【解析】2023年全國高考生物真題匯編5：光合作用

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2023年全國高考生物真題匯編5：光合作用

一、選擇題

1．（2023·湖北）高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1℃，水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%~8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯誤的是（）

A．呼吸作用變強，消耗大量養(yǎng)分

B．光合作用強度減弱，有機物合成減少

C．蒸騰作用增強，植物易失水發(fā)生萎蔫

D．葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少

【答案】D

【知識點】影響光合作用的環(huán)境因素；細胞呼吸原理的應(yīng)用；影響細胞呼吸的因素

【解析】【解答】A、高溫條件下呼吸酶活性增強，呼吸作用增強，消耗大量養(yǎng)分，A正確；

B、高溫條件下光合有關(guān)酶活性減弱，氣孔部分關(guān)閉二氧化碳來源減少，光合作用強度減弱，有機物合成減少，B正確；

C、高溫使作物蒸騰作用增強，散失水分增加，植物易失水發(fā)生萎蔫，C正確；

D、高溫使作物葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADPH和ATP減少，D錯誤。

故答案為：D。

【分析】溫度一般是通過影響酶的活性從而影響生物體的生命活動。呼吸作用有關(guān)酶的最適溫度一般高于光合有用相關(guān)酶的最適溫度。高溫狀態(tài)下，在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸強度隨著溫度的升高而增強。

2．（2023·天津）下圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，關(guān)于此圖說法錯誤的是（）

A．HCO3-經(jīng)主動運輸進入細胞質(zhì)基質(zhì)

B．HCO3-通過通道蛋白進入葉綠體基質(zhì)

C．光反應(yīng)生成的H+促進了HCO3-進入類囊體

D．光反應(yīng)生成的物質(zhì)X保障了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)

【答案】B

【知識點】光合作用的過程和意義；被動運輸；主動運輸

【解析】【解答】A、結(jié)合題圖可知，HCO3-進入細胞質(zhì)基質(zhì)需要膜上的蛋白質(zhì)協(xié)助，同時需要線粒體產(chǎn)生的ATP提供能量，由此推斷HCO3-進入細胞質(zhì)基質(zhì)的方式是主動運輸，A正確；

B、結(jié)合題圖可知，HCO3-由細胞質(zhì)基質(zhì)進入葉綠體基質(zhì)需要葉綠體膜上的蛋白質(zhì)協(xié)助，同時需要線粒體產(chǎn)生的ATP題供能量，由此推斷HCO3-進入細胞質(zhì)基質(zhì)的方式是主動運輸，而通道蛋白只能參與協(xié)助擴散，所以HCO3-進入葉綠體基質(zhì)不是通過通道蛋白，B錯誤；

C、結(jié)合題圖可知，光反應(yīng)中水的光解產(chǎn)生的H+促進HCO3-進入類囊體中，C正確；

D、結(jié)合題圖可知，光反應(yīng)中水的光解會產(chǎn)生物質(zhì)X，而物質(zhì)X會進入線粒體，由此確定物質(zhì)X是O2。O2能夠促進線粒體進行有氧呼吸，產(chǎn)生更多的ATP，利于HCO3-進入葉綠體基質(zhì)，產(chǎn)生CO2，所以說光反應(yīng)生成的物質(zhì)X保障了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)，D正確。

故答案為：B。

【分析】光合作用分為光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。（1）光反應(yīng)階段：①場所：葉綠體類囊體的薄膜。②過程：葉綠體中光合色素吸收的光能將水分解為氧和H+，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H+與氧化型輔酶Ⅱ（NADP+）結(jié)合，形成還原型輔酶Ⅱ（NADPH）。在有關(guān)酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP。③能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能。（2）暗反應(yīng)階段：①場所：葉綠體基質(zhì)。②過程：在酶的作用下，二氧化碳與五碳化合物結(jié)合，形成兩個三碳化合物。在有關(guān)酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原。一些接受能量并被還原的三碳化合物，在酶的作用下經(jīng)過一系列的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖類；另一些接受能量并被還原的三碳化合物，經(jīng)過一系列變化，又形成五碳化合物。③能量變化：活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中穩(wěn)定的化學能。

3．（2023·北京）在兩種光照強度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯誤的是（）

A．在低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升

B．在高光強下，M點左側(cè)CO2吸收速率升高與光合酶活性增強相關(guān)

C．在圖中兩個CP點處，植物均不能進行光合作用

D．圖中M點處光合速率與呼吸速率的差值最大

【答案】C

【知識點】影響光合作用的環(huán)境因素；光合作用原理的應(yīng)用

【解析】【解答】A、低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是此時葉溫不斷升高，呼吸速率加快，產(chǎn)生更多CO2，需要從外界吸收的CO2減少，A正確；

B、在高光強下，M點左側(cè)CO2吸收速率升高主要原因是在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度不斷升高，光合酶的活性增強，B正確；

C、CP點時CO2吸收速率為零，此時呼吸速率等于光合速率，此時植物可以進行光合作用，C錯誤；

D、圖中M點處CO2吸收速率最大，即凈光合速率最大，真光合速率與呼吸速率的差值最大，D正確。

故答案為：C。

【分析】本實驗的自變量為光照強度和溫度，因變量為CO2吸收速率。以CO2吸收速率表示凈光合速率，凈光合速率=真光合速率-呼吸速率。

4．（2023·湖北）植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復合體，PSⅡ光復合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強或減弱對光能的捕獲（如圖所示）。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是（）

A．葉肉細胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光復合體對光能的捕獲增強

B．Mg2+含量減少會導致PSⅡ光復合體對光能的捕獲減弱

C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對光能的捕獲

D．PSⅡ光復合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2

【答案】C

【知識點】葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用；光合作用的過程和意義；影響光合作用的環(huán)境因素

【解析】【解答】A、由題意可知LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化，當葉肉細胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降時，LHCⅡ與PSⅡ分離減少，PSIⅡ光復合體對光能的捕獲增強，A正確；

B、葉綠素的元素組成為C、H、O、N、Mg，Mg2+含量減少會導致PSⅡ光復合體上葉綠素含量減少，影響對光能的捕獲，B正確；

C、由題圖可知：弱光下通過LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合以增強對光能的捕獲，C錯誤；

D、PSⅡ光復合體能吸收光能，并分解水，屬于光合作用光反應(yīng)過程，水的光解產(chǎn)生H+、電子和O2，D正確。

故答案為：C。

【分析】（1）由題圖可知，強光下LHC蛋白激酶的催化LHCⅡ與PSⅡ的分離，減弱對光能的捕獲；弱光下LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，PSIⅡ光復合體對光能的捕獲增強。

（2）光合作用光反應(yīng)階段：①場所：葉綠體類囊體的薄膜。②過程：葉綠體中光合色素吸收的光能將水分解為氧和H+，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H+與氧化型輔酶Ⅱ（NADP+）結(jié)合，形成還原型輔酶Ⅱ（NADPH）。在有關(guān)酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應(yīng)形成ATP。③能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能。

5．（2023·新課標卷）我國勞動人民在漫長的歷史進程中，積累了豐富的生產(chǎn)、生活經(jīng)驗，并在實踐中應(yīng)用。生產(chǎn)和生活中常采取的一些措施如下。

①低溫儲存，即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放

②春化處理，即對某些作物萌發(fā)的種子或幼苗進行適度低溫處理

③風干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經(jīng)適當風干處理后儲藏

④光周期處理，即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長

⑤合理密植，即栽種作物時做到密度適當，行距、株距合理

⑥間作種植，即同一生長期內(nèi)，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物

關(guān)于這些措施，下列說法合理的是（）

A．措施②④分別反映了低溫和登夜長短與作物開花的關(guān)系

B．措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗

C．措施②⑤⑥的主要日的是促進作物的光合作用

D．措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度

【答案】A

【知識點】細胞呼吸原理的應(yīng)用；光合作用原理的應(yīng)用；環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動

