2024屆高考 二輪復習 光合作用 作業(yè) （山東版）

專題6光合作用高考題組考點1捕獲光能的色素和結構1.(2023全國乙,2,6分)植物葉片中的色素對植物的生長發(fā)育有重要作用。下列有關葉綠體中色素的敘述,錯誤的是()A.氮元素和鎂元素是構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D2.(2022湖北,12,2分)某植物的2種黃葉突變體表現(xiàn)型相似,測定各類植株葉片的光合色素含量(單位:μg·g-1),結果如表。下列有關敘述正確的是()植株類型葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素葉綠素/類胡蘿卜素野生型12355194194.19突變體1512753701.59突變體2115203790.35A.兩種突變體的出現(xiàn)增加了物種多樣性B.突變體2比突變體1吸收紅光的能力更強C.兩種突變體的光合色素含量差異,是由不同基因的突變所致的D.葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導致突變體的葉片呈黃色答案D考點2光合作用的原理3.(2021廣東,12,2分)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco。下列敘述正確的是()A.Rubisco存在于細胞質基質中B.激活Rubisco需要黑暗條件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2結合答案D4.(2021重慶,6,2分)如圖為類囊體膜蛋白排列和光反應產(chǎn)物形成的示意圖。據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是()A.水光解產(chǎn)生的O2若被有氧呼吸利用,最少要穿過4層膜B.NADP+與電子(e-)和質子(H+)結合形成NADPHC.產(chǎn)生的ATP可用于暗反應及其他消耗能量的反應D.電子(e-)的有序傳遞是完成光能轉換的重要環(huán)節(jié)答案A5.(2021山東,21,8分)光照條件下,葉肉細胞中O2與CO2競爭性結合C5,O2與C5結合后經(jīng)一系列反應釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液,相應的光合作用強度和光呼吸強度見表。光合作用強度用固定的CO2量表示,SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計。SoBS濃度(mg/L)光合作用強度(CO2μmol·m-2·s-1)光呼吸強度(CO2μmol·m-2·s-1)018.96.410020.96.220020.75.830018.75.540017.65.250016.54.860015.74.3(1)光呼吸中C5與O2結合的反應發(fā)生在葉綠體的中。正常進行光合作用的水稻,突然停止光照,葉片CO2釋放量先增加后降低,CO2釋放量增加的原因是

。

(2)與未噴施SoBS溶液相比,噴施100mg/LSoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時所需的光照強度(填:“高”或“低”),據(jù)表分析,原因是

。

(3)光呼吸會消耗光合作用過程中的有機物,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過適當抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度,據(jù)表分析,應在mg/L

之間再設置多個濃度梯度進一步進行實驗。答案(1)基質(1分)光照停止,產(chǎn)生的ATP、NADPH減少,暗反應消耗的C5減少,C5與O2結合增加,產(chǎn)生的CO2增多(2分)(2)低(1分)噴施SoBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸(及呼吸作用)釋放的CO2減少,即葉片中的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時,在更低的光照強度下,兩者即可相等(2分)(3)100~300(2分)6.(2020山東,21,9分)人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽能合成糖類,相關裝置及過程如圖所示,其中甲、乙表示物質,模塊3中的反應過程與葉綠體基質內(nèi)糖類的合成過程相同。(1)該系統(tǒng)中執(zhí)行相當于葉綠體中光反應功能的模塊是,模塊3中的甲可與CO2結合,甲為。

(2)若正常運轉過程中氣泵突然停轉,則短時間內(nèi)乙的含量將(填:“增加”或“減少”)。若氣泵停轉時間較長,模塊2中的能量轉換效率也會發(fā)生改變,原因是。

(3)在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下,該系統(tǒng)糖類的積累量(填:“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是

。

(4)干旱條件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是。人工光合作用系統(tǒng)由于對環(huán)境中水的依賴程度較低,在沙漠等缺水地區(qū)有廣闊的應用前景。

