组在适宜温度和光照强度下培养,B组用H2O处理,C组用叶黄素循环抑制剂(DTT)处理,D组用D1蛋白周转抑制剂(SM)处理,其中B、C、D三组均置于HH条件下培养,结果如图4所示。据图分析,在HH条件下,D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用 (选填“强”或“弱”),理由是 。
专题6 光合作用
五年高考
考点1 捕获光能的色素和结构
1.(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是( )
A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏
B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠
C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量
D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间
答案 B
2.(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CaO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 B
3.(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 D
4.(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 1 235 519 419 4.19
突变体1 512 75 370 1.59
突变体2 115 20 379 0.35
A.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 D
5.(2023海南,16,10分)海南是我国火龙果的主要种植区之一。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。
考点2 光合作用的原理
6.(2020江苏,27,8分)大豆与根瘤菌是互利共生关系,如图所示为大豆叶片及根瘤中部分物质的代谢、运输途径,请据图回答下列问题:
(1)在叶绿体中,光合色素分布在 上;在酶催化下直接参与CO2固定的化学物质是H2O和 。
(2)如图所示的代谢途径中,催化固定CO2形成3-磷酸甘油酸(PGA)的酶在 中,PGA还原成磷酸丙糖(TP)运出叶绿体后合成蔗糖,催化TP合成蔗糖的酶存在于 。
(3)根瘤菌固氮产生的NH3可用于氨基酸的合成,氨基酸合成蛋白质时,通过脱水缩合形成 键。
(4)CO2和N2的固定都需要消耗大量ATP。叶绿体中合成ATP的能量来自 ;根瘤中合成ATP的能量主要源于 的分解。
(5)蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物,与葡萄糖相比,以蔗糖作为运输物质的优点是 。
答案 (1)类囊体(薄)膜 C5 (2)叶绿体基质 细胞质基质 (3)肽 (4)光能 糖类 (5)非还原糖较稳定(或蔗糖分子为二糖,对渗透压的影响相对小)
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对CO2的Km为450 μmol·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(PEPC对CO2的Km为7 μmol·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的Km小,可以利用低浓度的CO2;玉米的叶肉细胞光解水释放氧气,加上 PEPC起到的CO2泵的作用,维管束鞘细胞内CO2/O2的值高,Rubisco的羧化大于加氧,光呼吸很弱;玉米的光合产物能及时从维管束运走 (3)光反应生成的ATP、NADPH有限(同化力有限);暗反应的酶活性有限;光合产物输出速率有限
8.(2022河北,19,10分)某品种茶树叶片呈现阶段性白化:绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色,而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如图。
回答下列问题:
(1)从叶片中分离叶绿体可采用 法。
(2)经检测,白化过程中叶绿体合成ATP和NADPH的数量显著降低,其原因是
(写出两点即可)。
(3)白化过程中气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少
。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于
中的基因编码,需通过特定的机制完成跨膜运输;其余蛋白质由存在于 中的基因编码。
答案 (1)差速离心 (2)叶绿体内部结构解体;光合色素减少 (3)水分的散失 (4)细胞核 叶绿体
9.(2021全国乙,29,11分)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2,吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题:
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有 。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和 释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式,这种方式既能防止 ,又能保证 正常进行。
