《直通名校》第一部分 专题二 大题突破（一）　细胞代谢类（讲义 教师版）-高考生物大二轮专题复习

大题突破（一）　细胞代谢类
典｜例｜示｜范
（2024·山东高考21题）从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度 （μmol CO2·mol－1） 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度（mol H2O·m－2·s－1） 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
（1）光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有　　　　　　　　　　　　。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点　　　　（填“高”或“低”），理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解题思路】
1.因果推理[第（1）小题]
2.逻辑推理[第（2）小题]
3.因果推理[第（3）小题]
答案：（1）ATP、NADPH　突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成　（2）高　突变体气孔导度大、胞间CO2浓度低；固定的CO2能力强　（3）突变体蔗糖转化酶活性高于野生型；更多的蔗糖分解成单糖，运输到籽粒的蔗糖少于野生型
同｜向｜题｜组
1.（2024·广东广州模拟）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（如图），测定相关指标（如表），探究遮阴比例对植物生长的影响。
组别 遮阴比例/％ 叶绿素含量/（mg·dm－2） 净光合速率/（μmolCO2·m－2·s－1）
A 0 4.2 11.8
B B1：0 5.3 20.5
B2：100 3.9 7.0
C 100 4.7 8.6
（1）本实验的自变量为　遮阴比例　，因变量的观测指标有　叶绿素含量、净光合速率　　。
（2）依据实验结果可推测　B　组玉米产量可能更高，可在收获后分别测量　　各组玉米籽粒的平均重量　进行验证。
（3）某兴趣小组为验证C组的叶绿素含量升高，需要分析玉米植株遮阴处理后光合色素含量的变化，应以　A　组为对照，请设计实验验证这种差异（简要写出实验思路）　实验思路：取等量A、C两组玉米叶片若干，记为A、C两组，分别提取和分离两组叶片中的光合色素，比较两组叶片中叶绿素含量的多少　。
（4）基于实验现象及结果，提出一个科学问题：　提高玉米产量的最适遮阴比例是多少（或为什么B2组叶绿素含量和净光合速率最低）　？
解析：（1）自变量是人为控制不一样的条件，结合表格可知，本实验的自变量为遮阴比例，因变量的观测指标有叶绿素含量、净光合速率。（2）依据实验结果可推测B组玉米产量可能更高，因为其净光合速率最大，可在收获后分别测量各组玉米籽粒的平均重量进行验证。（3）某兴趣小组为验证C组的叶绿素含量升高，需要分析玉米植株遮阴处理后光合色素含量的变化，应以A组（A组处于正常条件下）为对照，验证这种差异的实验思路为：取等量A、C两组玉米叶片若干，记为A、C两组，分别提取和分离两组叶片中的光合色素，比较两组叶片中叶绿素含量的多少。（4）基于实验现象及结果，可以提出的问题为：提高玉米产量的最适遮阴比例是多少？（或为什么B2组叶绿素含量和净光合速率最低？）
2.（2024·安徽安庆三模）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天分别测定植物的净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。回答下列问题。
注：曲线1为甲对照组，曲线2为乙对照组，曲线3为甲实验组，曲线4为乙实验组。
（1）光照时，叶绿体类囊体膜上的色素能够捕获光能，将其转化为ATP和　NADPH（或还原型辅酶Ⅱ）　中的化学能，这些化学能经　暗反应（或卡尔文循环）　阶段释放并转化为糖类中的化学能。