【解析】【解答】A、措施②春花處理，利用低溫誘導花芽的形成，措施④利用光周期處理，反映了晝夜長短與作物開花的關(guān)系，A正確；

B、措施③風干儲藏，減少作物細胞中的自由水含量，降低呼吸作用，減少有機無消耗，措施⑤合理密植，能提高作物光合作用強度，增加有機物積累，B錯誤；

C、措施②春花處理，利用低溫誘導花芽的形成，與光合作用無關(guān)，措施⑤合理密植，能提高作物光合作用強度，措施⑥間作種植，利用不同作物光合作用，充分利用陽光進行光合作用，增加作物產(chǎn)量，C錯誤；

D、措施①利用低溫降低酶活性，降低呼吸作用減少有機物消耗，果蔬、鮮花的保鮮要在低溫、低氧、適宜濕度的條件下保存，措施③風干儲藏，減少作物細胞中的自由水含量，降低呼吸作用，減少有機無消耗，措施④利用光周期處理，反映了晝夜長短與作物開花的關(guān)系，與呼吸作用無關(guān)，D錯誤。

故答案為：A。

【分析】1、細胞呼吸原理的應(yīng)用：

（1）種植農(nóng)作物時，疏松土壤能促進根細胞有氧呼吸，有利于根細胞對礦質(zhì)離子的主動吸收。

（2）利用酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精的原理釀酒，利用其發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳的原理制作面包、饅頭。

（3）利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的原理制作酸奶、泡菜。

（4）稻田中定期排水可防止水稻因缺氧而變黑、腐爛。

（5）皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，破傷風芽孢桿菌容易大量繁殖，引起破傷風。

（6）提倡慢跑等有氧運動，是不致因劇烈運動導致氧的不足，使肌細胞因無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，引起肌肉酸脹乏力。（7）糧食要在低溫、低氧、干燥的環(huán)境中保存。

（8）果蔬、鮮花的保鮮要在低溫、低氧、適宜濕度的條件下保存。

2、提高農(nóng)作物的光能的利用率的方法有：

（1）延長光合作用的時間；

（2）增加光合作用的面積（合理密植，間作套種）；

（3）光照強弱的控制；

（4）必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)；

（5）CO2的供應(yīng)（溫室栽培多施有機肥或放置干冰，提高二氧化碳濃度）。

6．（2023·全國乙卷）植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（）

A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素

B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上

C．用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰

D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢

【答案】D

【知識點】葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用；葉綠體色素的提取和分離實驗

【解析】【解答】A、葉綠素的組成元素包括C、H、O、N、Mg，所以氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素，A正確；

B、葉綠素和類胡蘿卜素屬于光合色素，存在于葉綠體中類囊體的薄膜上，B正確；

C、類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰，C正確；

D、葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越快，距離濾液細線越遠，D錯誤。

故答案為：D。

【分析】1、葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，但對其他光也有吸收，只是吸收量少。

2、不同的色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得慢，因而可用層析液將不同色素分離。從色素帶的位置可知色素在層析夜中溶解度大小依次是：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b。

二、非選擇題

7．（2023·海南）海南是我國火龍果的主要種植區(qū)之一、由于火龍果是長日照植物，冬季日照時間不足導致其不能正常開花，在生產(chǎn)實踐中需要夜間補光，使火龍果提前開花，提早上市。某團隊研究了同一光照強度下，不同補光光源和補光時間對火龍果成花的影響，結(jié)果如圖。

回答下列問題。

（1）光合作用時，火龍果植株能同時吸收紅光和藍光的光合色素是；用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細線為基準，按照自下而上的次序，該光合色素的色素帶位于第條。

（2）本次實驗結(jié)果表明，三種補光光源中最佳的是，該光源的最佳補光時間是小時/天，判斷該光源是最佳補光光源的依據(jù)是。

（3）現(xiàn)有可促進火龍果增產(chǎn)的三種不同光照強度的白色光源，設(shè)計實驗方案探究成花誘導完成后提高火龍果產(chǎn)量的最適光照強度（簡要寫出實驗思路）。

【答案】（1）葉綠素（或葉綠素a和葉綠素b）；一和二

（2）紅光+藍光；6；不同的補光時間條件下，紅光+藍光光源組平均花朵數(shù)均最多

（3）將生長狀況相同的火龍果分三組，分別用三種不同光照強度的白色光源對火龍果進行夜間補光6小時，其他條件相同且適宜，一段時間后觀察記錄每組平均花朵數(shù)

【知識點】葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用；葉綠體色素的提取和分離實驗；影響光合作用的環(huán)境因素

【解析】【解答】（1）光合作用時，火龍果植株能同時吸收紅光和藍光的光合色素是葉綠素（或葉綠素a和葉綠素b）；用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細線為基準，按照自下而上的次序，依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素，葉綠素位于第一和二條。

（2）由圖可知，不同的補光時間條件下，紅光+藍光光源組平均花朵數(shù)均最多，所以三種補光光源中最佳的是紅光＋藍光，由圖可知，在紅光＋藍光光源組中補光時間為6小時/天時，平均花朵數(shù)最多，所以該光源的最佳補光時間是6小時/天。

（3）根據(jù)題意可知，自變量是三種不同光照強度的白色光源，其它無關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜，因變量為火龍果產(chǎn)量，可用平均花朵數(shù)體現(xiàn)，白色光源含有紅光和藍光，由（2）可知，紅光＋藍光光源組的最佳補光時間是6小時/天，所以實驗方案如下：將生長狀況相同的火龍果分三組，分別用三種不同光照強度的白色光源對火龍果進行夜間補光6小時，其他條件相同且適宜，一段時間后觀察記錄每組平均花朵數(shù)。

【分析】分析圖解：不同的補光時間條件下，平均花朵數(shù)由多到少依次是紅光＋藍光光源組、紅光組、藍光組，所以可推知，三種補光光源中最佳的是紅光＋藍光，圖中顯示，在補光時間為6小時/天時，平均花朵數(shù)最多，所以紅光＋藍光最佳補光時間是6小時/天。

8．（2023·北京）學習以下材料，回答（1）~（4）題。

調(diào)控植物細胞活性氧產(chǎn)生機制的新發(fā)現(xiàn)

能量代謝本質(zhì)上是一系列氧化還原反應(yīng)。在植物細胞中，線粒體和葉綠體是能量代謝的重要場所。葉綠體內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)的維持對葉綠體行使正常功能非常重要。在細胞的氧化還原反應(yīng)過程中會有活性氧產(chǎn)生，活性氧可以調(diào)控細胞代謝，并與細胞凋亡有關(guān)。

我國科學家發(fā)現(xiàn)一個擬南芥突變體m（M基因突變?yōu)閙基因），在受到長時間連續(xù)光照時，植株會出現(xiàn)因細胞凋亡而引起的葉片黃斑等表型。M基因編碼葉綠體中催化脂肪酸合成的M酶。與野生型相比，突變體m中M酶活性下降，脂肪酸含量顯著降低。

為探究M基因突變導致細胞凋亡的原因，研究人員以誘變劑處理突變體m，篩選不表現(xiàn)細胞凋亡，但仍保留m基因的突變株。通過對所獲一系列突變體的詳細解析，發(fā)現(xiàn)葉綠體中pMDH酶、線粒體中mMDH酶和線粒體內(nèi)膜復合物I（催化有氧呼吸第三階段的酶）等均參與細胞凋亡過程。由此揭示出一條活性氧產(chǎn)生的新途徑（如圖）：A酸作為葉綠體中氧化還原平衡的調(diào)節(jié)物質(zhì)，從葉綠體經(jīng)細胞質(zhì)基質(zhì)進入到線粒體中，在mMDH酶的作用下產(chǎn)生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化會產(chǎn)生活性氧?；钚匝醭^一定水平后引發(fā)細胞凋亡。

