（9）非选择题提升练（有解析）高考生物学细胞代谢模块巩固训练

（9）非选择题提升练——高考生物学细胞代谢模块巩固训练
1.用下图中实验装置研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和乳汁分别加入两支试管，然后将两支试管放入同一水浴环境中持续15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需要的时间。通过多次实验，记录在不同温度下凝乳所需要的时间，结果如下表:
装置 A B C D E F
水浴温度（℃） 10 20 30 40 50 60
凝乳时间（min） 很长 7.0 4.0 1.5 4.0 不凝固
（1）解释以下两种处理对实验结果的影响。
①将装置A中的混合物加温至40℃，乳汁凝固时间将_______，原因是_______。
②将装置F中的混合物冷却至40℃，则实验结果为_______，原因是_______，将温度降至40℃时不会恢复活性。
（2）若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，实验结果会不准确，原因是_______。
（3）根据表格简要写出探究该酶催化作用的最适温度的实验思路。_______。
2.请回答下列与光合作用和细胞呼吸有关的实验问题：
（1）实验一：科研人员从小鼠细胞中分离出线粒体，并将其放入测定仪内的生理盐水中保持活性，然后按图示顺序向生理盐水中依次加入相应物质，其中X物质不包括还原氢，从加入线粒体开始测定O2消耗速率，结果如图1。请据图分析：X物质表示________，图示4个区间（①～④）中，线粒体内有水生成的区间是________，一定有CO2产生的区间是________。
（2）实验二：通过通气管向密闭容器中通入14CO2，密闭容器周围有充足且适宜的光源，如图2所示，当反应进行到0.5s时，发现14C出现在一种三碳化合物（C3）中，当反应进行到5s时，发现14C还出现在一种五碳化合物（C5）和一种六碳糖（C6）中，该实验是通过控制____________来探究CO2中碳原子转移路径的。在该实验中，如果发现0.5s时C5的含量较高，若要降低其含量，可改变的实验条件是________________________________。
（3）AMP-PCP能与细胞膜上ATP跨膜受体蛋白结合，科研人员用AMP-PCP溶液处理菜豆叶片，测定其净光合速率，结果如图3所示。由图可知，随着AMP-PCP浓度增大，叶片的净光合速率________，推测原因是AMP-PCP限制了ATP运输到________，导致气孔开放程度下降，从而抑制了光合作用的________反应。要验证上述推测是否正确，可用________溶液处理菜豆叶片作为实验组，以________处理菜豆叶片作为对照进行实验，测定叶片的气孔开放程度和净光合速率。若实验组的气孔开放程度和净光合速率均________对照组，则证明上述推测成立。
3.夏季晴朗白天同一地区种植的水稻出现“光合午休”现象，而玉米没有此现象。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）。回答下列问题：
（1）玉米暗反应的场所为____________，该产物的产生需要光反应提供____________。玉米叶肉细胞与维管束鞘细胞之间的胞间连丝比较发达，有利于____________。
（2）在夏季晴朗的白天，玉米在中午不会出现光合午休，由此推测PEPC对CO2的Km____________（填“高于”或“低于”）450μmol·L-1，光合作用过程中CO2先后被____________固定。
（3）①光呼吸中RuBP与O2结合发生在____________（场所）。____________从能量代谢角度看，光呼吸和有氧呼吸最大区别是____________。
②光呼吸会降低农作物产量，但是在长期进化过程中却被植物保留下来，其存在的意义可能是____________。（答出____________2____________点即可）
（4）蓝细菌爆发易产生水华现象，蓝藻光合作用光反应场所在____________，蓝藻也具有与玉米相似的CO2浓缩机制，研究者将蓝细菌的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____________。
4.番茄植株不耐高温，其生长适宜温度和光照分别为15~32℃、500~800lx。重庆日光温室夏季栽培过程中常遭遇35℃及以上的高温并伴有强光辐射，会造成作物减产。图甲是番茄植株进行光合作用的示意图，其中PSⅡ和PSⅠ是吸收、传递、转化光能的光系统；Rubisco为某种参与光合作用的酶。