（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　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　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；②长时间高浓度的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）叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：　将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲、乙两组，两组植物均进行饥饿处理（置于黑暗中处理一段时间），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲、乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察　。
预期结果：　甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生　。
解析：（1）在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段ATP和NADPH中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。（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）要验证叶绿体中有光合作用产物淀粉，需要将叶绿体提取出来并检测其中淀粉。因此将生长状况良好且相同的植物叶片分为甲、乙两组，两组植物均进行饥饿处理（置于黑暗中处理一段时间），甲组放置在有光条件下，乙组放置在其他环境相同的黑暗状态下，一段时间后，用差速离心法提取出甲、乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液后观察。预期的结果：甲组匀浆出现蓝色，有淀粉产生；乙组无蓝色出现，无淀粉产生。
1.（2024·江西南昌三模）中国科学院天津工业生物技术研究所首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的合成。下图为植物的光合作用过程和人工合成淀粉过程。
（1）人工合成淀粉的过程中，能量形式的转变为　　光能→电能→化学能　。
（2）图示的①过程相当于植物光合作用的　光反应　阶段，②过程相当于植物光合作用的　CO2的固定　过程。
（3）中间体C6能在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量去处有　合成ATP，以热能形式散失　。
（4）固定等量的CO2，人工合成途径与绿色植物相比积累的淀粉含量　更高　，原因是　植物呼吸作用消耗有机物，人工合成中没有呼吸作用消耗有机物　。
（5）若该技术未来能够大面积推广应用，你认为可解决当前人类面临的哪些生态环境问题？　能节约大量的耕地和淡水资源；减少因农药、化肥的使用带来的环境污染；缓解温室效应等　（至少写出两点）。
解析：（1）分析图可知，人工合成淀粉的过程中将光能先转化为电能，随后再转化为有机物中的化学能。（2）图示的①过程进行水的光解，相当于植物光合作用的光反应阶段，②过程固定二氧化碳，形成有机物，即②过程相当于植物光合作用的暗反应过程中的CO2的固定。（3）分析图可知，中间体C6在细胞质基质中首先被分解，其释放的能量一部分合成ATP，一部分以热能形式散失。（4）固定等量的CO2，人工合成途径与绿色植物相比积累的淀粉含量高，因为人工合成途径无细胞呼吸消耗有机物，而植物呼吸作用消耗有机物。（5）若该技术未来能够大面积推广应用，那么可以不需要生产者就能固定太阳能合成淀粉等有机物，这样能节约大量的耕地和淡水资源，同时也能减少因农药、化肥的使用带来的环境污染，还能缓解温室效应等。
2.（2024·山东济宁二模）番茄体内存在如图所示的两条电子传递途径，其中，PS Ⅰ、PS Ⅱ是由光合色素和蛋白质构成的复合体。RCA是Rubisco的激活酶，Rubisco催化CO2的固定。在高温胁迫下，RCA的活性被抑制，进而降低Rubisco活性，导致光反应吸收的过剩能量激发活性氧（ROS）过量合成，ROS能使PS Ⅱ失活。回答下列问题。