在上述研究中，科學家從擬南芥突變體m入手，揭示出在葉綠體和線粒體之間存在著一條A酸-B酸循環(huán)途徑。對A酸-B酸循環(huán)的進一步研究，將為探索植物在不同環(huán)境脅迫下生長的調(diào)控機制提供新的思路。

（1）葉綠體通過作用將CO2轉(zhuǎn)化為糖。從文中可知，葉綠體也可以合成脂肪的組分。

（2）結(jié)合文中圖示分析，M基因突變?yōu)閙后，植株在長時間光照條件下出現(xiàn)細胞凋亡的原因是：，A酸轉(zhuǎn)運到線粒體，最終導致產(chǎn)生過量活性氧并誘發(fā)細胞凋亡。

（3）請將下列各項的序號排序，以呈現(xiàn)本文中科學家解析“M基因突變導致細胞凋亡機制”的研究思路：。

①確定相應(yīng)蛋白的細胞定位和功能

②用誘變劑處理突變體m

③鑒定相關(guān)基因

④篩選保留m基因但不表現(xiàn)凋亡的突變株

（4）本文拓展了高中教材中關(guān)于細胞器間協(xié)調(diào)配合的內(nèi)容，請從細胞器間協(xié)作以維持穩(wěn)態(tài)與平衡的角度加以概括說明。

【答案】（1）光合；脂肪酸

（2）長時間光照促進葉綠體產(chǎn)生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸轉(zhuǎn)化為A酸

（3）②④①③

（4）葉綠體產(chǎn)生的A酸通過載體蛋白運輸?shù)骄€粒體，線粒體代謝產(chǎn)生的B酸，又通過載體蛋白返回到葉綠體，從而維持A酸-B酸的穩(wěn)態(tài)與平衡。

【知識點】細胞器之間的協(xié)調(diào)配合；光合作用的過程和意義；細胞的凋亡

【解析】【解答】（1）葉綠體是光合作用的場所，通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為糖。因M基因編碼葉綠體中催化脂肪酸合成的M酶，所以可推測葉綠體也可以合成脂肪的組分脂肪酸。

故填：光合；脂肪酸。

（2）M基因突變?yōu)閙后，在長時間光照條件下，促進葉綠體產(chǎn)生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸轉(zhuǎn)化為A酸，A酸轉(zhuǎn)運到線粒體，最終導致產(chǎn)生過量活性氧并誘發(fā)細胞凋亡。

故填：長時間光照促進葉綠體產(chǎn)生NADH，M酶活性降低，pMDH酶催化B酸轉(zhuǎn)化為A酸。

（3）分析題干內(nèi)容可知，科學家解析“M基因突變導致細胞凋亡機制”的研究思路為：用誘變劑處理突變體m，并篩選保留m基因但不表現(xiàn)凋亡的突變株，通過對所獲一系列突變體的詳細解析確定相應(yīng)蛋白的細胞定位和功能并鑒定相關(guān)基因，因此正確順序為②④①③。

故填：②④①③。

（4）據(jù)圖分析可知：葉綠體中B酸反應(yīng)產(chǎn)生的A酸通過載體蛋白運入線粒體，發(fā)生反應(yīng)后又產(chǎn)生B酸；線粒體產(chǎn)生的B酸，又通過載體蛋白運回到葉綠體，從而維持A酸-B酸的穩(wěn)態(tài)與平衡。

故填：葉綠體產(chǎn)生的A酸通過載體蛋白運輸?shù)骄€粒體，線粒體代謝產(chǎn)生的B酸，又通過載體蛋白返回到葉綠體，從而維持A酸-B酸的穩(wěn)態(tài)與平衡。

【分析】本實驗?zāi)康臑樘骄縈基因突變導致細胞凋亡的原因，實驗思路為用誘變劑處理突變體m，并篩選保留m基因但不表現(xiàn)凋亡的突變株，通過對所獲一系列突變體的詳細解析確定相應(yīng)蛋白的細胞定位和功能。由此揭示出一條活性氧產(chǎn)生的新途徑：A酸作為葉綠體中氧化還原平衡的調(diào)節(jié)物質(zhì)，從葉綠體經(jīng)細胞質(zhì)基質(zhì)進入到線粒體中，在mMDH酶的作用下產(chǎn)生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化會產(chǎn)生活性氧。一旦活性氧超過一定水平后引發(fā)細胞凋亡。

9．（2023·山東）當植物吸收的光能過多時，過剩的光能會對光反應(yīng)階段的PSⅡ復合體（PSⅡ）造成損傷，使PSⅡ活性降低，進而導致光合作用強度減弱。細胞可通過非光化學淬滅（NPQ）將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個功能：①修復損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調(diào)節(jié)?？蒲腥藛T以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進行了相關(guān)實驗，結(jié)果如圖所示。實驗中強光照射時對野生型和突變體光照的強度相同，且強光對二者的PSⅡ均造成了損傷。

（1）該實驗的自變量為。該實驗的無關(guān)變量中，影響光合作用強度的主要環(huán)境因素有（答出2個因素即可）。

（2）根據(jù)本實驗，（填“能”或“不能”）比較出強光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強弱，理由是。

（3）據(jù)圖分析，與野生型相比，強光照射下突變體中流向光合作用的能量（填“多”或“少”）。若測得突變體的暗反應(yīng)強度高于野生型，根據(jù)本實驗推測，原因是。

【答案】（1）擬南芥種類、光照強度；CO2濃度、溫度

（2）不能；強光照射下突變體的NPQ/相對值比野生型的NPQ/相對值高，能減少強光對PSⅡ復合體造成損傷。但是野生型含有H蛋白，能對損傷后的PSⅡ進行修復，故不能確定強光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強弱

（3）.少；突變體的NPQ強度大，能夠減少強光對PSII的損傷

【知識點】光合作用的過程和意義

【解析】【解答】（1）分析題意可知，該實驗探究了擬南芥的野生型和H基因缺失突變體在不同強度光照下的NPQ強度，實驗中自變量為擬南芥的種類和光照強度兩個。此外，無關(guān)變量中溫度和CO2濃度是影響光合作用強度的兩個重要因素。

故答案為：擬南芥種類、光照強度；CO2濃度、溫度。

（2）本實驗中的因變量為NPQ/相對值，由圖可知，強光照射下突變體的NPQ/相對值比野生型的NPQ/相對值高，能減少強光對PSⅡ復合體造成損傷，但是野生型野生型含有H蛋白，可以修復損傷的PSⅡ，因此不能判斷野生型和突變體中PSⅡ活性的強弱。

故答案為：不能；強光照射下突變體的NPQ/相對值比野生型的NPQ/相對值高，能減少強光對PSⅡ復合體造成損傷。但是野生型含有H蛋白，能對損傷后的PSⅡ進行修復，故不能確定強光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強弱。

（3）由題意可知，強光照射下突變體體內(nèi)的NPQ/相對值高，能將過剩的光能耗散，使流向光合作用的能量減少。突變體的NPQ強度大，可以將過剩的光能耗散，減少強光對PSII的損傷，該作用超過了野生型H蛋白對PSⅡ的修復作用，使得突變體的PSⅡ活性高于野生型，為暗反應(yīng)提供較多的NADPH和ATP，故突變體的暗反應(yīng)強度高于野生型。