（1）PSI和PSⅡ位于___________上。据图甲分析，番茄叶肉细胞进行光合作用产生的氧气，进入该细胞的线粒体被利用至少需要穿过___________层磷脂分子。
（2）为研究亚高温高光强对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株在CK条件（适宜温度和适宜光照）下和HH条件（亚高温高光强）下各培养5天后测定相关指标如下表。
光照强度 净光合速率 气孔导度 胞间CO2 Rubisco（酶）
组别 温度 （μmol·m-2·s-1） （μmol·m-2·s-1） （mmol·m-2.s-1） 浓度（ppm） 活性（U·mL-1）
CK 25℃ 500 12.1 114.2 308 189
HH 35℃ 1000 1.8 31.2 448 61
结合表中数据及图甲，与CK组比，HH组净光合速率下降的主要原因是_________________________________。
（3）植物通常会有一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用。已有研究表明在亚高温高光强下，过剩的光能可使D1蛋白被破坏。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光强逆境的关系进行了如下研究。
①利用番茄植株进行了三组实验，1组的处理同（2）中的CK，3组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光强（HH）下培养。定期测定各组植株的净光合速率（Pn）。实验结果如图乙，请写出2组的处理：_________________________________。根据实验结果解释植物缓解亚高温高光强抑制光合作用的机制：_________________________________。
②有研究表明被破坏的D1蛋白降解后，空出相应的位置，新合成的D1蛋白才能占据相应位置，使PSⅡ得以修复。Dcg蛋白酶位于类囊体腔侧，主要负责催化受损D1蛋白的降解。研究者通过抑制Dcg蛋白酶的活性，发现在亚高温高光强下番茄光合作用受抑制程度会加剧，结合上述研究结果和信息，请给出一种合理的解释：_________________________________。
5.人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_____________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为_____________。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_____________（填“增加”或“减少”）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_____________。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量
（填“高于”“低于”或“等于”）植物，原因是_____________。
（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
6.为探究不同中性盐胁迫对甜菜危害的差异，进一步揭示甜菜的耐盐机制，研究人员选择中性盐NaCl和Na2SO4及二者的混合盐对甜菜幼苗进行胁迫，实验结果如下表所示（中性盐胁迫对甜菜呼吸作用强度的影响忽略不计）。请回答下列问题：
实验处理 叶绿素含量/（mg·g-1） 净光合速率/（μmol·m-2·s-1） 气孔导度/（mmol·m-1·s-1） 胞间CO2浓度/（mg·g-1）
对照组 1.6 30 2.2 201
NaCl 140mmol/L 1.3 28 1.9 400
280mmol/L 1 20 1.5 598
Na2SO4 70mmol/L 1.1 17 1.5 420
140mmol/L 0.6 5 0.9 1200
混合盐NaCl：Na2SO4 70mmol/L：35mmol/L 1.2 16 1.6 403
140mmol/L：70mmol/L 0.9 9 1 900
（1）本实验可采用准确度较高的分光光度法测定叶绿素的相对含量，其原理是根据有色物质对光的吸收程度来确定物质的含量。实验中应依据______光的波长进行设定。除此之外，依据高中所学知识还可设计一种简略的测定方法，大致思路是__________________。