（1）番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是　叶绿素b　。适宜环境温度下，PS Ⅱ受光激发将水分解为　氧（O2）和H＋　，同时产生电子（e－）；环式电子传递的发生会导致NADPH/ATP的值　变小　。（填“变大”“变小”或“基本不变”）
（2）科研人员利用野生型番茄植株进行了以下实验，在实验第3天时测得相关实验数据如下表所示：
组别 温度 气孔导度 净光合速率 （μmol·m－2·s－1） 胞间CO2 浓度（ppm） Rubisco酶活 性（U·mL－1）
甲 25 ℃ 99.2 11.8 282 172
乙 40 ℃ 30.8 1.1 403 51
从光合作用的过程分析，40 ℃时光合速率较低的原因是　使Rubisco酶活性下降，暗反应速率降低；使PS Ⅱ失活，光反应速率降低　（答出两点即可）。
（3）提出一个利用生物技术工程缓解高温胁迫对Rubisco活性影响的方案：　运用蛋白质工程技术提高RCA的热稳定性　。
解析：（1）番茄叶绿体中的色素在层析液中溶解度最低的是叶绿素b，适宜环境温度下，PS Ⅱ受光激发将水分解为O2和H＋，同时产生电子（e－）；由图可知，环式电子传递不发生H2O的氧化，不形成NADPH，导致NADPH/ATP的值变小。（2）分析表中数据可知，造成其光合速率较低的内部因素可能是酶的活性降低、类囊体结构破坏；表中数据显示，高温胁迫下番茄植株RCA酶活性下降，暗反应速率下降，光反应产生的ATP和NADPH的剩余量增加，抑制光反应；同时光能过剩导致活性氧的大量积累，进而破坏PSⅡ且抑制其修复，故高温胁迫下番茄植株光反应速率减慢。（3）依题意，Rubisco活性受到Rubisco活化酶（RCA）的调节，RCA活性易受高温胁迫抑制。根据结构和功能相适应的观点，可运用蛋白质工程技术改变RCA的结构，从而提高其热稳定性，使其结构在高温环境中更具稳定性，从而缓解高温胁迫对光合能力和作物产量的影响。
3.（2024·广东茂名三模）植物遭受低温胁迫会产生活性氧（ROS），ROS对蛋白质、膜脂和色素分子都有破坏作用，在光能过剩的条件下容易使光反应速率和光合速率降低，出现光抑制现象，而过氧化物歧化酶（SOD）能清除ROS。为研究植物生长调节剂甲对水稻幼苗光抑制的影响，实验小组开展了四组实验，处理方法为第①组：低温＋清水，第②组：低温＋甲溶液，第③组：常温＋甲溶液，第④组为对照组。定期检测水稻幼苗的净光合速率和SOD活性的变化情况，结果如图所示。回答下列问题：
（1）实验过程中，需要给予水稻幼苗　高　（填“低”“适宜”或“高”）光照。第④组的处理方法为　常温＋清水　。
（2）低温胁迫诱发光抑制的植物的CO2固定速率降低，原因可能是　低温会降低CO2固定相关酶的活性　；
　光抑制会降低光反应速率，使产生的ATP和NADPH减少，C5的产生量减少　。
（3）结合实验结果分析，植物生长调节剂甲可　缓解　水稻幼苗的光抑制，其影响光抑制的机理是　植物生长调节剂甲能提高SOD的活性，清除ROS，减少ROS对光合色素的破坏　。
解析：（1）分析题意，本实验目的是研究植物生长调节剂甲对水稻幼苗光抑制的影响，而在光能过剩的条件下容易使光反应速率和光合速率降低，出现光抑制现象，故实验过程中，需要给予水稻幼苗高光照；实验目的是研究植物生长调节剂甲对水稻幼苗光抑制的影响，自变量是温度、调节剂的有无及处理时间，因变量是植物生长情况，实验设计应遵循对照与单一变量原则，由于第①组：低温＋清水，第②组：低温＋甲溶液，第③组：常温＋甲溶液，第④组为对照组，推测第④组的处理方法为常温＋清水。（2）二氧化碳是暗反应的原料，生化反应的进行需要酶的催化，且暗反应的进行需要光反应产物参与，低温胁迫诱发光抑制的植物的CO2固定速率降低，原因可能是：低温会降低CO2固定相关酶的活性；光抑制会降低光反应速率，使产生的ATP和NADPH减少，C5的产生量减少。（3）第①组是低温＋清水，第②组是低温＋甲溶液，两组的自变量是甲溶液的有无，据图可知，第②组的净光合速率＞第①组，说明植物生长调节剂甲可缓解水稻幼苗的光抑制，且折线图中第②组的SOD活性高于第①组，其影响光抑制的机理是：植物生长调节剂甲能提高SOD的活性，清除ROS，减少ROS对光合色素的破坏。
4.（2024·广东珠海三模）间作是指同一块土地上，同一生长期内分行相间种植两种或两种以上的作物。为探究间作对玉米光合作用的影响，研究人员做了相关研究：对照组只种植玉米（单作），实验组2行玉米和4行花生间作，结果见表和图。