故答案為：少；突變體的NPQ強度大，能夠減少強光對PSII的損傷。

【分析】光合作用的反應(yīng)階段：

①光反應(yīng)階段：場所是類囊體薄膜

a．水的光解：2H2O4[H]+O2

b．ATP的生成：ADP+PiATP

②暗反應(yīng)階段：場所是葉綠體基質(zhì)

a．CO2的固定：CO2+C52C3

b．C3的還原：2C3（CH2O）+C5+H2O

光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+。

10．（2023·浙江）植物工廠是一種新興的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質(zhì)配比對生菜幼苗體內(nèi)的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質(zhì)配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK組（白光）、A組（紅光：藍光=1：2）、B組（紅光：藍光=3：2）、C組（紅光：藍光=2：1），每組輸出的功率相同。

回答下列問題：

（1）光為生菜的光合作用提供，又能調(diào)控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，若營養(yǎng)液中的離子濃度過高，根細胞會因作用失水造成生菜萎蔫。

（2）由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK組高，原因是。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍光配比為，最有利于生菜產(chǎn)量的提高，原因是。

（3）進一步探究在不同溫度條件下，增施CO2對生菜光合速率的影響，結(jié)果如圖丙所示。由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據(jù)是。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以，使光合速率進一步提高，從農(nóng)業(yè)生態(tài)工程角度分析，優(yōu)點還有。

【答案】（1）能量；滲透

（2）與CK組相比，A、B、C組使用的是紅光和藍紫光，光合色素主要吸收紅光和藍紫光，A、B、C組吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；紅光：藍光=3：2；當光質(zhì)配比為B組（紅光：藍光=3：2）時，植物葉綠素和氮含量都比A組（紅光：藍光=1：2）、C組（紅光：藍光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B組植物的光合作用速率大于A組（紅光：藍光=1：2）、C組（紅光：藍光=2：1）兩組，凈光合速率更大，積累的有機物更多

（3）在25℃時提高CO2濃度光合速率增加幅度最高；升高溫度；減少環(huán)境污染，實現(xiàn)能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生

【知識點】葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用；影響光合作用的環(huán)境因素

【解析】【解答】（1）光合作能的能量來源為太陽能，光不僅是光合作用的能量來源，還參與影響植物的形態(tài)建成。植物的根尖成熟區(qū)細胞含有上都大液泡，可通過滲透作用吸水或失水。

故答案為：能量；滲透。

（2）葉肉細胞中葉綠素主要吸收藍紫光和紅光，CK組（白光）、A組（紅光：藍光=1：2）、B組（紅光：藍光=3：2）、C組（紅光：藍光=2：1），四組實驗中，A、B、C組的宏光和藍光被色素吸收的更充分，光合作用速率更高，積累的有機物含量更高，植物干重更高。分析圖乙可知，紅藍光配比為紅光：藍光=3：2時，幼苗體內(nèi)色素含量和氮含量比配比為紅光：藍光=3：2和光：藍光=2：1高，更有利于光合作用的進行，凈光合速率大，有機物積累多，生菜的產(chǎn)量高。

故答案為：與CK組相比，A、B、C組使用的是紅光和藍紫光，光合色素主要吸收紅光和藍紫光，A、B、C組吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高；紅光：藍光=3：2；當光質(zhì)配比為B組（紅光：藍光=3：2）時，植物葉綠素和氮含量都比A組（紅光：藍光=1：2）、C組（紅光：藍光=2：1）高，有利于植物的光合作用，即B組植物的光合作用速率大于A組（紅光：藍光=1：2）、C組（紅光：藍光=2：1）兩組，凈光合速率更大，積累的有機物更多。

（3）分析圖丙可知，與大氣CO2相比在，在25℃時，高濃度CO2的光合速率增加幅度最大，故在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳。冬季溫度較低，除了燃燒沼氣以提高CO2濃度提高光合速率以外，還可以通過提高溫度，增加酶的活性來提高光合速率，這樣可以減少環(huán)境污染，實現(xiàn)能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生。

故答案為：在25℃時提高CO2濃度光合速率增加幅度最高；升高溫度；減少環(huán)境污染，實現(xiàn)能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生。

【分析】1、綠葉中的色素包括葉綠素a和葉綠素b，類胡蘿卜素和葉黃素，其中葉綠素a能夠吸收傳遞光能之外還能轉(zhuǎn)化光能，葉綠素a主要吸收紅光和藍紫光。

2、影響光合作用的環(huán)境因素。（1）溫度對光合作用的影響：在最適溫度下酶的活性最強，光合作用強度最大，當溫度低于最適溫度，光合作用強度隨溫度的增加而加強，當溫度高于最適溫度，光合作用強度隨溫度的增加而減弱。（2）二氧化碳濃度對光合作用的影響：在一定范圍內(nèi)，光合作用強度隨二氧化碳濃度的增加而增強。當二氧化碳濃度增加到一定的值，光合作用強度不再增強。（3）光照強度對光合作用的影響：在一定范圍內(nèi)，光合作用強度隨光照強度的增加而增強。當光照強度增加到一定的值，光合作用強度不再增強。（4）光質(zhì)：綠葉中的色素包括葉綠素a和葉綠素b，類胡蘿卜素和葉黃素，其中葉綠素a能夠吸收傳遞光能之外還能轉(zhuǎn)化光能，葉綠素a主要吸收紅光和藍紫光，對綠光吸收最少。（5）水：水是光合作用產(chǎn)物和反應(yīng)物，水的含量影響光合作用，水影響氣孔的開關(guān)，從而影響CO2的供應(yīng)。（6）礦質(zhì)元素：葉綠素的合成需要Mg2+，光合作用中其他參與物也需要礦質(zhì)元素參與合成，所以礦質(zhì)元素也會影響光合作用。

11．（2023·全國乙卷）植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細胞構(gòu)成。保衛(wèi)細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關(guān)閉，保衛(wèi)細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K．有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光（只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度）照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60%左右?；卮鹣铝袉栴}。

（1）氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、（答出2點即可）等生理過程。

（2）紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是。

（3）某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是，藍光促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結(jié)論的依據(jù)是。

（4）已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔（填“能”或“不能”）維持一定的開度。

【答案】（1）光合作用和呼吸作用

（2）紅光是葉綠體色素主要吸收的光，因而紅光照射能促進保衛(wèi)細胞的葉綠體進行光合作用，保衛(wèi)細胞的滲透壓上升，因而吸水體積膨大，氣孔開放。

（3）藍光作為信號能促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋，因而保衛(wèi)細胞滲透壓上升，吸水膨脹，氣孔張開。

（4）不能

【知識點】葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用；光合作用的過程和意義；影響光合作用的環(huán)境因素；細胞呼吸原理的應(yīng)用；光合作用原理的應(yīng)用

【解析】【解答】（1）氣孔的開閉會影響植物水分流失和對空氣中氧氣與二氧化碳的獲取，進而影響到植物葉片的蒸騰作用、光合作用和呼吸作用等生理過程。

故答案為：光合作用和呼吸作用。

（2）紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是紅光是葉綠體色素主要吸收的光，因而紅光照射能促進保衛(wèi)細胞的葉綠體進行光合作用，光合產(chǎn)物會使保衛(wèi)細胞的滲透壓上升，因而吸水體積膨大，氣孔開放。

故答案為：紅光是葉綠體色素主要吸收的光，因而紅光照射能促進保衛(wèi)細胞的葉綠體進行光合作用，保衛(wèi)細胞的滲透壓上升，因而吸水體積膨大，氣孔開放。

（3）題干中指出藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K，而保衛(wèi)細胞吸收K會使保衛(wèi)細胞的滲透壓上升，吸水膨脹，氣孔張開。

故答案為：藍光作為信號能促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋，因而保衛(wèi)細胞滲透壓上升，吸水膨脹，氣孔張開。