（2）由表可知，单一NaCl处理对甜菜幼苗的胁迫抑制要______（填“低于”或“高于”）单一Na2SO4处理。请结合表中信息，分析盐胁迫降低甜菜净光合速率的原因：____________________________________（答出2点）。
（3）研究发现植物受到盐胁迫后，细胞内会积累大量的自由基。这些自由基能使细胞的生物膜系统的结构受损，原因是__________________。研究人员想进一步探究甜菜在相同Na+浓度条件下，NaCl和Na2SO4两种中性盐及其混合盐对甜菜抗氧化酶系统的影响，请补充实验，简要说明实验设计思路：____________。
7.为探究不同补光灯等对大棚草莓光合生长、果实产量和品质的综合影响，科研人员进行了实验（光照强度、温度、CO2浓度等因素适宜，各组均补光4h/d），结果如下表所示，回答下列问题：
组别 光源 红蓝光比 叶片净光合速率μmol·m2s-1 单果均重（g） 结果数（个/m2） 可溶性糖（mg/g）
CK 不补光 16.04 11.95 305 2.17
T1 高压钠灯 8.5：1 14.06 11.26 329 2.78
T2 LED灯 4.9：1 17.03 16.22 381 2.45
T3 LED灯 3：01 15.39 16.06 356 2.37
T4 荧光灯 1.9：1 16.32 12.34 337 2.17
注：荧光灯内含汞；高压钠灯耗能较大
（1）在阴雨天、夜间或冬春季节寡日照地区，为提高大棚作物的光合作用强度以提高作物产量，常使用红光和蓝光作为补充光源而不用绿光的原因是________。
（2）根据实验结果分析，________（填“红光”或“蓝光”）有利于糖类的合成。高压钠灯虽然有利于提高果实的品质，但实际农业生产中却很少选择其作为补充光源，推测原因可能是________________。
（3）荧光灯处理下的草莓叶片净光合速率较高，根茎叶的生长旺盛，但草莓的产量不高，原因可能是________。可见，光质（光的颜色）不仅可以影响植物的光合作用，还可以作为________调控植物的生长发育、物质输送等。
（4）综合结果分析，将红蓝光配比为________灯作为在冬春季节寡日照地区大棚草莓的补光光源最好。光照强度、光质、光照时间都会影响作物的生长，为实现草莓优质、高产、节能、增收的目标，在该实验的基础上还应该再设计________的实验进行进一步探究。
8.图甲是绿色植物叶肉细胞内某些生理过程的物质变化，其中a、b、c表示物质，①～⑤表示生理过程。乙图是某科研小组在黄瓜幼苗光合作用的最适温度条件下，探究环境因素对其光合作用影响时所得到的实验结果。请回答：
（1）图甲中物质a是____________，①过程发生的场所是____________。物质c是____________，⑤过程发生的场所是____________。
（2）光照强度直接影响光合作用的____________（用甲图中数字回答）阶段，若将在阳光下正常生长的绿色植物移入暗室，短时间内细胞中三碳化合物的含量____________（升高或降低）。
（3）乙图中a点时CO2产生的具体场所是____________，黄瓜幼苗从____________点之后开始进行光合作用。
（4）乙图中，若植物呼吸作用的强度不变，d点真正的光合速率固定的CO2为________mg·h-1。
（5）据乙图分析，p点之前限制黄瓜幼苗光合作用速率的因素是_____________和__________________。CO2浓度为600mg·L-1时，d点的CO2吸收量高于c点，主要的影响因素是________________________。
（6）某研究小组采用“半叶法”对莲藕叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB（单位：mg），则该植物细胞总光合作用速率为____________mg/h。
9.马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图2是蔗糖进入筛分子-伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题：
（1）图1所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是____________（填标号）。为马铃薯叶片提供C18O2，块茎中会出现18O的淀粉，请写出18O转移的路径：C18O2→____________→淀粉。
（2）研究发现，叶绿体中淀粉的大量积累会导致____________膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，使____________，进而抑制暗反应。