处理 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） Fm Fv/Fm
单作 3.86 0.46 363.52 0.784
间作 3.95 0.49 351.15 0.784
（1）叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收可见光中的　蓝紫　光，吸收的光可促进光反应产生　ATP和NADPH　，用于暗反应。
（2）已知叶绿素在植物体内负责光能的吸收、传递和转化，类胡萝卜素具有吸收光能和防御强光对植物体破坏两大功能，Fm可衡量光能传递情况，与光能传递效率呈正比，Fv/Fm可衡量光能转化效率。据表推测，间作提高了玉米对强光的利用能力的原因包括　叶绿素含量升高，类胡萝卜素含量升高，间作提高了玉米对强光的利用能力在于提高了光能的吸收和转化；类胡萝卜素含量升高，Fm降低，减少强光对植物的破坏　（回答两点）。
（3）实验表明，间作不仅明显提高玉米净光合作用，还促进了籽粒的生长。结合上图，写出判断依据：　间作条件下总干物质量大于单作总干物质量，且单作和间作茎叶干物质相同，使更多的有机物运输到籽粒，促进籽粒生长　。
（4）为进一步优化间作对农业生产中的应用，请提出一个新的研究课题　研究不同植物间的间作模式　。
解析：（1）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收可见光中的蓝紫光，吸收的光可促进光反应过程中水的光解和ATP的合成，产生的ATP和NADPH可用于暗反应。（2）由表格数据可知，间作条件下，叶绿素含量升高，类胡萝卜素含量升高，叶绿素在植物体内负责光能的吸收、传递和转化，类胡萝卜素具有吸收光能和防御强光对植物体破坏两大功能，同时Fm降低，减少光能传递。间作提高了玉米对强光的利用能力在于提高了光能的吸收和转化，同时减少强光对植物的破坏。（3）由图可知，间作条件下总干物质量大于单作总干物质量，且单作和间作茎叶干物质相同，使更多的有机物运输到籽粒，促进籽粒生长。（4）为进一步优化间作对农业生产中的应用，可研究不同植物间的间作模式。
5.（2024·山东日照二模）植物气孔导度可以影响光合作用。科研人员以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物气孔导度以及光合作用的影响，实验结果如下表（表中数据为相对值）。
处理 气孔导度 胞间CO2浓度 光合速率
白光 1 1 1
蓝光 1.71 0.57 1.42
红光 0.64 0.78 0.85
（1）绿色植物叶肉细胞中的叶绿体能捕获光能、进行光合作用的结构基础是其含有与光合作用有关的　色素和酶　。叶绿体将捕获的光能转化为　ATP和NADPH　中的化学能，供暗反应阶段利用。
（2）由实验结果可知，不同光质对气孔导度的影响情况是　蓝光促进气孔开放，红光抑制气孔开放　。
相对于红光处理组，蓝光处理组的胞间CO2浓度较低，据表分析，其主要原因是　光合速率大，消耗的CO2多　。
（3）研究人员对获得的该高等绿色植物的突变体A进行研究发现，在弱光条件下，突变体A的气孔导度高于野生型，但突变体A的光合速率与野生型基本相同，推测出现该现象的原因可能是　弱光下限制光合速率的因素主要是光照强度，而不是CO2浓度　。
解析：（1）绿色植物叶肉细胞中的叶绿体能捕获光能、进行光合作用的结构基础是其含有与光合作用有关的色素和酶，叶绿体将捕获的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，供暗反应阶段利用。（2）由实验结果可知，不同光质对气孔导度的影响情况是蓝光促进气孔开放，红光抑制气孔开放，蓝光处理组的胞间CO2浓度较低，据表分析，其主要原因是光合速率大，消耗的CO2多。（3）在弱光条件下，突变体A的气孔导度高于野生型，但突变体A的光合速率与野生型基本相同，推测出现该现象的原因可能是弱光下限制光合速率的因素主要是光照强度，而不是CO2浓度。
6.（2024·河南郑州模拟）绿萝是一种常见的室内观赏植物，如图为绿萝在不同遮光处理条件下净光合速率的日变化曲线。请据图回答下列问题：
（1）当绿萝处于M点时，叶肉细胞内合成ATP的场所有　细胞质基质、线粒体、叶绿体　，