答案(1)模塊1和模塊2(1分)五碳化合物(或:C5)(1分)(2)減少(1分)模塊3為模塊2提供的ADP、Pi和NADP+不足(2分)(3)高于(1分)人工光合作用系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類(1分)(或:植物呼吸作用消耗糖類)(4)葉片氣孔開放程度降低,CO2的吸收量減少(2分)7.(2023湖南,17,12分)如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應示意圖。卡爾文循環(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L-1(Km越小,酶對底物的親和力越大),該酶既可催化RuBP與CO2反應,進行卡爾文循環(huán),又可催化RuBP與O2反應,進行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應)。該酶的酶促反應方向受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。玉米的暗反應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反應生成C4,固定產(chǎn)物C4轉運到維管束鞘細胞后釋放CO2,再進行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}:(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)物跨葉綠體膜轉運到細胞質基質合成(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-磷酸甘油醛蔗糖篩管(2)高于玉米的PEPC酶對CO2的親和力比Rubisco酶要高,能利用低濃度的CO2;水光解主要在葉肉細胞進行,暗反應在維管束鞘細胞中進行,維管束鞘細胞中CO2/O2較高,提高了光合作用效率;通過C3和C4在葉肉和維管束鞘細胞之間的循環(huán),將CO2轉運到維管束鞘細胞濃縮,維管束鞘細胞中CO2濃度較高(3)NADPH和ATP的供應限制、固定CO2的Rubisco酶數(shù)量有限、C5再生速率不足、有機物在葉綠體中積累較多8.(2022重慶,23,14分)科學家發(fā)現(xiàn),光能會被類囊體轉化為“某種能量形式”,并用于驅動產(chǎn)生ATP(圖Ⅰ)。為探尋這種能量形式,他們開展了后續(xù)實驗。(1)制備類囊體時,提取液中應含有適宜濃度的蔗糖,以保證其結構完整,原因是;為避免膜蛋白被降解,提取液應保持(填“低溫”或“常溫”)。

(2)在圖Ⅰ實驗基礎上進行圖Ⅱ實驗,發(fā)現(xiàn)該實驗條件下,也能產(chǎn)生ATP。但該實驗不能充分證明“某種能量形式”是類囊體膜內(nèi)外的H+濃度差,原因是

。

(3)為探究自然條件下類囊體膜內(nèi)外產(chǎn)生H+濃度差的原因,對無緩沖液的類囊體懸液進行光、暗交替處理,結果如圖Ⅲ所示,懸液的pH在光照處理時升高,原因是。類囊體膜內(nèi)外的H+濃度差是通過光合電子傳遞和H+轉運形成的,電子的最終來源物質是。

(4)用菠菜類囊體和人工酶系統(tǒng)組裝的人工葉綠體,能在光下生產(chǎn)目標多碳化合物。若要實現(xiàn)黑暗條件下持續(xù)生產(chǎn),需穩(wěn)定提供的物質有。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)即使增加光照強度,產(chǎn)量也不再增加,若要增產(chǎn),可采取的有效措施有(答兩點)。

答案(1)保持類囊體內(nèi)外的滲透壓,避免類囊體破裂低溫(2)實驗Ⅱ是在光照條件下對類囊體進行培養(yǎng)的,無法證明某種能量是來自光能還是來自膜內(nèi)外H+濃度差(3)類囊體膜外H+被轉移到類囊體膜內(nèi),造成溶液pH升高水(4)NADPH、ATP和CO2增加二氧化碳的濃度和適當提高環(huán)境溫度9.(2021天津,15,10分)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結合,形成C3和C2,導致光合效率下降。CO2與O2競爭性結合Rubisco的同一活性位點,因此提高CO2濃度可以提高光合效率。(1)藍細菌具有CO2濃縮機制,如圖所示。據(jù)圖分析,CO2依次以和方式通過細胞膜和光合片層膜。

藍細菌的CO2濃縮機制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度,從而通過促進和抑制提高光合效率。

(2)向煙草內(nèi)轉入藍細菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍細菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應,應能利用電子顯微鏡在轉基因煙草細胞的中觀察到羧化體。

(3)研究發(fā)現(xiàn),轉基因煙草的光合速率并未提高。若再轉入HCO3-和CO2轉運蛋白基因并成功表達和發(fā)揮作用,理論上該轉基因植株暗反應水平應,光反應水平應,答案(1)自由擴散主動運輸CO2固定O2與C5結合(2)葉綠體(3)提高提高考點3光合作用的影響因素及應用10.(2022北京,2,2分)光合作用強度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關系如圖。據(jù)圖分析不能得出()A.低于最適溫度時,光合速率隨溫度升高而升高B.在一定的范圍內(nèi),CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C.CO2濃度為200μL·L-1時,溫度對光合速率影響小D.10℃條件下,光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高答案D11.(2023新課標,2,6分)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分別反映了低溫和晝夜長短與作物開花的關系B.措施③⑤的主要目的是降低有機物的消耗C.措施②⑤⑥的主要目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A12.(2022湖南,13,4分)(不定項)在夏季晴朗無云的白天,10時左右某植物光合作用強度達到峰值,12時左右光合作用強度明顯減弱。光合作用強度減弱的原因可能是()A.葉片蒸騰作用強,失水過多使氣孔部分關閉,進入體內(nèi)的CO2量減少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影響,呼吸釋放的CO2量大于光合固定的CO2量C.葉綠體內(nèi)膜上的部分光合色素被光破壞,吸收和傳遞光能的效率降低D.光反應產(chǎn)物積累,產(chǎn)生反饋抑制,葉片轉化光能的能力下降答案AD13.(2023山東,21,10分)當植物吸收的光能過多時,過剩的光能會對光反應階段的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實驗,結果如圖所示。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強度高于野生型,根據(jù)本實驗推測,原因是。