（3）图2中甲具有____________酶活性。乙（SUT1）是一种蔗糖转运蛋白，在成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1的表达水平降低，叶片中可溶性糖和淀粉总量____________，最终导致块茎产量____________。
（4）科研人员以Q9、NB1、G2三个品种的马铃薯为材料，研究不同光周期处理对马铃薯块茎产量的影响，在24h昼夜周期中对马铃薯幼苗分别进行16h（长日照）、12h（中日照）、8h（短日照）三种光照时间处理，保持其他条件相同且适宜，培养一段时间后，发现长日照组叶绿素含量最高，但只有中日照和短日照组有块茎生成，结果如图。
①分析上述信息可知，光影响马铃薯幼苗的生理过程可能有____________（至少写出两点）。
②分析上图，单位时间内光周期影响平均单株块茎产量增量最高的实验组是____________。
③若将马铃薯叶片分为对照组和实验组，对照组叶片遮光处理，10h后检测到叶片的干物质减少量为Amg；某实验组10h后检测到叶片的干物质增加量为Bmg，实验叶片的面积为Ccm2，则该组的光合速率可以表示为____________。若要进一步研究不同CO2浓度对马铃薯叶片光合速率的影响，并尽量避免有机物的输出对实验结果的影响，应该选择____________（填“长日照”“中日照”或“短日照”）组的植株为实验材料。
10.贵州地宝兰具有极高的观赏和药用价值，对环境要求极高，属于中国特有的珍稀极危植物。野外调查发现，贵州地宝兰一般分布在60%~90%荫蔽度的林下。为贵州地宝兰就地保护、异地栽培提供依据，科研人员以贵州地宝兰成年盆栽植株为材料，通过黑色尼龙网遮阴设置不同透光率（8%、20%、45%和100%自然光照），处理四个月后测定贵州地宝兰的相关指标，结果如下图。请回答下列问题。
（1）选择林下基层土壤作为栽培基质是因为林下基层土壤___。通过黑色尼龙网遮阴设置8%、20%、45%透光率，依据是贵州地宝兰___。
（2）9：30~11：00各组叶片净光合速率均上升的主要原因是光照增强，光反应为暗反应中___（过程）提供了更多的___。
（3）在20%、45%和100%透光率下，各组贵州地宝兰均存在光合“午休”现象，某同学认为该现象是由气孔导度下降引起的。你是否同意他的观点，说明理由：___。
（4）科学家继续测定了上述各组贵州地宝兰的光补偿点和光饱和点以及各项生理指标，结果如下表：
相关参数 透光率 光饱和点/μmol·m-2·s-1 光补偿点/μmol·m-2·s-1 株高/cm 最大叶长/cm 最大叶宽/cm
8% 537 2.58 15 2.58 267
20% 542 3.31 15.25 3.31 330
45% 447 3.87 13.67 3.87 2.37
100% 407 5.77 12 5.77 2.35
①测定光饱和点和光补偿点时，应控制___等外界因素相同且适宜，并设置不同的___测定净光合速率，绘制叶片的光合-光响应曲线。
②由表可知，光补偿点随着透光率的增加而逐渐升高，依据表格中的数据尝试解释原因：随着透光率的增加___。
（5）在就地保护中，对处于不同荫蔽度下的贵州地宝兰应该采取怎样的措施？___。
答案以及解析
1.答案：（1）①明显缩短；40℃时凝乳酶活性高，乳汁凝固时间短；②乳汁不能凝固；60℃时凝乳酶已失活
（2）酶具有高效性，若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，在混合时就已发生凝固反应而使实验结果不准确
（3）在30~50℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验；凝乳时间最短时对应的温度接近凝乳酶的最适温度
解析：（1）①低温不破坏酶的空间结构，在一定范围内升高温度，酶的活性可以发挥出来。由表格可知，该酶的最适温度在40℃左右，因此如果将A组的水温逐渐提高至40℃，酶活性提高，乳汁凝固时间明显缩短。②温度过高会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，即使温度降低，酶的活性也不能恢复，装置F组中的酶已经失活，将F组混合物冷却至40℃，乳汁凝固时间不变（不能凝固）。
（2）酶具有高效性，若将酶和乳汁先混合再进行F组实验，会因为在混合时就已发生凝固反应而使实验结果不准确。
（3）分析表格数据可知，该酶催化作用的最适温度在30~50℃，若探究该酶催化作用的最适温度，在30~50℃范围内设置更小的温度梯度，其他条件不变，重新进行实验，凝乳时间最短时对应的温度接近凝乳酶的最适温度。
2.答案：（1）丙酮酸；①②③④；③
（2）反应时间；减弱光照或适当增加CO2的供应
（3）降低；细胞外；暗；ATP；蒸馏水；大于