若长时间处于M点，绿萝干重将　不变　（填“增加”“不变”或“减少”）。
（2）根据题图，6：30时80％遮光处理下，绿萝的净光合速率小于0，而不遮光和30％遮光处理下绿萝的净光合速率大于0，请推测其原因是　6：30时光照强度较弱，80％遮光处理下绿萝进行光合作用能利用的光能更少，影响光反应速率进而影响光合作用速率，导致呼吸速率大于光合速率　；
栽培绿萝时选择　30％遮光　（填“不遮光”“30％遮光”或“80％遮光”）处理条件更有利于其生长。
（3）12：30时，30％遮光条件下绿萝的净光合速率比不遮光条件下的大，甲同学猜测适当遮光会导致叶绿素含量升高，为验证该猜想，请帮助甲同学写出实验思路：　取等量30％遮光和不遮光处理24 h的叶片，提取并分离绿叶中的色素，比较两者的叶绿素含量　。
解析：（1）M点为光补偿点，此时植株的细胞呼吸速率与光合速率相等，细胞呼吸过程中，细胞质基质和线粒体中均会产生ATP，光合作用时，叶绿体中会产生ATP。在光补偿点时，植株的净光合速率为0，因此植株干重不变。（2）6：30时光照强度较弱，80％遮光处理下绿萝进行光合作用能利用的光能更少，影响光反应速率进而影响光合作用速率，导致呼吸速率大于光合速率。根据题图信息可知，绿萝在30％遮光条件下净光合速率最高，更有利于其生长。（3）探究适当遮光会导致叶绿素含量升高，可通过设置对照实验进行验证，即取等量30％遮光和不遮光处理24 h的叶片，提取并分离绿叶中的色素，比较两者的叶绿素含量。
7.（2024·山东济南三模）大红袍枇杷是常绿植物。在华东地区某校园里有一片大红袍枇杷果园，该校师生成立了兴趣研究小组，对大红袍枇杷不同情况下的净光合速率进行了检测。
（1）研究小组检测了不同光照强度下的净光合速率，发现大红袍枇杷的光补偿点和光饱和点均较低，据此推测大红袍枇杷应为　阴生　（填“阴生”或“阳生”）植物。
（2）每到冬季，植物大多落叶凋零。大红袍枇杷开出满树黄白色的花，但干物质质量却不降反升，原因是　大红袍枇杷为常绿植物，冬季也能进行一定强度的光合作用，且温度低呼吸作用弱，有机物逐渐积累使干物质量增加　。
（3）该研究小组分别在6月和11月晴朗的某一天检测了大红袍枇杷的净光合速率，检测结果如下图所示，表示6月检测的应是　图1　（填“图1”或“图2”），据图分析原因是　6月光照强度和温度远高于11月，光合作用较强，净光合作用强度要高很多；6月中午因气温高，气孔关闭，光合速率降低，表现出明显的光合“午休”现象　。
（4）大红袍枇杷于1月结幼果，2－3月进入果实膨大期，4－5月果实慢慢成熟，6月采摘。研究小组在不同时间分别检测有果叶片和无果叶片光合速率，结果如下表所示。由表推断，果实的存在能　促进　（填“促进”或“抑制”）枇杷的光合速率，1－5月份，果实对光合速率的影响幅度由大到小依次是　3、2、4、1、5　。请从叶片光合作用角度分析，果实的存在对大红袍枇杷光合速率影响的内在机制最可能是　果实的发育需要叶片提供充足的营养物质，避免了叶片光合产物的积累对光合作用的抑制　。
果实对枇杷光合速率的影响（单位：μmol·m－2·s－1）
叶片类型 1月 2月 3月 4月 5月
有果叶片 2.63 3.51 4.25 6.23 8.12
无果叶片 2.45 2.91 3.5 5.72 8.0
解析：（1）大红袍枇杷的光补偿点和光饱和点均较低，据此推测大红袍枇杷应为阴生植物。（2）大红袍枇杷开出满树黄白色的花过程中，干物质质量却不降反升，原因是大红袍枇杷为常绿植物，冬季也能进行一定强度的光合作用，且温度低呼吸作用弱，有机物逐渐积累使干物质量增加。（3）6月检测大红袍枇杷的净光合速率的是图1，原因是6月光照强度和温度远高于11月，光合作用较强，净光合作用强度要高很多；6月中午因气温高，气孔关闭，光合速率降低，表现出明显的光合“午休”现象。（4）据表分析，有果叶片的光合速率大于无果叶片的光合速率，推断果实的存在能促进枇杷的光合速率，1－5月份，有果叶片光合速率与无果叶片光合速率的差值分别是0.18 μmol·m－2·s－1、0.6 μmol·m－2·s－1、0.75 μmol·m－2·s－1、0.51 μmol·m－2·s－1、0.12 μmol·m－2·s－1，1－5月份，果实对光合速率的影响幅度由大到小依次是3、2、4、1、5，果实的存在对大红袍枇杷光合速率影响的内在机制最可能是果实的发育需要叶片提供充足的营养物质，避免了叶片光合产物的积累对光合作用的抑制。