答案有無光照、有無H基因或H蛋白溫度、CO2濃度、水(2)不能野生型PSⅡ損傷大但能修復;突變體PSⅡ損傷小但不能修復(3)少突變體NPQ高,PSⅡ損傷小,雖無H蛋白修復但PSⅡ活性高,光反應產(chǎn)物多14.(2022山東,21,8分)強光條件下,植物吸收的光能若超過光合作用的利用量,過剩的光能可導致植物光合作用強度下降,出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象。為探索油菜素內(nèi)酯(BR)對光抑制的影響機制,將長勢相同的蘋果幼苗進行分組和處理,如表所示,其中試劑L可抑制光反應關鍵蛋白的合成。各組幼苗均在溫度適宜、水分充足的條件下用強光照射,實驗結果如圖所示。(1)光可以被蘋果幼苗葉片中的色素吸收,分離蘋果幼苗葉肉細胞中的色素時,隨層析液在濾紙上擴散速度最快的色素主要吸收的光的顏色是。

(2)強光照射后短時間內(nèi),蘋果幼苗光合作用暗反應達到一定速率后不再增加,但氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加。蘋果幼苗光合作用暗反應速率不再增加,可能的原因有、(答出2種原因即可);氧氣的產(chǎn)生速率繼續(xù)增加的原因是。

(3)據(jù)圖分析,與甲組相比,乙組加入BR后光抑制(填“增強”或“減弱”);乙組與丙組相比,說明BR可能通過發(fā)揮作用。

答案(1)藍紫色(2分)(2)NADPH、ATP等的濃度不再增加(1分)CO2的濃度有限(1分)(或其他合理答案,兩空答案順序可顛倒)光能的吸收速率繼續(xù)增加,使水的光解速率繼續(xù)增加(2分)(3)減弱(1分)促進光反應關鍵蛋白的合成(1分)15.(2023全國乙,29,10分)植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛(wèi)細胞構成。保衛(wèi)細胞吸水體積膨大時氣孔打開,反之關閉。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,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)呼吸作用、光合作用(2)保衛(wèi)細胞在紅光下進行光合作用合成蔗糖等有機物,使保衛(wèi)細胞的滲透壓增大,引起保衛(wèi)細胞吸水,體積膨大,氣孔打開(3)藍光作為一種信號促進保衛(wèi)細胞逆濃度吸收K+,使保衛(wèi)細胞內(nèi)滲透壓升高,保衛(wèi)細胞吸水,體積膨大,氣孔進一步打開(4)能16.(2023海南,16,10分)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,結果如圖?；卮鹣铝袉栴}。(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1、2(2)紅光+藍光6在不同的補光時間內(nèi),紅光+藍光的補光光源獲得的平均花朵數(shù)均最多,有利于促進火龍果的成花(3)將成花誘導完成后的火龍果植株(成花數(shù)目相同)隨機均分成A、B、C三組,分別置于三種不同光照強度的白色光源中照射相同且適宜的時間,一段時間后觀察并記錄各組植株所結火龍果的產(chǎn)量,產(chǎn)量最高的則為最適光照強度。17.(2022江蘇,20,9分)圖Ⅰ所示為光合作用過程中部分物質的代謝關系(①~⑦表示代謝途徑)。Rubisco是光合作用的關鍵酶之一,CO2和O2競爭與其結合,分別催化C5的羧化與氧化。C5羧化固定CO2合成糖;C5氧化則產(chǎn)生乙醇酸(C2),C2在過氧化物酶體和線粒體協(xié)同下,完成光呼吸碳氧化循環(huán)。請據(jù)圖回答下列問題。(1)圖Ⅰ中,類囊體膜直接參與的代謝途徑有(從①~⑦中選填),在紅光照射條件下,參與這些途徑的主要色素是。

(2)在C2循環(huán)途徑中,乙醇酸進入過氧化物酶體被繼續(xù)氧化,同時生成的在過氧化氫酶催化下迅速分解為O2和H2O。

(3)將葉片置于一個密閉小室內(nèi),分別在CO2濃度為0和0.03%的條件下測定小室內(nèi)CO2濃度的變化,獲得曲線a、b(圖Ⅱ)。①曲線a,0~t1時段釋放的CO2源于;t1~t2時段,CO2的釋放速度有所增加,此階段的CO2源于。