(3)若以pH作为检测指标,请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
答案 (1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 细胞呼吸 (2)水分大量散失 光合作用 (3)实验思路:白天和夜间每隔一定时间取干旱条件下生长的植物甲的叶片,测定叶肉细胞的pH;预期结果:植物甲叶肉细胞pH在夜间逐渐降低、白天逐渐升高。
10.(2021辽宁,22,13分)早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约为390 μmol·mol-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco) 是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成 ,进而被还原生成糖类,此过程发生在 中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HC两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程。图中HC浓度最高的场所是 (填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有 。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HC转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisco附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力 (填 “高于”或“低于”或“等于”) Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是 。图中由Pyr转变为PEP的过程属于 (填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用
技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有 (多选)。
A.改造植物的HC转运蛋白基因,增强HC的运输能力
B.改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成
C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力
D.将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
答案 (1)C3(三碳化合物) 叶绿体基质 (2)叶绿体 呼吸作用和光合作用(光反应) (3)①高于 ②NADPH和ATP 吸能反应 ③同位素标记 (4)ACD
考点3 光合作用的影响因素及应用
11.(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 A
12.(2022海南,3,3分)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
答案 B
13.(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200 μL·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 D
14.(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
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.(2022浙江1月选考,27,8分)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。
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)层析 3-磷酸甘油酸(三碳酸) (2)光合速率大,消耗的二氧化碳多 蓝 溶质浓度升高 (3)不同颜色 光强度 光照时间
考点4 光合作用与细胞呼吸的综合
17.(2023湖北,11,2分)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
答案 D
18.(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 C
19.(2022全国乙,2,6分)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
答案 D
20.(2023江苏,19,12分)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题:
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在 (从①~④中选填);NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有 (从①~④中选填)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、 (填写2种)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有 (从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为 进入线粒体,经过TCA循环产生的