（4）除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，光合作用的暗反應(yīng)也不能正常進行，光合作用不能正常進行，也就不能維持一定的開度。

故答案為：不能。

【分析】（1）當氣孔張開時，葉片內(nèi)的水分吸收熱量變成水蒸氣，經(jīng)氣孔擴散到外界空氣中。因此，氣孔是植物體蒸騰失水的“門戶”，也是植物體與外界進行氣體交換的“窗口”。

（2）葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光的吸收量大，對其他波段的光并非不吸收，只是吸收量較少。

（3）光合作用的過程：

（4）影響光合作用強度的因素

外因：包括光照強度、溫度、CO2濃度等。

影響因素產(chǎn)生的影響影響過程

光照強度影響水的光解產(chǎn)生[H]，影響ATP的形成主要是光反應(yīng)階段

CO2濃度影響C3的合成主要是暗反應(yīng)階段

溫度影響光合作用酶的活性

內(nèi)因：包括酶的活性和數(shù)量、色素的種類和數(shù)量、五碳化合物的含量等。

12．（2023·全國甲卷）某同學將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉栴}。

（1）葉片是分離制備葉綠體的常用材料，若要將葉肉細胞中的葉綠體與線粒體等其他細胞器分離，可以采用的方法是（答出1種即可）。葉綠體中光合色素分布上，其中類胡蘿卜素主要吸收（填“藍紫光”“紅光”或＂綠光＂）。

（2）將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發(fā)現(xiàn)黑暗條件下懸浮液中不能產(chǎn)生糖，原因是。

（3）葉片進行光合作用時，葉綠體中會產(chǎn)生淀粉。請設(shè)計實驗證明葉綠體中有淀粉存在，簡要寫出實驗思路和預期結(jié)果。

【答案】（1）差速離心法；類囊體（?。┠?；藍紫光

（2）懸液中具有類囊體膜以及葉綠體基質(zhì)暗反應(yīng)相關(guān)的酶，但黑暗條件下，光反應(yīng)無法進行，暗反應(yīng)沒有光反應(yīng)提供的原料ATP和NADPH，所以無法形成糖類。

（3）思路：將生長狀況良好且相同的植物葉片分為甲乙兩組，甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時間后，用差速離心法提取出甲乙兩組的葉綠體，制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。

結(jié)果：甲組勻漿出現(xiàn)藍色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無藍色出現(xiàn)，無淀粉產(chǎn)生。

【知識點】葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用；光合作用的過程和意義

【解析】【解答】（1）分離動植物細胞器使用差速離心法，葉綠體中色素分布在類囊體薄膜上，其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。

故填：差速離心；類體（?。┠ぃ凰{紫光。

（2）光合作用根據(jù)是否有光，分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，兩個階段同時進行相互聯(lián)系，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，用于三碳化合物的還原。在黑暗條件下無光，光反應(yīng)不能進行，無法為暗反應(yīng)提供提供ATP和NADPH，因此暗反應(yīng)也無法進行，光合產(chǎn)物無法生成。

故填：懸液中具有類囊體薄膜、葉綠體基質(zhì)以及與暗反應(yīng)相關(guān)的酶，但黑暗條件下，光反應(yīng)無法進行，暗反應(yīng)缺乏光反應(yīng)提供的ATP和NADPH，所以無法生成糖類。

(3)本題主要考查光合作用產(chǎn)物有淀粉，并在葉綠體中，需要將葉綠體提取出來并檢測其中淀粉。根據(jù)實驗?zāi)康模鹤C明葉綠體中有淀粉存在，確定實驗自變量是否可以進行光合作用，因變量光合產(chǎn)物淀粉，又因為淀粉遇碘液變藍，結(jié)合探究實驗的單一變量原則和對照原則可以書寫出實驗思路和預期結(jié)果。

思路：將生長狀況良好且相同的植物葉片分為甲乙兩組，甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時間后，用差速離心法提取出甲乙兩組的葉綠體，制作成勻漿，分別加入碘液后觀察。

結(jié)果：甲組勻漿出現(xiàn)藍色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無藍色出現(xiàn)，無淀粉產(chǎn)生。

故填：將生長狀況良好且相同的植物葉片分為甲乙兩組，甲組放置在有光條件下，乙組放置在其他環(huán)境相同的黑暗狀態(tài)下，一段時間后，用差速離心法提取出甲乙兩組的葉綠體，制作成勻漿，分別加入碘液后觀察；甲組勻漿出現(xiàn)藍色，有淀粉產(chǎn)生；乙組無藍色出現(xiàn)，無淀粉產(chǎn)生。

【分析】本題考查光合作用的反應(yīng)場所及條件，細胞器的分離方法，實驗中光合作用產(chǎn)物的檢測。

光合作用根據(jù)是否需要光能，可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)，現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng)，兩個階段。光反應(yīng)階段是光合作用第一個階段的化學反應(yīng)，必須有光才能進行，這個階段叫作光反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段是在類囊體的薄膜上進行的。暗反應(yīng)階段是光合作用第二個階段中的化學反應(yīng)，有沒有光都能進行，這個階段叫作暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段的化學反應(yīng)是在葉綠體的基質(zhì)中進行的。在這一階段，CO2被利用，經(jīng)過一系列的反應(yīng)后生成糖類。

13．（2023·浙江）葉片是給植物其他器官提供有機物的“源”，果實是儲存有機物的“庫”。現(xiàn)以某植物為材料研究不同庫源比（以果實數(shù)量與葉片數(shù)量比值表示）對葉片光合作用和光合產(chǎn)物分配的影響，實驗結(jié)果見表1。

項目甲組乙組丙組

處理

庫源比1/21/41/6

單位葉面積葉綠素相對含量78.775.575.0

凈光合速率（μmol·m-2·s-1）9.318.998.75

果實中含13C光合產(chǎn)物（mg）21.9637.3866.06

單果重（g）11.8112.2119.59

注：①甲、乙、丙組均保留枝條頂部1個果實并分別保留大小基本一致的2、4、6片成熟葉，用13CO2供應(yīng)給各組保留的葉片進行光合作用。②凈光合速率：單位時間單位葉面積從外界環(huán)境吸收的13CO2量。

回答下列問題：

（1）葉片葉綠素含量測定時，可先提取葉綠體色素，再進行測定。提取葉綠體色素時，選擇乙醇作為提取液的依據(jù)是。

（2）研究光合產(chǎn)物從源分配到庫時，給葉片供應(yīng)13CO2，13CO2先與葉綠體內(nèi)的結(jié)合而被固定，形成的產(chǎn)物還原為糖需接受光反應(yīng)合成的中的化學能。合成的糖分子運輸?shù)焦麑嵉葞熘?。在本實驗中，選用13CO2的原因有（答出2點即可）。

（3）分析實驗甲、乙、丙組結(jié)果可知，隨著該植物庫源比降低，葉凈光合速率（填“升高”或“降低”）、果實中含13C光合產(chǎn)物的量（填“增加”或“減少”）。庫源比升高導致果實單果重變化的原因是。

（4）為進一步研究葉片光合產(chǎn)物的分配原則進行了實驗，庫源處理如圖所示，用13CO2供應(yīng)給保留的葉片進行光合作用，結(jié)果見表2。

果實位置果實中含13C光合產(chǎn)物(mg)單果重(g)