②曲線b,當時間到達t2點后,室內(nèi)CO2濃度不再改變,其原因是

。

(4)光呼吸可使光合效率下降20%~50%,科學家在煙草葉綠體中組裝表達了衣藻的乙醇酸脫氫酶和南瓜的蘋果酸合酶﹐形成了圖Ⅲ代謝途徑﹐通過降低了光呼吸,提高了植株生物量。上述工作體現(xiàn)了遺傳多樣性的價值。

答案(1)①⑥葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)(2)H2O2(過氧化氫)(3)①細胞呼吸光呼吸和細胞呼吸②光合作用速率等于光呼吸和細胞呼吸速率之和(4)將乙醇酸轉化為蘋果酸,增加葉綠體中的CO2濃度直接18.(2021河北,19,10分)為探究水和氮對光合作用的影響,研究者將一批長勢相同的玉米植株隨機均分成三組,在限制水肥的條件下做如下處理:(1)對照組;(2)施氮組,補充尿素(12g·m-2);(3)水+氮組,補充尿素(12g·m-2)同時補水。檢測相關生理指標,結果見表。生理指標對照組施氮組水+氮組自由水/結合水6.26.87.8氣孔導度(mmol·m-2·s-1)8565196葉綠素含量(mg·g-1)9.811.812.6RuBP羧化酶活性(μmol·h-1·g-1)316640716光合速率(μmol·m-2·s-1)6.58.511.4注:氣孔導度反映氣孔開放的程度回答下列問題:(1)植物細胞中自由水的生理作用包括等(寫出兩點即可)。補充水分可以促進玉米根系對氮的,提高植株氮供應水平。

(2)參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與離子參與組成的環(huán)式結構使葉綠素能夠吸收光能,用于驅動兩種物質的合成以及的分解;RuBP羧化酶將CO2轉變?yōu)轸然拥椒肿由?反應形成的產(chǎn)物被還原為糖類。

(3)施氮同時補充水分增加了光合速率,這需要足量的CO2供應。據(jù)實驗結果分析,葉肉細胞CO2供應量增加的原因是。

答案(1)細胞內(nèi)良好的溶劑、為細胞提供液體環(huán)境、參與生化反應、運輸營養(yǎng)物質和代謝廢物(任寫兩點即可)吸收(2)鎂(或Mg)NADPH和ATP水C5(3)玉米植株氣孔導度增大,吸收的CO2增加19.(2020北京,19,12分)閱讀以下材料,回答(1)~(4)題。創(chuàng)建D1合成新途徑,提高植物光合效率植物細胞中葉綠體是進行光合作用的場所,高溫或強光常抑制光合作用過程,導致作物嚴重減產(chǎn)。光合復合體PSⅡ是光反應中吸收、傳遞并轉化光能的一個重要場所,D1是PSⅡ的核心蛋白。高溫或強光會造成葉綠體內(nèi)活性氧(ROS)的大量累積。相對于組成PSⅡ的其他蛋白,D1對ROS尤為敏感,極易受到破壞。損傷的D1可不斷被新合成的D1取代,使PSⅡ得以修復。因此,D1在葉綠體中的合成效率直接影響PSⅡ的修復,進而影響光合效率。葉綠體為半自主性的細胞器,具有自身的基因組和遺傳信息表達系統(tǒng)。葉綠體中的蛋白一部分由葉綠體基因編碼,一部分由核基因編碼。核基因編碼的葉綠體蛋白在N端的轉運肽引導下進入葉綠體。編碼D1的基因psbA位于葉綠體基因組,葉綠體中積累的ROS也會顯著抑制psbAmRNA的翻譯過程,導致PSⅡ修復效率降低。如何提高高溫或強光下PSⅡ的修復效率,進而提高作物的光合效率和產(chǎn)量,是長期困擾這一領域科學家的問題。近期我國科學家克隆了擬南芥葉綠體中的基因psbA,并將psbA與編碼轉運肽的DNA片段連接,構建融合基因,再與高溫響應的啟動子連接,導入擬南芥和水稻細胞的核基因組中。檢測表明,與野生型相比,轉基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增加,高溫下大幅增加;在高溫下,PSⅡ的光能利用能力也顯著提高。在南方育種基地進行的田間實驗結果表明,與野生型相比,轉基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量(干重)均有大幅提高,增產(chǎn)幅度在8.1%~21.0%之間。該研究通過基因工程手段,在擬南芥和水稻中補充了一條由高溫響應啟動子驅動的D1合成途徑,從而建立了植物細胞D1合成的“雙途徑”機制,具有重要的理論意義與應用價值。隨著溫室效應的加劇,全球氣候變暖造成的高溫脅迫日益成為許多地區(qū)糧食生產(chǎn)的嚴重威脅,該研究為這一問題提供了解決方案。(1)光合作用的反應在葉綠體類囊體膜上進行,類囊體膜上的蛋白與形成的復合體吸收、傳遞并轉化光能。