最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的 ,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞 ,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有 。
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
答案 (1)④ ①④ K+、苹果酸 (2)①②④ 丙酮酸 NADH或[H] (3)电化学势梯度(或H+浓度差) (4)吸收水分 (5)ABD
21.(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
22.(2021江苏,20,11分)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。如图示叶肉细胞中部分代谢途径,虚线框内示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题。
(1)叶绿体在 上将光能转变成化学能,参与这一过程的两类色素是 。
(2)光合作用时, CO2与C5结合产生三碳酸,继而还原成三碳糖(C3)。为维持光合作用持续进行,部分新合成的C3必须用于再生 ;运到细胞质基质中的C3可合成蔗糖,运出细胞。每运出一分子蔗糖相当于固定了 个CO2分子。
(3)在光照过强时,细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能,避免细胞损伤。草酰乙酸/苹果酸穿梭可有效地将光照产生的 中的还原能输出叶绿体,并经线粒体转化为
中的化学能。
(4)为研究线粒体对光合作用的影响,用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦,实验方法是:取培养10~14 d大麦苗,将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中,通过蒸腾作用使药物进入叶片。光照培养后,测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg-1chl·h-1,chl为叶绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的 简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液 寡霉素难溶于水,需先溶于丙酮,配制高浓度母液,再用丙酮稀释成不同药物浓度,用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组 ① (2分)
② 对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定 用氧电极测定叶片放氧
③ (2分) 称重叶片,加乙醇研磨,定容,离心,取上清液测定
答案 (1)类囊体膜 叶绿素和类胡萝卜素 (2)C5 12 (3)NADPH ATP (4)①在水中加入相同体积不含寡霉素的丙酮 ②减少叶片差异产生的误差 ③叶绿素定量测定(或测定叶绿素含量)
23.(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
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
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2 000 μmol·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ygl WT(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0~50 μmol·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)等于 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
24.(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)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
三年模拟
限时拔高练1
一、单项选择题
1.(2024届海安高级中学检测,2)学生用红苋菜和某种层析液做“叶片中色素的提取和分离”实验,相关叙述正确的是( )
A.色素提取后要及时加入CaCO3,以保护类胡萝卜素
B.色素提取可以用无水乙醇或95%乙醇,也可用乙醇和丙酮的混合溶液
C.纸层析法分离色素的原理是不同色素在无水乙醇(或丙酮)中溶解度不同
D.用纸层析法分离最终会得到两种色素,且分离时间不宜过长
答案 B
2.(2024届扬州高邮期初,7)为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类,某兴趣小组做了如下的色素分离实验:将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样,先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离,然后再置于蒸馏水中进行层析,过程及结果如图所示,图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是( )