解析：（1）实验一：线粒体中进行氧化分解的物质是丙酮酸，故图1中加入的X物质是丙酮酸。还原氢与氧气结合形成水，①②③④都有氧气消耗，故都产生了水。在有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水反应，产生CO2，第③区间加入了X物质丙酮酸，故该区间一定有CO2产生。
（2）实验二：当反应进行到0.5s时，发现14C出现在一种三碳化合物（C3）中，当反应进行到5s时，14C还出现在一种五碳化合物（C5）和一种六碳糖（C6）中，由此可见，该实验是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径。暗反应中C5的来源是C3的还原，去路是CO2的固定，故0.5s时要想降低C5的含量，可降低光照或适当增加CO2的供应，因为降低光照可以减少ATP、NADPH的生成量，从而抑制C3的还原，使C5的来源减少，含量有所降低；若适当增加CO2的供应，会促进CO2固定，使C5的去路增加，同样也可以使C5的含量有所降低。
（3）据图3分析，随着AMP-PCP浓度增大，叶片的净光合速率逐渐降低，原因可能是AMP-PCP能与细胞膜上ATP跨膜受体蛋白结合，限制了ATP运输到细胞外，导致气孔开放程度下降，使光合作用的暗反应中的CO2供应不足，抑制了暗反应的进行，要验证推测是否正确，可用ATP溶液处理菜豆叶片，以蒸馏水作为对照实验，测定叶片的气孔开放程度和净光合速率。如果实验组的气孔开放程度和净光合速率均大于对照组，则推测正确。
3.答案：（1）维管束鞘细胞叶绿体基质；[H]（NADPH）和ATP；进行细胞间的物质运输和信息交流
（2）低于；PEP和C5（或RuBP）
（3）叶绿体基质；光呼吸消耗ATP（能量），有氧呼吸产生ATP（能量）；防止光反应积累过多的ATP和NADPH影响细胞正常代谢；在CO2浓度低时补充光合作用所需的CO2（补充暗反应所需的C3化合物）
（4）光合片层；酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP和NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用的机制有所不同
解析：（1）由图可知，玉米维管束鞘细胞叶绿体基质中进行卡尔文循环，即玉米暗反应的场所为维管束鞘细胞叶绿体基质，该产物的产生需要光反应提供[H]NADPH和ATP。高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流和物质交换，因此玉米叶肉细胞与维管束鞘细胞之间的胞间连丝比较发达，有利于进行细胞间的物质运输和信息交流。
（2）光合午休是指午间由于气温过高，植物防止蒸腾作用散失过多的水分，关闭气孔，影响了CO2的吸收，进而影响了光合作用，玉米的光合作用在中午不会出现午休现象，由此推测PEPC对CO2的亲和力较大，Km低于450μmol·L-1（Km越小，酶对底物的亲和力越大）。由图中玉米细胞内的图示可知，光合作用过程中CO2先后被PEP（在叶肉细胞中）、C5（在维管束鞘细胞叶绿体中）固定。
（3）①卡尔文循环的Rubisco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，卡尔文循环的Rubisco酶存在于叶绿体基质中，因此，光呼吸中RuBP与O2结合发生在叶绿体基质。从能量代谢角度看，光呼吸会消耗ATP（能量），有氧呼吸能产生ATP（能量）。
②光呼吸会降低农作物产量，但光呼吸可能能防止光反应积累过多的ATP和NADPH影响细胞正常代谢；在CO2浓度低时补充光合作用所需的CO2（补充暗反应所需的C3化合物），因此光呼吸在长期进化过程中被植物保留下来。
（4）蓝细菌为原核生物，没有叶绿体，其光合作用光反应场所在光合片层，在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化，是因为酶的活性达到最大，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。
4.答案：（1）叶绿体类囊体薄膜；10
（2）Rubisco酶活性的下降导致②和③（暗反应）的速率下降，NADPH和ATP含量增加，引起光反应减慢，导致光合作用速率下降，此时温度升高细胞呼吸速率可能加快
（3）2组番茄植株在亚高温高光强（HH）下培养；番茄植株通过合成新的D1蛋白以缓解亚高温高光强对光合作用的抑制；Dcg蛋白酶的活性被抑制后不能降解失活的D1蛋白，导致新合成的D1蛋白不能替补受损的D1蛋白和修复PSⅡ的结构和功能