(2)運用文中信息解釋高溫導致D1不足的原因。(3)若從物質和能量的角度分析,選用高溫響應的啟動子驅動psbA基因表達的優(yōu)點是:

。

(4)對文中轉基因植物細胞D1合成“雙途徑”的理解,正確的敘述包括。

A.細胞原有的和補充的psbA基因位于細胞不同的部位B.細胞原有的和補充的D1的mRNA轉錄場所不同C.細胞原有的和補充的D1在不同部位的核糖體上翻譯D.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮作用的場所不同E.細胞原有的和補充的D1發(fā)揮的作用不同答案(1)光光合色素(2)高溫會造成葉綠體內(nèi)ROS的積累,ROS既破壞D1蛋白,又抑制psbAmRNA的翻譯。(3)高溫時,高溫響應的啟動子驅動psbA基因高水平表達,補充高溫造成的D1不足,修復PSⅡ,提高光能利用率;非高溫時低水平表達,避免不必要的物質和能量消耗(4)A、B、C考點4光合作用與細胞呼吸的綜合20.(2021廣東,15,4分)與野生型擬南芥WT相比,突變體t1和t2在正常光照條件下,葉綠體在葉肉細胞中的分布及位置不同(圖a,示意圖),造成葉綠體相對受光面積的不同(圖b),進而引起光合速率差異,但葉綠素含量及其他性狀基本一致。在不考慮葉綠體運動的前提下,下列敘述錯誤的是()A.t2比t1具有更高的光飽和點(光合速率不再隨光強增加而增加時的光照強度)B.t1比t2具有更低的光補償點(光合吸收CO2與呼吸釋放CO2等量時的光照強度)C.三者光合速率的高低與葉綠素的含量無關D.三者光合速率的差異隨光照強度的增加而變大答案D21.(2022湖南,17,12分)將純凈水洗凈的河沙倒入潔凈的玻璃缸中制成沙床,作為種子萌發(fā)和植株生長的基質。某水稻品種在光照強度為8~10μmol/(s·m2)時,固定的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量;日照時長短于12小時才能開花。將新采收并解除休眠的該水稻種子表面消毒,浸種1天后,播種于沙床上。將沙床置于人工氣候室中,保濕透氣,晝/夜溫為35℃/25℃,光照強度為2μmol/(s·m2),每天光照時長為14小時?；卮鹣铝袉栴}:(1)在此條件下,該水稻種子(填“能”或“不能”)萌發(fā)并成苗(以株高≥2厘米,至少1片綠葉視為成苗),理由是。

(2)若將該水稻適齡秧苗栽植于上述沙床上,光照強度為10μmol/(s·m2),其他條件與上述實驗相同,該水稻(填“能”或“不能”)繁育出新的種子,理由是(答出兩點即可)。

(3)若該水稻種子用于稻田直播(即將種子直接撒播于農(nóng)田),為防鳥害、鼠害和減少雜草生長,須灌水覆蓋,該種子應具有特性。

答案(1)能種子萌發(fā)形成幼苗的過程中,消耗的能量主要來自種子胚乳中儲存的有機物,且光照有利于葉片葉綠素的形成(2)不能該水稻品種在光照強度為10μmol/(s·m2)時,固定的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量,白天不能積累有機物,夜晚呼吸作用消耗有機物,適齡秧苗不能正常生長;該水稻品種日照時長短于12小時才能開花,現(xiàn)在每天光照時長為14小時,所以該水稻不能開花并繁育出新的種子(3)耐水淹22.(2022湖北,21,13分)不同條件下植物的光合速率和光飽和點(在一定范圍內(nèi),隨著光照強度的增加,光合速率增大,達到最大光合速率時的光照強度稱為光飽和點)不同。研究證實高濃度臭氧(O3)對植物的光合作用有影響。用某一高濃度O3連續(xù)處理甲、乙兩種植物75天。在第55天、65天、75天分別測定植物凈光合速率,結果如圖1、圖2和圖3所示?！咀ⅰ壳€1:甲對照組,曲線2:乙對照組,曲線3:甲實驗組,曲線4:乙實驗組?；卮鹣铝袉栴}:(1)圖1中,在高濃度O3處理期間,若適當增加環(huán)境中的CO2濃度,甲、乙植物的光飽和點會(填“減小”“不變”或“增大”)。