A.色素1、2、3、4难溶于水,易溶于有机溶剂,色素5易溶于水
B.色素1、2、3、4可能分布在叶绿体中,色素5可能存在于液泡中
C.色素1和2主要吸收蓝紫光,色素3和4主要吸收蓝紫光和红光
D.色素1在层析液中的溶解度最小,色素4在层析液中溶解度最大
答案 D
3.(2024届扬州中学期初,7)我国科学家模拟植物的光合作用,设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工体系(ASAP),流程如图所示。据图判断下列相关叙述错误的是( )
A.图中C1(甲醇)的生成过程类似于光合作用中CO2的固定
B.图示的ASAP过程与植物细胞中的暗反应一样能循环进行
C.与植物细胞固定等量的CO2相比,该体系积累的淀粉较多
D.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
答案 B
二、多项选择题
4.【热点透】(2023南通三模,15)活化状态的Rubisco能催化CO2固定。黑暗条件下,Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下,光激活Rubisco活化酶,使Rubisco构象发生变化释放C5暴露出活性位点,然后Rubisco活性位点与CO2结合后再与类囊体排出的Mg2+结合,形成活化状态的Rubisco,过程如图所示。相关叙述正确的是( )
A.Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活
B.光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动
C.类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到基质
D.CO2和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物
答案 BC
三、非选择题
5.【新思维】(2024届南通启东期初,20)甲醛(HCHO)是室内空气污染的主要成分之一,严重情况下会引发人体免疫功能异常甚至导致鼻咽癌和白血病,室内栽培观赏植物常春藤能够清除甲醛污染。研究发现外源甲醛可以作为碳源参与常春藤的光合作用,具体过程如图所示(其中RU5P和HU6P是中间产物)。
(1)图1中产生NADPH的场所是 ,NADPH的作用是
。
(2)追踪并探明循环②中甲醛(HCHO)的碳同化路径,可采用的方法是
。推测细胞同化甲醛的场所应是 。
(3)甲醛在被常春藤吸收利用的同时,也会对常春藤的生长产生一定的影响,为此研究人员设计了甲醛胁迫下常春藤生长情况的实验。如表是常春藤在不同甲醛浓度胁迫下测得的可溶性糖的相对含量。甲醛脱氢酶(FALDH)是甲醛代谢过程中的关键酶,图2表示不同甲醛浓度下,该酶的活性相对值,图3是不同甲醛浓度下气孔导度(气孔的开放程度)的相对值。
不同甲醛浓度下常春藤可溶性糖的相对含量
级别 样品 0天 第1天 第2天 第3天 第4天
① 1个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 658 2 811 3 271 3 425
② 2个单位甲醛浓度的培养液 2 271 2 415 2 936 2 789 1 840
③ 不含甲醛的培养液 2 271 2 311 2 399 2 399 2 529
表中的实验组是 (填“①、②、③”组别);结合图2和图3推测常春藤在甲醛胁迫下气孔开放程度下降的生理意义是 。
(4)1个单位甲醛浓度下,常春藤气孔开放程度下降,可溶性糖的含量增加,综合上述信息,下列分析正确的是( )
A.1个单位甲醛浓度使FALDH的活性增强
B.气孔开放程度下降,导致光反应产物积累
C.甲醛代谢过程中能产生CO2用于光合作用
(5)综合分析表、图2和图3的信息,写出在甲醛胁迫下,常春藤的抗逆途径:
。
答案 (1)类囊体薄膜 作为还原C3的还原剂并提供能量 (2)同位素示踪技术 叶绿体基质 (3)①② 可以减少空气中甲醛进入植物体内 (4)AC (5)植物通过降低气孔的开放程度,减少对甲醛的吸收;同时FALDH的活性提高,增强对甲醛的代谢能力,起到抗逆作用
限时拔高练2
一、单项选择题
1.(2024届扬州期中,14)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验,下列叙述正确的是( )
A.应在研磨叶片后添加适量CaCO3防止叶绿素被破坏
B.添加石英砂、加快研磨速度和延长研磨时间均有助于充分提取色素
C.分离色素时需沿铅笔细线在滤纸条上画一条细而直的滤液细线
D.滤纸条上会出现四条颜色、粗细不同的色素带,黄绿色的条带最粗
答案 C
2.(2024届南京零模,12)下列关于光合作用的叙述中,不正确的是( )
A.真核细胞中,光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行,暗反应在叶绿体的基质中进行
B.光反应需要光,不需要酶,暗反应不需要光,需要多种酶
C.光反应吸收光能形成ATP和NADPH,暗反应将ATP和NADPH中活跃的化学能转化成稳定的化学能并储存在有机物中
D.光反应中,将水分解成H+并释放O2,暗反应最终将C3还原成(CH2O)
答案 B
3.(2024届扬州高邮期初,11)用绿色植物轮藻的大小相似的叶片分组进行光合作用实验:已知叶片实验前质量相等,在不同温度下分别暗处理1 h,测其质量变化,立即光照1 h(光强度相同),再测其质量变化。得到如下结果:
组别 一 二 三 四
温度/℃ 27 28 29 30
暗处理后质量变化/mg -2 -3 -4 -1
光照后与暗处理前质量变化/mg +3 +3 +3 +2