第1果26.9112.31

第2果18.0010.43

第3果2.148.19

根據(jù)表2實驗結(jié)果，從庫與源的距離分析，葉片光合產(chǎn)物分配給果實的特點是。

（5）綜合上述實驗結(jié)果，從調(diào)整庫源比分析，下列措施中能提高單枝的合格果實產(chǎn)量（單果重10g以上為合格）的是哪一項？（）

A．除草B．遮光C．蔬果D．松土

【答案】（1）葉綠體色素為脂溶性物質(zhì)，易溶于乙醇

（2）五碳糖（C5）；ATP和NADPH；CO2是光合作用的原料；13C可被儀器檢測

（3）降低；增加；光合產(chǎn)物合成的有機物總量少，可提供給果實的有機物相應(yīng)減少

（4）就近分配原則

（5）C

【知識點】葉綠體色素的提取和分離實驗；光合作用的過程和意義

【解析】【解答】（1）提取葉綠體色素時，選擇乙醇作為提取液的依據(jù)是因為葉綠體色素為脂溶性物質(zhì)，易溶于乙醇。

（2）光合作用時，給葉片供應(yīng)13CO2，13CO2先于葉綠體內(nèi)的五碳糖結(jié)合而被固定，形成的產(chǎn)物C3還原為糖需接受光反應(yīng)合成的ATP和NADPH中的化學能。合成的糖分子運輸?shù)焦麑嵉葞熘?。在本實驗中，選用13CO2的原因是CO2是光合作用的原料，而13CO2中的13C可被儀器檢測到。

（3）根據(jù)表格可知隨著該植物庫源比降低，葉凈光合速率降低、果實中含13C光合產(chǎn)物的量增加。庫源比升高導致果實單果重變小原因是光合作用合成的有機物總量少，可提供給果實的有機物相應(yīng)減少。

（4）根據(jù)表2實驗結(jié)果可知庫與源的距離越近果實中含3C光合產(chǎn)物越多，單果重越重，由此可知葉片光合產(chǎn)物分配給果實的特點是就近分配原則。

（5）根據(jù)上述實驗可知庫源比越小單果重越大，要想提高單支的合格果實產(chǎn)量需要減小庫源比，可以進行的措施是蔬果，C符合題意。

故答案為：（1）葉綠體色素為脂溶性物質(zhì)，易溶于乙醇（2）五碳糖（C5）；ATP和NADPH；CO2是光合作用的原料；13C可被儀器檢測（3）降低；增加；光合產(chǎn)物合成的有機物總量少，可提供給果實的有機物相應(yīng)減少（4）就近分配原則（5）C

【分析】1、綠葉中色素的提取和分離實驗的實驗原理：①提?。喝~綠體中的色素溶于有機溶劑而不溶于水，可用無水乙醇等有機溶劑提取色素。②分離：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度大的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。

2、光合作用過程

14．（2023·湖南）下圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L-1（K越小，酶對底物的親和力越大），該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng)，進行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應(yīng)，進行光呼吸（綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng)）。該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細胞中利用PEPC酶（PEPC對CO2的Km為7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）與CO2反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運到維管束鞘細胞后釋放CO2，再進行卡爾文循環(huán)。回答下列問題：

（1）玉米的卡爾文循環(huán)中第一個光合還原產(chǎn)物是（填具體名稱），該產(chǎn)物跨葉綠體膜轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)基質(zhì)合成（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通過長距離運輸?shù)狡渌M織器官。

（2）在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度（填"高于"或"低于"）水稻。從光合作用機制及其調(diào)控分析，原因是（答出三點即可）。

（3）某研究將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強度無明顯變化。其原因可能是（答出三點即可）。

【答案】（1）3-磷酸甘油醛；蔗糖；維管組織

（2）高于；高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束稍內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸

（3）酶的活性達到最大，對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機制有所不同

【知識點】光合作用的過程和意義

【解析】【解答】（1）玉米的光合作用的卡爾文循環(huán)的過程與水稻相同，故玉米CO2固定的產(chǎn)物是3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸被還原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在葉綠體中被轉(zhuǎn)化成淀粉，在葉綠體外被轉(zhuǎn)化成蔗糖，以蔗糖形式通過維管組織進行長距離運輸。

故填：3-磷酸甘油醛；蔗糖；維管組織。

（2）干旱、高光強時會導致植物部分氣孔關(guān)閉，吸收的CO2減少，由玉米的PEPC對CO2的Km為7μmol·L-1顯著小于水稻，且K越小，酶對底物的親和力越大可知：玉米PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束稍內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸；玉米能將葉綠體內(nèi)的光合產(chǎn)物通過維管組織及時轉(zhuǎn)移出細胞。因此在干旱、高光照強度環(huán)境下，玉米的光合作用強度高于水稻。

故填：高于；高光照條件下玉米可以將光合產(chǎn)物及時轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束稍內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸。

（3）將藍細菌的CO2濃縮機制導入水稻，水稻葉綠體中CO2作為光合作用的原料，其濃度大幅度提升，但在光飽和條件下水稻的光合作用強度無明顯變化。光照強度已達到適宜條件，不是影響光合作用的因素，說明有其他因素影響光合作用的提升，例如溫度等其他因素。當溫度達到最適溫度時，水稻的酶活性達到最大，對CO2的利用率不再提高；在光飽和條件下如果光合作用強度沒有明顯提高，可能受到ATP和NADPH等光反應(yīng)產(chǎn)物含量的限制；藍細菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用機制可能有所不同，因此藍細菌的CO2濃縮機制對水稻不起作用。

故填：酶的活性達到最大，對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機制有所不同。

【分析】光合作用過程中的暗反應(yīng)階段（卡爾文循環(huán)）包括兩個過程：二氧化碳的固定和三碳化合物的還原。CO2被一分子C5（一種五碳化合物）固定生成兩分子C3的過程稱作CO2的固定。C3接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原。隨后，一些接受能量并被還原的C3，在酶的作用下經(jīng)過一系列的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖類；另一些接受能量并被還原的C3，經(jīng)過一系列變化，又形成C5。這些C5又可以參與CO2的固定。這樣，暗反應(yīng)階段就形成從C5到C3再到C5的循環(huán)，可以源源不斷地進行下去，因此暗反應(yīng)過程也稱作卡爾文循環(huán)。

15．（2023·廣東）光合作用機理是作物高產(chǎn)的重要理論基礎(chǔ)。大田常規(guī)栽培時，水稻野生型(WT)的產(chǎn)量和黃綠葉突變體(ygl)的產(chǎn)危差異不明顯，但在高密度栽培條件下ygl產(chǎn)量更高，其相關(guān)生理特征見下表和下圖。(光飽和點：光合速率不再隨光照強度增加時的光照強度；光補償點：光合過程中吸收的CO2與呼吸過程中釋放的CO2等量時的光照強度。)

分析圖表，回答下列問題：

（1）ygl葉色黃綠的原因包括葉綠素含量較低利，葉片主要吸收可見光中的光。

（2）光照強度逐漸增加達到2000μmolm-2's-1時，ygl的凈光合速率較WT更高，但兩者凈光合速率都不再隨光照強度的增加而增加，比較兩者的光飽和點，可得yglWT(填“高于”、“低于”或"等于")。ygl有較高的光補償點，可能的原因是葉綠素含量較低和。

（3）與WT相比，ygl葉綠素含量低，高密度栽培條件下，更多的光可到達下層葉片，且ygl群體的凈光合速率較高，表明該群體，是其高產(chǎn)的原因之一。

（4）試分析在0~50μmolm-2s-1范圍的低光照強度下，WT和ygl凈光倉速率的變化，在下圖坐標系中繪制凈光合速率趨勢曲線。在此基礎(chǔ)上，分析圖6a和你繪制的曲線，比較高光照強度和低光照強度條件下WT和ygl的凈光合速率，提出一個科學問題