(2)與圖3相比,圖2中甲的實驗組與對照組的凈光合速率差異較小,表明

。

(3)從圖3分析可得到兩個結論:①O3處理75天后,甲、乙兩種植物的,表明長時間高濃度的O3對植物光合作用產(chǎn)生明顯抑制;②長時間高濃度的O3對乙植物的影響大于甲植物,表明。

(4)實驗發(fā)現(xiàn),處理75天后甲、乙植物中的基因A表達量都下降。為確定A基因功能與植物對O3耐受力的關系,使乙植物中A基因過量表達,并用高濃度O3處理75天。若實驗現(xiàn)象為

,

則說明A基因的功能與乙植物對O3耐受力無關。答案(1)增大(2)隨處理時間的延長,高濃度臭氧對甲植物光合作用的抑制作用增強(3)凈光合速率均明顯減小甲植物對O3的耐受力比乙植物對O3的耐受力強(4)A基因過量表達并用高濃度O3處理75天的乙植物與直接用高濃度O3處理75天的乙植物在同等光照條件下凈光合速率相等23.(2022天津,16,10分)利用藍細菌將CO2轉化為工業(yè)原料,有助于實現(xiàn)“雙碳”目標。(1)藍細菌是原核生物,細胞質中同時含有ATP、NADPH、NADH(呼吸過程中產(chǎn)生的[H])和丙酮酸等中間代謝物。ATP來源于和等生理過程,為各項生命活動提供能量。

(2)藍細菌可通過D-乳酸脫氫酶(Ldh),利用NADH將丙酮酸還原為D-乳酸這種重要的工業(yè)原料。研究者構建了大量表達外源Ldh基因的工程藍細菌,以期提高D-乳酸產(chǎn)量,但結果并不理想。分析發(fā)現(xiàn),是由于細胞質中的NADH被大量用于作用產(chǎn)生ATP,無法為Ldh提供充足的NADH。

(3)藍細菌還存在一種只產(chǎn)生ATP不參與水光解的光合作用途徑。研究者構建了該途徑被強化的工程菌K,以補充ATP產(chǎn)量,使更多NADH用于生成D-乳酸。測定初始藍細菌、工程菌K中細胞質ATP、NADH和NADPH含量,結果如表。菌株ATPNADHNADPH初始藍細菌6263249工程菌K8296249注:數(shù)據(jù)單位為pmol/OD730由表可知,與初始藍細菌相比,工程菌K的ATP含量升高,且有氧呼吸第三階段(被抑制/被促進/不受影響),光反應中的水光解(被抑制/被促進/不受影響)。

(4)研究人員進一步把Ldh基因引入工程菌K中,構建工程菌L。與初始藍細菌相比,工程菌L能積累更多D-乳酸,是因為其(雙選)。

A.光合作用產(chǎn)生了更多ATPB.光合作用產(chǎn)生了更多NADPHC.有氧呼吸第三階段產(chǎn)生了更多ATPD.有氧呼吸第三階段節(jié)省了更多NADH答案(1)光合作用呼吸作用(以上兩空可調(diào)換)(2)有氧呼吸(3)被抑制不受影響(4)ADA組基礎題組1.(2023山東師大附中學情診斷)2021年,我國科學家設計了一種如圖所示的人造淀粉合成代謝路線(ASAP),在高密度氫能的作用下,成功將CO2和H2轉化為淀粉。ASAP由11個核心反應組成,依賴許多不同生物來源的工程重組酶?？茖W家表示,按照目前的技術參數(shù),在不考慮能量輸入的情況下,1立方米生物反應器的年淀粉產(chǎn)量,理論上相當于種植1/3公頃玉米的淀粉年產(chǎn)量。下列說法錯誤的是()A.該反應器的能量輸入需要人工提供高能氫和ATPB.ASAP代謝路線有助于減少農(nóng)藥、化肥等對環(huán)境造成的負面影響C.人工合成淀粉同樣需要CO2的固定和C5的再生,最終將C6合成淀粉D.在與植物光合作用固定的CO2量相等的情況下,該系統(tǒng)糖類積累量高于植物答案C2.(2023山東臨沂一模)光合作用與細胞呼吸相互依存、密不可分,各自又具有相對的獨立性。如圖是某植物光合作用和細胞呼吸過程示意圖,其中Ⅰ~Ⅶ代表物質,①~⑤代表過程。下列敘述錯誤的是()A.圖中Ⅶ被相鄰細胞利用至少需要穿過6層生物膜B.圖中Ⅱ和Ⅴ、Ⅲ和Ⅶ分別是同一種物質,Ⅰ和Ⅳ是不同物質C.圖中①~⑤均伴隨著ATP的合成或水解,其中③合成的ATP不能被②利用D.光合作用的產(chǎn)物脂肪、糖類、蛋白質的合成或分解都可通過細胞呼吸聯(lián)系起來答案C3.(2023山東德州一中期末)(不定項)如圖表示25℃時,葡萄和草莓在不同光照強度條件下CO2吸收量的變化曲線。下列敘述正確的是()A.M點時葡萄的凈光合速率為10mg·m-2·h-1B.已知葡萄光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃和30℃,若將環(huán)境溫度改變?yōu)?0℃,其他條件不變,則P點將右移C.對草莓而言,若白天和黑夜的時間各為12h,則平均光照強度在Xklx以上才能正常生長D.光照強度為Yklx時,葡萄和草莓光合作用合成有機物的量相等答案BC4.(2023山東淄博一模)葉綠體是植物進行光合作用的場所。在葉綠體膜上有磷酸轉運器,可將磷酸丙糖運出葉綠體用于合成蔗糖,同時將釋放的Pi運回葉綠體(圖甲)。圖乙是溫度影響某植物光合作用和呼吸作用的曲線。(1)圖甲中,光反應為暗反應提供的物質D是,物質B的去向是進入和大氣中。