据表分析,以下说法错误的是( )
A.29 ℃时轮藻呼吸酶的活性高于其他3组
B.光照时,第一、二、三组轮藻释放的氧气量相等
C.光照时,第四组轮藻光合作用强度大于呼吸作用强度
D.光照时,第三组轮藻制造的有机物总量为11 mg
答案 B
4.(2024届扬州中学期初,6)在天气晴朗的夏季,将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度,绘制成如图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。下列叙述错误的是( )
A.d点和h点分别表示24 h中光合速率的最大值和最小值
B.bc段和ab段曲线斜率差异可能是温度变化造成的
C.fg段和ef段曲线斜率差异可能是气孔导度变化造成的
D.从a点和i点可以看出该植株24 h内有机物含量增加
答案 A
二、多项选择题
5.(2024届扬州高邮期初,18)玉米叶肉细胞中的叶绿体较小,数目也少,但叶绿体内有基粒,相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大,数目较多,但叶绿体内没有基粒。玉米细胞除C3途径外还有另一条固定CO2的途径,简称C4途径,如图。研究发现,C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。有关叙述正确的是( )
A.维管束鞘细胞中光合作用所利用的CO2都是C4分解释放的
B.若叶肉细胞中光合作用速率大于细胞呼吸速率,植物的干重不一定增加
C.玉米的有机物是在维管束鞘细胞通过C3途径合成的
D.干旱条件下C3途径植物光合速率比C4途径植物小
答案 BCD
三、非选择题
6.(2024届南通海安期初,20)植物的蒸腾作用对植物有重要的意义,气孔是植物蒸腾作用的主要通道。双子叶植物表皮上的气孔由两个肾形保卫细胞构成,如图,请回答:
(1)当保卫细胞渗透压 (填“变大”或“变小”)时细胞吸水,较薄的细胞外壁(靠近表皮细胞一侧)易于伸长而向外扩展,但微纤丝长度相对稳定,于是保卫细胞内壁外移,导致气孔导度 (填“变大”或“变小”)。
(2)适当降低蒸腾速率以减少水分损耗,在生产实践上是有意义的。但人为地过分抑制蒸腾作用对植物反而有害,因为蒸腾作用在植物生命活动中具有的意义有 。
A.是水分吸收和运输的主要动力
B.有助于无机盐的吸收和运输
C.有助于根系产生的激素等运输到地上的器官和组织
D.有助于降低叶片的温度
(3)气孔导度主要受保卫细胞中细胞液的渗透压调节。参与气孔导度调节的渗透物质主要有钾离子和对应的阴离子,以及蔗糖和苹果酸,如图表示保卫细胞渗透物质浓度的提高导致气孔张开的途径。
①保卫细胞常表现为膜内负电位膜外正电位的极化状态,膜上ATP驱动的质子泵将H+泵到细胞外,导致保卫细胞质膜 (填“去极化”或“超极化”),质膜内侧的电势变得更负,驱动K+从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾离子通道进入保卫细胞,再进入液泡。K+进入细胞的同时,还伴随着 的进入,以保持保卫细胞的电中性。已知脱落酸可以抑制保卫细胞质膜上的内向K+通道活性,活化外向K+、Cl-通道,请分析其促进气孔关闭的机理: 。
②保卫细胞中进行卡尔文循环的场所是 。图中固定CO2的产物有 。液泡中的苹果酸增加也是促进气孔开放的因素之一,推测气孔开放时保卫细胞中的淀粉含量会 。
③蔗糖也是气孔运动的渗透调节物质之一,由图分析其来源包括 。
A.保卫细胞叶绿体内暂时储存的淀粉水解转变成蔗糖
B.保卫细胞从细胞间隙吸收叶肉细胞产生的蔗糖
C.保卫细胞液泡中的苹果酸合成蔗糖
答案 (1)变大 变大 (2)ABD (3)①超极化 Cl- 脱落酸能抑制K+内流、促进K+外流,使保卫细胞内K+浓度减小,同时,脱落酸又能促进Cl-外流,保卫细胞内Cl-浓度减小,保卫细胞渗透压下降,气孔关闭 ②叶绿体基质 3-磷酸甘油酸和苹果酸 降低 ③AB
考法综合练
1.（新情境）(2024届泰州中学期初,20)红薯下侧叶片光合作用合成的糖类主要运输到地下的块根,用于分解供能或储存。图1是红薯叶肉细胞光合作用的过程,甲~戊表示相关物质,①~⑥表示相关生理过程。图2是某生物兴趣小组测得不同光照条件和温度下红薯的CO2吸收速率。镉(Cd)是一种土壤中污染范围广的重金属,H2S是一种气体信号分子。研究人员为研究镉对红薯光合作用的影响,以及H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用,进行了相关研究,实验结果如图3(注:CK为对照组)。请回答下列问题:
图3
(1)若在红薯形成块根时期,摘除一部分块根,继续培养一段时间后,下侧叶片光合速率的变化是 (选填“增大”“减小”或“不变”)。红薯块根去皮后易褐变与细胞内的多酚氧化酶有关。用开水焯过的红薯褐变程度下降,原因是
。
(2)分析图1可知,光合作用的 阶段需要消耗水,而水的产生发生于 阶段。R酶的作用是 。
(3)图1中,H+运出类囊体的方式是 。若要将提取的物质丁进行分离,通常使用的化学试剂是 。
(4)为了得到图2所示的实验结果,实验的设计条件应包含 。
A.保持光照强度不变
B.保持温度不变
C.保持大气湿度一致
D.保持二氧化碳浓度不变
E.选择足够多发育程度一致的红薯植株
F.选取不同种类的植物进行对照实验
(5)分析图2,10 ℃时,影响轻度遮光组红薯植株光合速率的环境因素主要是
。40 ℃后,重度遮光组曲线回升的主要原因是
。
(6)据图3分析可知,镉对红薯光合作用中的过程 (填写图1中的数字序号)造成直接影响,从而使其光合速率下降。H2S对镉胁迫红薯光合作用的缓解作用主要表现为 。