8.（2024·辽宁模拟）气孔是由一对保卫细胞（含有叶绿体）围成的孔隙。大多数植物的气孔白天打开，晚上保持很小的开度。但在干旱条件下，某些植物的气孔在白天会以数十分钟为周期进行周期性的开放和闭合，称为“气孔振荡”。
（1）“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，有利于植物生理活动的正常进行。这种适应性体现在：植物面临干旱条件时，气孔关闭可以　降低蒸腾作用，避免失水过多　；气孔打开可以　保证CO2供应，使光合作用正常进行　。
（2）气孔开闭的调节是一个十分复杂的过程，研究者利用拟南芥展开了相关研究。
①研究人员欲研究蛋白质TOR激酶在气孔开闭中的作用及作用机理，以光照12 h/黑暗12 h为光照周期进行实验，结果如图1、图2所示：
本实验利用　减法　（填“加法”或“减法”）原理控制实验变量。结合图1、图2所示的结果分析，TOR激酶能促进光照条件下保卫细胞中淀粉的迅速降解，保卫细胞渗透压　升高　，保卫细胞　吸水　，气孔打开。
②研究发现，对于气孔开闭的调节，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用。为确定蔗糖和TOR激酶之间的关系，将野生型拟南芥分为4组开展实验，检测光照后各组中淀粉降解酶BAM1的相对表达量。
组别 A B C D
蔗糖 － ＋ － ＋
TOR激酶抑制剂 － － ＋ ＋
注：“＋/－”分别表示“有/无”添加。
比较各组数据，若淀粉降解酶BAM1的相对表达量大小表现为：　B组＞A组＞C组＝D组　（填“＞”“＜或“＝”），说明蔗糖通过促进TOR激酶活性进而促进淀粉降解，调节气孔开闭。
解析：（1）“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应，这种适应性体现在，植物面临干旱条件时，气孔关闭能降低蒸腾作用强度，避免失水过多；气孔打开能保证二氧化碳供应，使光合作用正常进行。（2）①实验控制中的减法原理是设法排除某种因素对实验对象的干扰，用TOR激酶抑制剂抑制TOR激酶的作用，是利用减法原理控制实验变量；依据图1、图2信息可知，与TOR激酶抑制剂处理组相比较，随着光照时间的延长，TOR激酶能促进光照条件下保卫细胞中淀粉的迅速降解，导致保卫细胞渗透压升高，保卫细胞吸水，气孔打开。②依据题干信息，对于气孔开闭的调节，蔗糖与TOR激酶起到相同的作用，由第①小问可知，TOR激酶能促进光照条件下保卫细胞中淀粉的迅速降解，可推知，在加入蔗糖时，拟南芥细胞内淀粉降解酶BAM1的相对表达量会增加，所以，若与A组相比，B组相对表达量更高，而C组与D组由于加入了TOR激酶抑制剂，所以C组和D组拟南芥细胞内淀粉降解酶BAM1的相对表达量无显著差异，均小于A组，因此，若淀粉降解酶BAM1的相对表达量大小表现为：B组＞A组＞C组＝D组，则能证明蔗糖通过TOR激酶调节淀粉代谢参与气孔运动，蔗糖与TOR激酶起到相同的调控作用。
9.（2024·广东梅州二模）小麦是重要的粮食作物，体内制造并输出有机物的组织器官被称为“源”，接纳有机物用于生长或贮藏的组织器官被称为“库”。小麦在不同条件下的净光合速率如图所示。回答下列问题：
（1）　叶　（器官）是小麦最重要的“源”，“源”光合作用所制造的有机物一部分用于自身的　呼吸作用　，另一部分输送至“库”。
（2）由图可知，当CO2浓度为1 000 μL·L－1时，限制中光强下小麦光合速率的环境因素有　光照强度和CO2浓度　。（填“光照强度”“CO2浓度”或“光照强度和CO2浓度”）
（3）籽粒是小麦开花后最重要的“库”。小麦开花后的10天左右，小麦籽粒开始沉积淀粉粒，进入灌浆期。据此分析，灌浆后期小麦叶片净光合速率明显下降的原因可能是　从叶片运输至小麦籽粒的有机物降低，在叶肉细胞中积累后抑制光合作用，使其净光合速率降低　。
（4）氮是小麦生长的必需元素之一，可推测在小麦生长时施加氮肥，有利于光合作用的进行。某小组拟开展实验验证该推测，在小麦生长的拔节期进行相应操作，从小麦开花后开始测相应数据，每周测一次，在开花后28天结束。请为该小组设计一个结果记录表。
答案：施加氮肥对小麦光合作用影响的结果记录表
净光合速率/（μmol· m－2·s－1） 开花后不同天数
初始 第7天 第14天 第21天 第28天
组别 未施加氮肥
施加氮肥