【答案】（1）類胡蘿卜素/葉綠素比例上升；藍紫

（2）高于；呼吸速率較高

（3）有機物積累較多

（4）；為什么達到光飽和點時，ygl的凈光合速率高于WT？

【知識點】葉綠體結(jié)構(gòu)及色素的分布和作用；影響光合作用的環(huán)境因素；光合作用原理的應(yīng)用

【解析】【解答】（1）由表格的比較項目可知，與WT對比，ygl植株的葉綠素、類胡蘿卜素含量較低，但類胡蘿卜素/葉綠素比值較高，葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，而ygl是葉色黃綠，據(jù)此斷定其葉片主要吸收藍紫光。

故填：類胡蘿卜素/葉綠素比例較大；藍紫。

（2）比較圖a凈光合速率曲線變化可知，光照強度逐漸增加達到2000μmolm-2's-1時，WT先到達光飽和點，所以ygl的光飽和點高于WT。光補償點的含義是該光照強度下，光合速率等于呼吸速率，ygl有較高的光補償點，那么可能的原因：一是其葉綠素含量較低，吸收的光能較少，光合速率偏低；二是其呼吸速率較高，結(jié)合圖c可知，ygl呼吸速率確實比WT高。

故填：高于；呼吸速率較高。

（3）植物高產(chǎn)的判斷標準是凈光合速率越大，光合作用積累的有機物越多，越有利于植株生長發(fā)育，因此高密度栽培條件下，更多的光可到達下層葉片，使得ygl群體的凈光合速率較高，積累的有機物較多，所以高產(chǎn)。

故填：有機物積累較多。

（4）根據(jù)圖b可知，WT的光補償是15μmolm-2's-1，ygl的光補償是30μmolm-2's-1，因此在0~50μmolm-2s-1范圍的低光照強度下，WT和ygl的凈光合速率變化如下圖：

結(jié)合圖a提出問題：為什么達到光飽和點時，ygl的凈光合速率高于WT？

故填：曲線繪制如圖；為什么達到光飽和點時，ygl的凈光合速率高于WT？

【分析】本題以ygl高產(chǎn)原因的實驗探究為背景，考查光合作用的相關(guān)知識，同時側(cè)重考查對實驗結(jié)果記錄圖表的析圖、獲取信息與圖文轉(zhuǎn)換能力。

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2023年全國高考生物真題匯編5：光合作用

一、選擇題

1．（2023·湖北）高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1℃，水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%~8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯誤的是（）

A．呼吸作用變強，消耗大量養(yǎng)分

B．光合作用強度減弱，有機物合成減少

C．蒸騰作用增強，植物易失水發(fā)生萎蔫

D．葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少

2．（2023·天津）下圖是某種植物光合作用及呼吸作用部分過程的圖，關(guān)于此圖說法錯誤的是（）

A．HCO3-經(jīng)主動運輸進入細胞質(zhì)基質(zhì)

B．HCO3-通過通道蛋白進入葉綠體基質(zhì)

C．光反應(yīng)生成的H+促進了HCO3-進入類囊體

D．光反應(yīng)生成的物質(zhì)X保障了暗反應(yīng)的CO2供應(yīng)

3．（2023·北京）在兩種光照強度下，不同溫度對某植物CO2吸收速率的影響如圖。對此圖理解錯誤的是（）

A．在低光強下，CO2吸收速率隨葉溫升高而下降的原因是呼吸速率上升

B．在高光強下，M點左側(cè)CO2吸收速率升高與光合酶活性增強相關(guān)

C．在圖中兩個CP點處，植物均不能進行光合作用

D．圖中M點處光合速率與呼吸速率的差值最大

4．（2023·湖北）植物光合作用的光反應(yīng)依賴類囊體膜上PSⅠ和PSⅡ光復合體，PSⅡ光復合體含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究發(fā)現(xiàn)，PSⅡ光復合體上的蛋白質(zhì)LHCⅡ，通過與PSⅡ結(jié)合或分離來增強或減弱對光能的捕獲（如圖所示）。LHCⅡ與PSⅡ的分離依賴LHC蛋白激酶的催化。下列敘述錯誤的是（）

A．葉肉細胞內(nèi)LHC蛋白激酶活性下降，PSIⅡ光復合體對光能的捕獲增強

B．Mg2+含量減少會導致PSⅡ光復合體對光能的捕獲減弱

C．弱光下LHCⅡ與PSⅡ結(jié)合，不利于對光能的捕獲

D．PSⅡ光復合體分解水可以產(chǎn)生H+、電子和O2

5．（2023·新課標卷）我國勞動人民在漫長的歷史進程中，積累了豐富的生產(chǎn)、生活經(jīng)驗，并在實踐中應(yīng)用。生產(chǎn)和生活中常采取的一些措施如下。

①低溫儲存，即果實、蔬菜等收獲后在低溫條件下存放

②春化處理，即對某些作物萌發(fā)的種子或幼苗進行適度低溫處理

③風干儲藏，即小麥、玉米等種子收獲后經(jīng)適當風干處理后儲藏

④光周期處理，即在作物生長的某一時期控制每天光照和黑暗的相對時長

⑤合理密植，即栽種作物時做到密度適當，行距、株距合理

⑥間作種植，即同一生長期內(nèi)，在同一塊土地上隔行種植兩種高矮不同的作物

關(guān)于這些措施，下列說法合理的是（）

A．措施②④分別反映了低溫和登夜長短與作物開花的關(guān)系

B．措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗

C．措施②⑤⑥的主要日的是促進作物的光合作用

D．措施①③④的主要目的是降低作物或種子的呼吸作用強度

6．（2023·全國乙卷）植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關(guān)葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（）

A．氮元素和鎂元素是構(gòu)成葉綠素分子的重要元素

B．葉綠素和類胡蘿卜素存在于葉綠體中類囊體的薄膜上

C．用不同波長的光照射類胡蘿卜素溶液，其吸收光譜在藍紫光區(qū)有吸收峰

D．葉綠體中的色素在層析液中的溶解度越高，隨層析液在濾紙上擴散得越慢

二、非選擇題

7．（2023·海南）海南是我國火龍果的主要種植區(qū)之一、由于火龍果是長日照植物，冬季日照時間不足導致其不能正常開花，在生產(chǎn)實踐中需要夜間補光，使火龍果提前開花，提早上市。某團隊研究了同一光照強度下，不同補光光源和補光時間對火龍果成花的影響，結(jié)果如圖。

回答下列問題。

（1）光合作用時，火龍果植株能同時吸收紅光和藍光的光合色素是；用紙層析法分離葉綠體色素獲得的4條色素帶中，以濾液細線為基準，按照自下而上的次序，該光合色素的色素帶位于第條。

（2）本次實驗結(jié)果表明，三種補光光源中最佳的是，該光源的最佳補光時間是小時/天，判斷該光源是最佳補光光源的依據(jù)是。

（3）現(xiàn)有可促進火龍果增產(chǎn)的三種不同光照強度的白色光源，設(shè)計實驗方案探究成花誘導完成后提高火龍果產(chǎn)量的最適光照強度（簡要寫出實驗思路）。

8．（2023·北京）學習以下材料，回答（1）~（4）題。

調(diào)控植物細胞活性氧產(chǎn)生機制的新發(fā)現(xiàn)

能量代謝本質(zhì)上是一系列氧化還原反應(yīng)。在植物細胞中，線粒體和葉綠體是能量代謝的重要場所。葉綠體內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)的維持對葉綠體行使正常功能非常重要。在細胞的氧化還原反應(yīng)過程中會有活性氧產(chǎn)生，活性氧可以調(diào)控細胞代謝，并與細胞凋亡有關(guān)。

我國科學家發(fā)現(xiàn)一個擬南芥突變體m（M基因突變?yōu)閙基因），在受到長時間連續(xù)光照時，植株會出現(xiàn)因細胞凋亡而引起的葉片黃斑等表型。M基因編碼葉綠體中催化脂肪酸合成的M酶。與野生型相比，突變體m中M酶活性下降，脂肪酸含量顯著降低。