(2)研究表明,磷酸轉運器工作時,并不會直接改變?nèi)~綠體內(nèi)磷酸丙糖和Pi的總含量,推測磷酸轉運器對這兩類物質的轉運比例為。若磷酸轉運器的工作效率下降,可能會導致

。

(3)據(jù)圖乙分析,該植物生長的適宜環(huán)境溫度約為℃。在環(huán)境溫度高于45℃時,該植物不能生長,原因是。

答案(1)NADPH和ATP線粒體(2)1∶1葉綠體內(nèi)淀粉含量升高,葉肉細胞內(nèi)蔗糖含量下降,光合速率下降(3)25呼吸速率大于光合速率,沒有有機物的積累5.(2022山東煙臺一模)為研究新疆大葉苜蓿的抗旱機制,科研人員設置正常供水(CK)、輕度干旱脅迫(T1)和重度干旱脅迫(T2)三組盆栽控水實驗,干旱處理7天后復水,測量新疆大葉苜蓿光合作用相關指標,結果如圖所示。(1)根據(jù)圖示信息可知,干旱脅迫對新疆大葉苜蓿凈光合速率的影響是

。

(2)氣孔導度越大說明氣孔開放程度越大,干旱脅迫可導致氣孔導度下降,影響光合作用中的生成進而影響光反應速率。干旱及降雨是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常見的現(xiàn)象,根據(jù)實驗結果可知,新疆大葉苜蓿的抗旱性(填“較強”或“較弱”),其機理是