解析：（1）PSⅡ和PSⅠ是吸收、传递、转化光能的光系统，参与光合作用的光反应阶段，位于叶绿体类囊体薄膜上。由图可知，氧气在类囊体形成，因此叶肉细胞进行光合作用产生的氧气，进入该细胞的线粒体被利用至少需要穿过类囊体薄膜1层+叶绿体膜2层+线粒体膜2层=5层膜，5层磷脂双分子层，10层磷脂分子。
（2）为研究亚高温高光强对番茄光合作用的影响，实验的自变量是温度和光照强度。表中数据显示：与对照组相比，亚高温高光组净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，据此可知亚高温高光强条件下净光合速率的下降主要原因是：Rubisco酶活性的下降导致②和③（暗反应）的速率下降，NADPH和ATP含量增加，引起光反应减慢，导致光合作用速率下降，此时温度升高，细胞呼吸速率可能加快。
（3）①利用番茄植株进行的三组实验中，自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光强，因变量是净光合速率。1组的处理同（2）中的CK，在常温、适宜光照下培养，为对照组；3组用适量的可抑制D1蛋白合成的SM处理番茄植株并在亚高温高光强（HH）下培养，由此可知2组番茄植株不需要用SM处理并在亚高温高光强（HH）下培养。1组、2组的番茄植株均能正常合成D1蛋白，3组的番茄植株D1蛋白的合成受到抑制。图2显示的实验结果是：2组番茄植株的净光合速率低于1组、高于3组，说明亚高温高光强对净光合速率有抑制效应，而亚高温高光强对番茄植株净光合速率的抑制是因为抑制了D1蛋白的合成，说明通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光强对光合作用的抑制。
②由题意可知，D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用。失活的D1蛋白被降解后由新合成的D1蛋白来替换。Dcg蛋白酶的活性被抑制后不能降解失活的D1蛋白，导致新合成的D1蛋白不能替补受损的D1蛋白和修复PSⅡ的结构和功能，致使在亚高温高光强下番茄光合作用受抑制程度加剧。
5.答案：（1）模块1和模块2；五碳化合物（或：C5）
（2）减少；模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
（3）高于；人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类（或：植物呼吸作用消耗糖类）
（4）叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
解析：（1）该系统中的模块1和模块2的功能相当于光合作用光反应阶段光合色素对光能的吸收和水的光解，同时，通过模块1和模块2的能量转化为光能→电能→化学能（储存在ATP和NADPH中），所以该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1和模块2。模块3的功能相当于光合作用的暗反应阶段，甲与CO2结合完成CO2的固定，甲为五碳化合物（或：C5）。
（2）正常运转过程中气泵突然停转，系统中CO2突然减少，CO2的固定减弱，但短时间内C3的还原不变，则短时间内乙（C3）的含量将减少。若气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的原料ADP、Pi和NADP+就会不足，进而影响模块2中的能量转换效率。
（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，由于该系统只进行光合作用，不进行呼吸作用，只有糖类的积累，没有糖类的消耗，所以该系统糖类的积累量高于植物。
（4）干旱条件下，很多植物为了减弱蒸腾作用，减少水分散失，会降低叶片气孔开放程度，使CO2的吸收量减少，植物光合作用速率降低。
6.答案：（1）红光和蓝紫光；提取叶片中的叶绿素溶液进行比色法测定，与标准色卡对比，估测叶绿素含量
（2）低于；盐胁迫导致叶绿素含量下降，降低了光合能力；盐胁迫影响气孔导度及胞间CO2浓度，限制CO2进入叶片，降低光合速率
（3）自由基可以攻击脂质双层，导致脂质过氧化，破坏膜的完整性；设置等Na+浓度的NaCl、Na2SO4和混合盐处理组，还有正常情况不用盐处理的对照组，比较各组甜菜叶片中抗氧化酶活性（如超氧化物歧化酶、过氧化物酶），分析不同盐对抗氧化酶系统的影响
解析：（1）因为本实验可采用准确度较高的分光光度法测定叶绿素的相对含量，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以实验中应依据红光和蓝紫光的波长进行设定；除此之外，依据高中所学知识还可设计一种简略的测定方法，大致思路是用提取叶片中的叶绿素溶液进行比色法测定，具体是通过提取叶绿素溶液后，用颜色比较法与标准色卡对比，估测叶绿素含量。