為探究M基因突變導致細胞凋亡的原因，研究人員以誘變劑處理突變體m，篩選不表現(xiàn)細胞凋亡，但仍保留m基因的突變株。通過對所獲一系列突變體的詳細解析，發(fā)現(xiàn)葉綠體中pMDH酶、線粒體中mMDH酶和線粒體內(nèi)膜復合物I（催化有氧呼吸第三階段的酶）等均參與細胞凋亡過程。由此揭示出一條活性氧產(chǎn)生的新途徑（如圖）：A酸作為葉綠體中氧化還原平衡的調(diào)節(jié)物質(zhì)，從葉綠體經(jīng)細胞質(zhì)基質(zhì)進入到線粒體中，在mMDH酶的作用下產(chǎn)生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化會產(chǎn)生活性氧?；钚匝醭^一定水平后引發(fā)細胞凋亡。

在上述研究中，科學家從擬南芥突變體m入手，揭示出在葉綠體和線粒體之間存在著一條A酸-B酸循環(huán)途徑。對A酸-B酸循環(huán)的進一步研究，將為探索植物在不同環(huán)境脅迫下生長的調(diào)控機制提供新的思路。

（1）葉綠體通過作用將CO2轉(zhuǎn)化為糖。從文中可知，葉綠體也可以合成脂肪的組分。

（2）結(jié)合文中圖示分析，M基因突變?yōu)閙后，植株在長時間光照條件下出現(xiàn)細胞凋亡的原因是：，A酸轉(zhuǎn)運到線粒體，最終導致產(chǎn)生過量活性氧并誘發(fā)細胞凋亡。

（3）請將下列各項的序號排序，以呈現(xiàn)本文中科學家解析“M基因突變導致細胞凋亡機制”的研究思路：。

①確定相應(yīng)蛋白的細胞定位和功能

②用誘變劑處理突變體m

③鑒定相關(guān)基因

④篩選保留m基因但不表現(xiàn)凋亡的突變株

（4）本文拓展了高中教材中關(guān)于細胞器間協(xié)調(diào)配合的內(nèi)容，請從細胞器間協(xié)作以維持穩(wěn)態(tài)與平衡的角度加以概括說明。

9．（2023·山東）當植物吸收的光能過多時，過剩的光能會對光反應(yīng)階段的PSⅡ復合體（PSⅡ）造成損傷，使PSⅡ活性降低，進而導致光合作用強度減弱。細胞可通過非光化學淬滅（NPQ）將過剩的光能耗散，減少多余光能對PSⅡ的損傷。已知擬南芥的H蛋白有2個功能：①修復損傷的PSⅡ；②參與NPQ的調(diào)節(jié)。科研人員以擬南芥的野生型和H基因缺失突變體為材料進行了相關(guān)實驗，結(jié)果如圖所示。實驗中強光照射時對野生型和突變體光照的強度相同，且強光對二者的PSⅡ均造成了損傷。

（1）該實驗的自變量為。該實驗的無關(guān)變量中，影響光合作用強度的主要環(huán)境因素有（答出2個因素即可）。

（2）根據(jù)本實驗，（填“能”或“不能”）比較出強光照射下突變體與野生型的PSⅡ活性強弱，理由是。

（3）據(jù)圖分析，與野生型相比，強光照射下突變體中流向光合作用的能量（填“多”或“少”）。若測得突變體的暗反應(yīng)強度高于野生型，根據(jù)本實驗推測，原因是。

10．（2023·浙江）植物工廠是一種新興的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質(zhì)配比對生菜幼苗體內(nèi)的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質(zhì)配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK組（白光）、A組（紅光：藍光=1：2）、B組（紅光：藍光=3：2）、C組（紅光：藍光=2：1），每組輸出的功率相同。

回答下列問題：

（1）光為生菜的光合作用提供，又能調(diào)控生菜的形態(tài)建成。生菜吸收營養(yǎng)液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，若營養(yǎng)液中的離子濃度過高，根細胞會因作用失水造成生菜萎蔫。

（2）由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK組高，原因是。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍光配比為，最有利于生菜產(chǎn)量的提高，原因是。

（3）進一步探究在不同溫度條件下，增施CO2對生菜光合速率的影響，結(jié)果如圖丙所示。由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據(jù)是。植物工廠利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以，使光合速率進一步提高，從農(nóng)業(yè)生態(tài)工程角度分析，優(yōu)點還有。

11．（2023·全國乙卷）植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細胞構(gòu)成。保衛(wèi)細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關(guān)閉，保衛(wèi)細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。已知藍光可作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K．有研究發(fā)現(xiàn)，用飽和紅光（只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度）照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60%左右。回答下列問題。

（1）氣孔的開閉會影響植物葉片的蒸騰作用、（答出2點即可）等生理過程。

（2）紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是。

（3）某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補加藍光照射葉片，氣孔開度可進一步增大，因此他們認為氣孔開度進一步增大的原因是，藍光促進保衛(wèi)細胞逆濃度梯度吸收K＋。請推測該研究小組得出這一結(jié)論的依據(jù)是。

（4）已知某種除草劑能阻斷光合作用的光反應(yīng)，用該除草劑處理的葉片在陽光照射下氣孔（填“能”或“不能”）維持一定的開度。

12．（2023·全國甲卷）某同學將從菠菜葉中分離到的葉綠體懸浮于緩沖液中，給該葉綠體懸浮液照光后糖產(chǎn)生?；卮鹣铝袉栴}。

（1）葉片是分離制備葉綠體的常用材料，若要將葉肉細胞中的葉綠體與線粒體等其他細胞器分離，可以采用的方法是（答出1種即可）。葉綠體中光合色素分布上，其中類胡蘿卜素主要吸收（填“藍紫光”“紅光”或＂綠光＂）。

（2）將葉綠體的內(nèi)膜和外膜破壞后，加入緩沖液形成懸浮液，發(fā)現(xiàn)黑暗條件下懸浮液中不能產(chǎn)生糖，原因是。

（3）葉片進行光合作用時，葉綠體中會產(chǎn)生淀粉。請設(shè)計實驗證明葉綠體中有淀粉存在，簡要寫出實驗思路和預期結(jié)果。

13．（2023·浙江）葉片是給植物其他器官提供有機物的“源”，果實是儲存有機物的“庫”?，F(xiàn)以某植物為材料研究不同庫源比（以果實數(shù)量與葉片數(shù)量比值表示）對葉片光合作用和光合產(chǎn)物分配的影響，實驗結(jié)果見表1。

項目甲組乙組丙組

處理

庫源比1/21/41/6

單位葉面積葉綠素相對含量78.775.575.0

凈光合速率（μmol·m-2·s-1）9.318.998.75

果實中含13C光合產(chǎn)物（mg）21.9637.3866.06

單果重（g）11.8112.2119.59

注：①甲、乙、丙組均保留枝條頂部1個果實并分別保留大小基本一致的2、4、6片成熟葉，用13CO2供應(yīng)給各組保留的葉片進行光合作用。②凈光合速率：單位時間單位葉面積從外界環(huán)境吸收的13CO2量。

回答下列問題：

（1）葉片葉綠素含量測定時，可先提取葉綠體色素，再進行測定。提取葉綠體色素時，選擇乙醇作為提取液的依據(jù)是。

（2）研究光合產(chǎn)物從源分配到庫時，給葉片供應(yīng)13CO2，13CO2先與葉綠體內(nèi)的結(jié)合而被固定，形成的產(chǎn)物還原為糖需接受光反應(yīng)合成的中的化學能。合成的糖分子運輸?shù)焦麑嵉葞熘?。在本實驗中，選用13CO2的原因有