。

(3)干旱脅迫會激發(fā)細胞產(chǎn)生活性氧(ROS)從而破壞生物膜結構,據(jù)此分析,T2組復水5d后凈光合速率仍然較低,推測其原因是

。

答案(1)干旱脅迫可降低凈光合速率,且脅迫程度越大降低越多(2)NADP+、ADP(和Pi)較強干旱復水后氣孔導度和葉綠素含量均能快速升高(3)重度脅迫下,葉綠體類囊體膜等相關結構可能遭到破壞B組提升訓練一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.(2023山東青島期末)陽生植物受到周圍環(huán)境遮陰時,表現(xiàn)出莖伸長速度加快、株高和節(jié)間距增加、葉柄伸長等特征,這種現(xiàn)象稱為避陰反應(如圖1)。紅光(R)和遠紅光(FR,不被植物吸收)比值的變化是引起植物產(chǎn)生避陰反應的重要信號,自然光被植物濾過后,R/FR的值下降。研究人員模擬遮陰條件對番茄植株的避陰反應進行了研究,結果如圖2,下列說法正確的是()A.與正常光照相比,遮陰條件下葉綠體中C5的量增加B.發(fā)生避陰反應后,R/FR的值下降的原因是葉綠素含量減少C.避陰反應現(xiàn)象與頂端優(yōu)勢相似,有利于植株獲得更多光能D.避陰處理的番茄,用于莖和番茄果實生長的有機物減少答案C2.(2023湖北師大附中三模)在番茄幼苗葉片上噴施不同濃度的海藻糖(一種非還原性二糖)溶液,探究其在高溫環(huán)境下(40℃處理9天)對植物光合作用的影響,觀測并統(tǒng)計葉綠素含量如表所示。下列敘述正確的是()含量海藻糖濃度0(CK)0.5%(T0.5)1.0%(T1.0)1.5%(T1.5)葉綠素a0.780.821.02*1.01*葉綠素b0.350.380.360.35(注:*表示數(shù)據(jù)在統(tǒng)計學水平上存在顯著差異)A.可用斐林試劑鑒定海藻糖,產(chǎn)生磚紅色沉淀B.葉綠素a與葉綠素b是重要的光合色素,分布于葉綠體雙層膜上C.T1.0和T1.5處理組顯著提高了番茄幼苗各光合色素的含量D.番茄幼苗在高溫逆境下通過利用海藻糖提高了光合作用的能力答案D二、選擇題(每小題有一個或多個選項符合題意)3.(2023山東師大附中學情診斷)葉綠體是一種動態(tài)的細胞器,隨著光照強度的變化,在細胞中的分布和位置也會發(fā)生相應改變,稱為葉綠體定位。CHUP1蛋白能與葉綠體移動有關的肌動蛋白(構成細胞骨架中微絲蛋白的重要成分)相結合,用野生型擬南芥和CHUP1蛋白缺失型擬南芥進行實驗,觀察到在不同光照強度下葉肉細胞中葉綠體的分布情況如圖。下列敘述正確的是()A.葉綠體中的光合色素可吸收、傳遞和轉化光能,并在光合作用的光反應中將吸收的能量全部儲存在ATP中B.強光條件下葉綠體移到細胞的兩側,有利于葉肉細胞更充分地吸收光能C.若破壞細胞微絲蛋白后葉綠體定位異常,推測微絲蛋白可能與葉綠體的運動有關D.實驗表明,CHUP1蛋白和光照強度在葉綠體與肌動蛋白結合及其移動定位中起重要作用答案CD三、非選擇題4.(2023山東濰坊一模)植物的葉片可看作給其他器官提供有機物的“源”,果實是儲存有機物的“庫”?，F(xiàn)以某綠色植物為實驗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,實驗結果如表所示。項目甲組乙組丙組處理庫源比1/21/41/6凈光合速率(μmol·m-2·s-1)9.318.998.75單果重(g)11.8112.2119.59(1)研究有機物在“源”和“庫”中的轉移,常采用的實驗方法是。葉肉細胞光反應產(chǎn)物中驅動暗反應進行的物質是。

(2)上述實驗選用的三組枝條,高度一致且都是向陽生長于樹冠外層,請分析這樣做的目的是,從而排除這一無關變量的干擾。

(3)實驗結果表明,庫源比降低(比如摘除部分果實),葉片的凈光合速率降低,對此最合理的解釋是

。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,果農(nóng)們常進行“疏果”以提高經(jīng)濟效益,請根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)分析“疏果”的依據(jù)是

。

答案(1)同位素標記法ATP和NADPH(2)保證枝條每一個葉片都能獲得充足的光照(3)葉片制造的有機物不能被及時轉運至果實,有機物積累抑制了光合作用,進而使凈光合速率降低“疏果”可以降低庫源比,提高單果的重量,改善果實品質進而提高經(jīng)濟效益5.(2023山東臨沂一模)胡楊的葉形隨著樹齡增長,自下而上會逐漸出現(xiàn)條形葉、卵形葉和鋸齒葉,這種葉形變化是胡楊長期對荒漠干旱環(huán)境適應的結果。為探究葉形對胡楊光合作用強度的影響,研究人員測得不同光照強度下胡楊不同葉形葉片的光合速率,實驗結果如圖所示。(1)干旱會影響葉綠體類囊體薄膜上的電子傳遞,從而使光反應中的形成受到抑制,繼而影響暗反應?；哪写蠖鄶?shù)植物氣孔會以數(shù)十分鐘為周期進行周期性地閉合,稱為“氣孔振蕩”,有利于植物生理活動的正常進行,其原因是

。

(2)相同時間內(nèi)圖中C點的葉肉細胞中C的含量與B點相比(填“較高”“相同”或“較低”)。在N點時,卵形葉和鋸齒葉中有機物合成速率較大的是,判斷的依據(jù)是

。

(3)研究表明,氯化鈣與植物激素X都能提高胡楊在干旱條件下的凈光合速率,混合使用效果會更好。請簡要寫出實驗設計思路進行驗證。答案(1)NADPH和ATP“氣孔振蕩”既能降低蒸騰作用,又能保障CO2供應,使光合作用正常進行(2)較高卵形葉卵形葉和鋸齒葉光合作用中CO2吸收量的差值(PM)大于CO2釋放量的差值(DI)(3)選取生長狀況良好、植株大小一致的胡楊樹苗若干均分為四組,在干旱條件下分別用清水、氯化鈣溶液、植物激素X溶液、氯化鈣和植物激素X混合液處理,培養(yǎng)一段時間測定各組的凈光合作用速率,比較分析得出結論。6.(2022山東濰坊二模)溫室效應引起的氣候變化對植物的生長發(fā)育會產(chǎn)生顯著影響。研究人員以大豆、花生和棉花為實驗材料,分