（2）由表可知，单一NaCl处理对甜菜幼苗的胁迫抑制要低于单一Na2SO4处理，因为单一用Na2SO4处理在同等条件下各项数值都低于单一NaCl处理的；请结合表中信息，分析盐胁迫降低甜菜净光合速率的原因，大体是两方面原因：①盐胁迫导致叶绿素含量下降，吸收和利用光能降低，降低了光合能力；②盐胁迫影响气孔导度及胞间CO2浓度，限制CO2进入叶片，降低暗反应速率，从而降低光合速率。
（3）研究发现植物受到盐胁迫后，细胞内会积累大量的自由基。这些自由基能使细胞的生物膜系统的结构受损，自由基可以攻击脂质双层，导致脂质过氧化，破坏膜的完整性，从而影响膜的流动性和结构。研究人员想进一步探究甜菜在相同Na+浓度条件下，NaCl和Na2SO4两种中性盐及其混合盐对甜菜抗氧化酶系统的影响，请补充实验，简要说明实验设计思路：实验要遵循对照原则和单一变量、等量原则，可以设置对照组和不同的盐处理组，测定甜菜幼苗抗氧化酶活性，进行比较分析。具体是设置等Na+浓度的NaCl、Na2SO4和混合盐处理组，还有正常情况不用盐处理的对照组，比较各组甜菜叶片中抗氧化酶活性（如超氧化物歧化酶、过氧化物酶），分析不同盐对抗氧化酶系统的影响。
7.答案：（1）光合色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光的吸收最少
（2）红光；高压钠灯的耗电量大，产量提高不显著，经济效益不高
（3）荧光灯不利于草莓叶片光合产物的输出，光合产物主要用于根茎叶生长（营养生长）；信号
（4）4.9：1的LED；多组不同补光时长
解析：（1）光合色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光的吸收最少，所以常使用红光和蓝光作为补充光源而不用绿光。
（2）比较T2和T3组可知，红光比值高时可溶性糖含量高，则说明红光有利于糖类的合成。高压钠灯的耗电量大，产量提高不显著，经济效益不高，所以高压钠灯虽然有利于提高果实的品质，但实际农业生产中却很少选择其作为补充光源。
（3）荧光灯不利于草莓叶片光合产物的输出，光合产物主要用于根茎叶生长（营养生长），所以荧光灯处理下的草莓叶片净光合速率较高，根茎叶的生长旺盛，但草莓的产量不高。可见，光质（光的颜色）不仅可以影响植物的光合作用，还可以作为信号调控植物的生长发育、物质输送等。
（4）综合结果分析，红蓝光配比为4.9：1的LED，叶片净光合速率、单果均重、结果数和可溶性糖的含量都比红蓝光配比为3：01的高，所以红蓝光配比为4.9：1的LED作为在冬春季节寡日照地区大棚草莓的补光光源最好。光照强度、光质、光照时间都会影响作物的生长，为实现草莓优质、高产、节能、增收的目标，以上实验没有探究补光时长对大棚草莓光合作用的影响，所以在该实验的基础上还应该再设计多组不同补光时长的实验进行进一步探究。
8.答案：（1）O2；叶绿体类囊体薄膜；丙酮酸；线粒体内膜
（2）①；升高
（3）线粒体基质；m
（4）140
（5）光照强度；二氧化碳浓度；光照强度
（6）（MB-MA）÷（截取面积×时间）
解析：（1）分析图甲可知:a为水光解产生的O2，①过程为光反应，场所为叶绿体的类囊体薄膜。c为丙酮酸，⑤过程为有氧呼吸第三阶段，场所为线粒体内膜。
（2）光反应阶段必须有光才能进行，暗反应阶段有光、无光都能进行，故光照强度直接影响光合作用的①光反应。暗反应C3的还原过程需要消耗NADPH和ATP，若将在阳光下正常生长的绿色植物移入暗室，光反应提供的NADPH和ATP减少，短时间内细胞中三碳化合物的还原减少，生成不变，故其含量升高。
（3）乙图中a点时只进行呼吸作用，故在有氧呼吸第二阶段产生CO2，场所是线粒体基质。乙图中m点之后CO2的释放量减少，逐渐变为吸收CO2，说明在m点后开始进行光合作用，利用CO2。
（4）乙图中，细胞呼吸强度为20mg·h-1，曲线工中的d点二氧化碳的吸收量为120mg·h-1，可表示净光合速率，真正光合速率-呼吸速率+净光合速率=20+120=140mg·h-1
（5）据乙图中的三条曲线分析，n之后p之前随着光照强度和CO2浓度的增大，CO2吸收量也在增加，说明限制黄瓜幼苗光合作用速率的因素是光照强度和CO2浓度。CO2浓度为600mg·h-1时，d点（曲线I800lk光照强度）的CO2吸收量高于c点（曲线Ⅱ350lk光照强度），主要的影响因素是光照强度。