解析：（1）小麦的叶片是光合作用的主要场所，因此是小麦最重要的“源”。制造或输出有机物的组织器官被称为“源”，故“源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的呼吸作用，一部分用于生长发育，其余部分运输至“库”。（2）根据图示分析可知，当环境条件为中光强和CO2浓度为1 000 μL·L－1时，继续提高CO2浓度和光照强度，小麦的光合速率继续升高，说明此时限制小麦光合速率的环境因素是光照强度和CO2浓度。（3）淀粉是光合作用的产物，而叶片是进行光合作用的主要器官，因此籽粒中的淀粉主要是从叶运输过来的。灌浆后期，从叶片运输至小麦籽粒的有机物降低，在叶肉细胞中积累后抑制光合作用，使其净光合速率降低。（4）实验要验证氮是小麦生长的必需元素之一，在实验设计应确保两组小麦除了是否施加氮肥外，其他生长条件均相同，以确保实验结果的准确性。每周测量叶片的净光合速率，记录数据，并在表格中进行整理和分析。最后，通过比较两组小麦的叶片净光合速率，可以评估施加氮肥对小麦光合作用的影响。故施加氮肥对小麦光合作用影响的结果记录表见答案。
10.（2024·吉林模拟预测）水稻是重要的粮食作物，在相同的种植条件下，野生型水稻（T0）和黄绿叶突变型水稻（T1）的产量存在一定的差异。为探究影响水稻光合作用的机制，研究人员进行了野生型和突变型水稻实验，实验结果如下表。其中光补偿点是指光合作用过程中吸收的CO2量与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度；光饱和点是指光合作用速率不再随光照强度增大时的最小光照强度[单位为μmol/（m2·s）]。回答下列问题：
水稻类型 叶绿素/ （mg/g） 类胡萝卜素/ （mg/g） 类胡萝卜素/ 叶绿素 光补偿点/[μmol/ （m2·s）] 光饱和点/[μmol/ （m2·s）]
T0 4.08 0.63 0.15 18 2 000
T1 2.73 0.64 0.23 26 2 400
（1）光合色素可用　无水乙醇　进行提取，水稻叶肉细胞中NADP＋与　H＋　结合形成NADPH，NADPH再被运输到　叶绿体基质　参与暗反应。当光照强度为26 μmol/（m2·s）时，T1水稻叶肉细胞中产生ATP的场所为　叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜　　。
（2）据表分析，与T0相比，T1的光补偿点变大，原因是　叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素的值较高　。与T0相比，该水稻类型在吸收可见光中的主要区别是　蓝紫光的吸收率更高　。
（3）据表分析，弱光照条件下，野生型水稻的光合作用强度明显大于突变型水稻，判断的理由是　野生型水稻的光补偿点低于突变型水稻，当突变型水稻处于光补偿点时，野生型水稻的光照强度大于光补偿点，可积累有机物　。
解析：（1）光合色素可用无水乙醇提取，再用纸层析法将色素分离。水稻叶肉细胞进行光合作用，光反应在叶绿体类囊体膜上进行水的光解，H2O光解产生H＋和O2，H＋和NADP＋形成NADPH，同时ADP和Pi合成ATP，暗反应在叶绿体基质上进行，CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。当光照强度为26 μmol/（m2·s）时，T1水稻叶肉细胞进行有氧呼吸且呼吸速率等于光合速率，产生ATP的场所有叶绿体类囊体薄膜、细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜。（2）由表可知，与T0相比，T1的叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素的值较高，故其光补偿点较大。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，与T0相比，T1的类胡萝卜素/叶绿素值较高，蓝紫光的吸收率更高。（3）据表分析，野生型水稻的光补偿点低于突变型水稻，当突变型水稻处于光补偿点时，野生型水稻的光照强度大于光补偿点，可积累有机物，光合作用强度明显大于突变型水稻。
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