答案 (1)减小 高温使多酚氧化酶的活性下降,影响了褐变过程 (2)光反应和暗反应 光反应 催化暗反应中CO2的固定 (3)协助扩散 层析液 (4)CDE (5)温度(和光照强度) 温度过高,呼吸酶活性降低,呼吸作用减弱,CO2释放速率降低 (6)①④ 使叶绿素含量升高,吸收更多的光能,促进了光反应,一定程度上提高了镉胁迫下红薯的光合速率
2.（热点透）(2024届海安高级中学检测,19)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒只有间质片层,叶肉细胞的叶绿体有基粒。进行光合作用时,叶肉细胞中对CO2高亲和力的PEP羧化酶催化CO2固定产生四碳化合物(C4途径),然后运输到维管束鞘细胞中分解,释放出CO2用于卡尔文循环。如图1所示,请回答:
(1)两类光合色素中合成需要光的是 ,光合色素吸收的光能将水分解产生O2和高能电子e-、H+,H+、e-与 结合,形成还原型辅酶Ⅱ。
(2)图2是玉米中叶绿体的亚显微照片, (填“属于”或“不属于”)物理模型,其中 (填“甲”或“乙”)是维管束鞘细胞叶绿体,玉米进行卡尔文循环的场所在
(填“甲”或“乙”)的基质。
(3)玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞 (填“高”或“低”),在高温、强光照、干旱环境中玉米具有C4途径的意义是
。
(4)光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨 膜的质子梯度(△H+),形成质子动力势,质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可抑制质子梯度的形成(△H+),科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体,并测定ATP的相对含量,实验结果如表:
处理 维管束鞘细胞叶绿 体光合磷酸化活力 叶肉细胞叶绿体光 合磷酸化活力
μmolesATP/ mg·chl·h μmolesATP/ mg·chl·h
对照 91.10 135.9
1×10-5M 85.82 104.7
1×10-4M 77.09 76.24
1×10-3M 65.18 35.23
5×10-3M 55.39 5.49
①随着NH4Cl溶液浓度的增加,两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是
,其中叶肉细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果,联系玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞结构上的差异,对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测:
。
答案 (1)叶绿素 氧化型辅酶Ⅱ(NADP+) (2)不属于 乙 乙 (3)高 既能保持体内水分,又能高效地进行光合作用 (4)类囊体 ①在NH4Cl作用下质子梯度(△H+)逐渐减小,推动ATP合成的动力减小 ②除了质子梯度(△H+)外,可能还存在其他推动ATP合成的动力
3.(2023南京、盐城二模,20)如图1是发生在番茄叶绿体内的光反应机制,其中PSⅠ和PSⅡ表示光系统Ⅰ和光系统Ⅱ;图2表示番茄细胞合成番茄红素等代谢过程,番茄红素为脂溶性物质,积累在细胞内的脂滴中。请回答下列问题:
(1)图1能完成水光解的结构是 (选填“光系统Ⅰ”或“光系统Ⅱ”)。电子(e-)由水释放出来后,经过一系列的传递体形成电子流,电子的最终受体是 。光反应阶段光系统Ⅰ和光系统Ⅱ吸收的光能储存在 中。
(2)如图2所示,番茄细胞进行有氧呼吸时,第一阶段产生的物质X为 ,物质X可跨膜转运至线粒体基质,在酶的催化下形成乙酰CoA,再参与柠檬酸循环,柠檬酸循环过程 (选填“需要”或“不需要”)氧气参与。科研人员利用转基因技术改造番茄植株,使有关酶过度表达从而提高番茄红素积累量。据图2分析,转基因植株细胞过度表达的酶发挥作用的位置应为 (选填“细胞质基质”或“线粒体基质”),功能应是将图中物质X更多地转化为 。
(3)PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体,D1蛋白是PSⅡ核心蛋白。研究发现亚高温强光(HH)条件下,过剩的光能会损伤D1蛋白,进而影响植物的光合作用。为研究亚高温强光(HH)对番茄光合作用的影响,研究人员对番茄进行不同条件处理,实验结果如图3所示。
据图3可知,HH条件下,过剩光能产生的原因不是由气孔因素引起的,理由是
;而是由 ,使C3的合成速率下降,导致光反应产物积累,进而使光能转化效率降低而造成光能过剩,对植物造成危害。
(4)研究发现,D1蛋白周转(D1蛋白更新合成)和叶黄素循环(几种叶黄素在不同条件下的转化)是植物应对高温高光强条件的重要保护机制。研究人员利用番茄植株进行了四组处理:A组在适宜温度和光照强度下培养,B组用H2O处理,C组用叶黄素循环抑制剂(DTT)处理,D组用D1蛋白周转抑制剂(SM)处理,其中B、C、D三组均置于HH条件下培养,结果如图4所示。据图分析,在HH条件下,D1蛋白周转比叶黄素循环对番茄植株的保护作用 (选填“强”或“弱”),理由是 。
答案 (1)光系统Ⅱ NADP+(氧化型辅酶Ⅱ) NADPH和ATP (2)丙酮酸 不需要 细胞质基质 番茄红素 (3)气孔开度降低,但胞间CO2浓度却升高(或“胞间CO2浓度升高”) RuBP羧化酶活性下降 (4)强 与A组(对照组)相比,C组和D组番茄光合效率下降,且D组下降得更多
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