（6）真光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的CO2或释放的O2表示，亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。A叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量M=MB-MA=（叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量）-（叶片初始质量-呼吸作用有机物的消耗量），因此真光合速率=（MB-MA）÷（截取面积x时间）mg/h。
9.答案：（1）②；C3→磷酸丙糖→蔗糖
（2）类囊体；CO2吸收减少
（3）ATP水解；升高；降低
（4）叶绿素的合成、光合作用、有机物的运输和储存等；NB1中日照组；0.1（A+B）/Cmg·cm-2·h-1
长日照
解析：（1）在叶绿体中C3的还原反应即②过程需要光反应提供ATP和NADPH，需要ATP和NADPH供能以及需要NADPH提供还原剂；为马铃薯叶片提供C18O2，会进行光合作用，最后块茎中的淀粉会含18O，由图可知，元素18O转移的路径：C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉。
（2）光反应的场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累会导致类囊体膜结构被破坏，进而直接影响光反应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，即气孔的开放程度下降，影响二氧化碳的吸收，即二氧化碳的吸收量下降，进而暗反应速率下降，光合速率下降。
（3）由图可知，在结构甲的作用下，ATP水解，H+逆浓度运输至胞外，说明结构甲具有ATP水解酶的功能与物质运输的功能；成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUTl的表达水平降低，筛分子-伴胞复合体的蔗糖转运蛋白乙含量减少，叶肉细胞中蔗糖分子通过结构乙转运出叶肉细胞的量减少，叶肉细胞中蔗糖积累，可溶性糖和淀粉总量升高，抑制光合作用，最终导致块茎产量降低。
（4）①本实验研究不同光周期处理对马铃薯产量的影响，最终发现长日照组叶绿素含量最高，但只有中日照和短日照组有块茎生成，由此推断光影响的马铃薯幼苗的代谢过程可能有叶绿素的合成、光合作用、有机物的运输和储存、细胞呼吸、酶的合成等；
②由图可知，对NB1品种进行12h的中日照，在处理45～60d期间差值最大，即单株产量增量最高；
③对照组叶片遮光处理，10h后检测到叶片的干物质减少量为Amg，此时检测的是10小时的呼吸消耗；实验组10h后检测到叶片的干物质增加量为Bmg，该值代表的是10小时有机物的增加量（净光合量），实验叶片的面积为Ccm2，则该组的光合速率可以表示为（A+B）÷10÷C=0.1（A+B）/Cmg·cm-2·h-1。若要进一步研究不同CO2浓度对马铃薯叶片光合速率的影响，为了尽量避免有机物的输出对实验结果的影响，应该选择上述3组实验中长日照组的植株为实验材料，因为该实验组没有块茎生成，避免了有机物的输出。
10.答案：（1）富含无机盐，有利于贵州地宝兰存活；一般分布在60%~90%荫蔽度的林下
（2）C3的还原；ATP和NADPH
（3）不同意，中午气孔导度下降，但胞间二氧化碳浓度却上升
（4）温度、CO2浓度；光照强度；叶绿素的总量下降，需要更强的光照才能补偿呼吸消耗
（5）对生长在荫蔽度较高环境中的地宝兰，要对周围植物进行适当砍伐；对生长在荫蔽度较低环境中的地宝兰适当遮阴。
解析：（1）选择林下基层土壤作为栽培基质是因为林下基层土壤富含无机盐，有利于贵州地宝兰存活，通过黑色尼龙网遮阴设置8%、20%、45%透光率，依据是贵州地宝兰一般分布在60%~90%荫蔽度的林下。
（2）分析图1可知9：30~11：00各组叶片净光合速率均上升的主要原因是光照增强，光反应为暗反应中C3的还原提供更多的ATP和NADPH。
（3）在20%、45%和100%透光率下，各组贵州地宝兰均存在光合“午休”现象，分析图2和图3可知20%、45%和100%透光率下，中午气孔导度下降，但胞间二氧化碳浓度却上升，由此推断光合“午休”现象不是由气孔导度下降引起的。
（4）①测定光饱和点和光补偿点时，光照强度属于自变量，其他影响光合作用的外界因素属于无关变量，故应控制温度、CO2浓度等外界因素相同且适宜，并设置不同的光照强度测定净光合速率，绘制叶片的光合-光响应曲线。
②由表可知，光补偿点随着透光率的增加而逐渐升高，依据表格中的数据尝试解释原因：随着透光率的增加叶绿素的总量下降，需要更强的光照才能补偿呼吸消耗。
（5）在就地保护中，对生长在荫蔽度较高环境中的地宝兰，要对周围植物进行适当砍伐；对生长在荫蔽度较低环境中的地宝兰适当遮阴。