精做02 光合作用（新高考專用）（原卷版）

精做02光合作用1．人們對光合作用的認識經(jīng)歷了漫長的探索歷程。回答下列關(guān)于光合產(chǎn)物O2中氧的來源的問題。（1）20世紀30年代，凡涅爾比較了不同生物的光合作用過程，發(fā)現(xiàn)它們有共同之處，例如：綠色植物CO2+2H2O→（CH2O）+O2+H2O紫硫細菌CO2+2H2S→（CH2O）+2S↓+H2O紅細菌C2+2H2→（CH2O）+H2O依據(jù)紫硫細菌__________________，可推測綠色植物光合作用產(chǎn)生的O2中氧的來源。（2）1939年希爾（R·Hill）將分離出來的葉綠體放入草酸鐵鹽溶液中，經(jīng)過光照后放出O2，同時Fe3+被還原為Fe2+，希爾的實驗證明了________________；而且這一發(fā)現(xiàn)將光合作用區(qū)分為兩個階段：__________________。（3）20世紀40年代初，美國科學(xué)家魯賓和卡門利用_______________（方法）研究了上述問題，實驗設(shè)計思路是_______________________（利用小球藻進行實驗）。2．如圖是研究人員通過實驗得出的溫度對草莓光合作用的影響（以測定的放氧速率為指標）。據(jù)圖分析回答：（1）由圖可知，適合草莓生長的最適溫度是________。該溫度________（填“是”或“不是”或“不一定是”）草莓光合作用的最適溫度，原因是_______________________________________。（2）若向密閉空間內(nèi)加入18O標記的O2，可在草莓葉肉細胞中檢測到有18O的CO2，請寫出18O最短的轉(zhuǎn)移途徑_______________________（用文字和箭頭表示，并注明具體反應(yīng)階段）。（3）實踐表明，種植密度過大，草莓單株光合作用強度會下降，限制草莓單株光合作用強度的主要外界因素有________等。3．適宜溫度下，科研人員在密閉玻璃容器內(nèi)，對某小型植物的栽培條件進行研究，結(jié)果如下圖（基質(zhì)含水量為最大持水量的百分比），請回答相關(guān)問題：光照強度μmol/（m2·s）440300170基質(zhì)含水量100%76%48%100%76%48%100%76%48%干重（g）426846517656384640（1）該實驗研究了__________對該植物光合作用的影響，光強為300μmol/（m2·s）時，葉肉細胞內(nèi)產(chǎn)生NADH的場所是____________________。（2）在探究光照強度對光合作用影響的實驗中，向基質(zhì)中加入的碳酸氫鈉溶液的濃度過高，導(dǎo)致植物光合作用速率下降的原因_______________________________。（3）科研人員在適宜光照強度下，又陸續(xù)測定了基質(zhì)含水量100%~48%范圍內(nèi)干重的變化，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)含水量76%時干重最大，則基質(zhì)含水量76%__________（填“是”“不是”或“不一定是”）該植物制造有機物的最適基質(zhì)含水量，原因是______________________________。（4）在光照強度為440μmol/（m2·s）時，上午測得光合速率數(shù)值高于下午測得的數(shù)值，據(jù)此可推斷葉片中光合產(chǎn)物的積累對光合速率有抑制作用（已知葉片光合產(chǎn)物會被運到果實等器官并被利用）。請以長出幼果的植株為實驗材料，設(shè)計實驗驗證這一推斷。簡要寫出實驗設(shè)計思路________________。4．在光合作用研究過程中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)以下事實：事實1：在人們對光合作用的認識達到一定程度時，以反應(yīng)式6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2表示光合作用。事實2：1937年，植物生理學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)，將葉綠體分離后置于含有一定濃度蔗糖溶液的試管中，制備成葉綠體懸浮液。若在試管中加入適當?shù)摹半娮邮荏w”，給予葉綠體一定強度的光照，在沒有CO2時就能放出O2，同時電子受體被還原。希爾反應(yīng)式是H2O+氧化態(tài)電子受體→還原態(tài)電子受體+1/2O2事實3：在希爾反應(yīng)的基礎(chǔ)上，Amon又發(fā)現(xiàn)，處于光下的葉綠體在不供給CO2時，既能積累還原態(tài)電子受體也能積累ATP；若撤去光照，供給CO2，則還原態(tài)電子受體和ATP被消耗，并有有機物（CH2O）產(chǎn)生。根據(jù)以上事實，回答下列相關(guān)問題。（1）基于以上三個事實推測，光合作用反應(yīng)式中的C6H12O6中的O可能來自_____。（2）希爾反應(yīng)模擬了葉綠體光合作用中_____階段的部分變化，該階段中電子受體由氧化態(tài)變成還原態(tài)的____（填物質(zhì)名稱），希爾實驗中配制葉綠體懸浮液時加入一定濃度的蔗糖溶液的目的是_____。（3）Amon的實驗說明（CH2O）的生成可以不需要光，但需要_____（不考慮水）。（4）若向葉綠體懸浮液中加入C3且提供光照、不提供CO2則短時間內(nèi)ATP和[H]_____（填“會”或“不會”）出現(xiàn)積累，原因是____________。5．景天科植物具有獨特的晝夜節(jié)律，在晚上植物體內(nèi)蘋果酸含量升高，糖分含量下降；白天則相反，酸度下降，糖分增多；相應(yīng)的代謝途徑被稱為CAM途徑，具有此類代謝途徑的植物稱為CAM植物。圖Ⅰ為一晝夜大葉落葉生根（一種CAM植物）CO2吸收速率變化情況，圖2為相同時間段內(nèi)該植物凈光合速率的變化情況。（1）據(jù)圖推測，CAM植物的氣孔在______________（填“白天”或“晚上”）開放，細胞中______________很可能是臨時儲存CO2的載體。（2）研究發(fā)現(xiàn)，CAM植物細胞中的CO2最早被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）固定，生成草酰乙酸（OAA），再進一步被還原并大量積累于液泡中。為保證CAM途徑的持續(xù)進行，物質(zhì)______________（填英文字母簡稱）應(yīng)通過一定化學(xué)反應(yīng)不斷重新生成并釋放到細胞質(zhì)中。該途徑可通過_________________法追蹤C元素的轉(zhuǎn)移路徑加以證實。（3）分析圖中信息推測，CAM途徑是對_______________（填“干旱”或“濕潤”）環(huán)境的適應(yīng)；該途徑除維持光合作用外，對植物的生理意義還表現(xiàn)在___________________。（4）假設(shè)晝夜溫度不變，若要利用圖2信息計算大葉落葉生根上午10時的實際光合速率，計算的思路是_____________________________。6．科研人員以野生型擬南芥植株為材料進行了相關(guān)實驗，其葉肉細胞滲透壓、葉片ABA含量和氣孔阻力（與氣孔開閉程度有關(guān)，氣孔全開時氣孔阻力最小）之間的變化關(guān)系如圖1所示，ABA調(diào)節(jié)氣孔關(guān)閉與保衛(wèi)細胞內(nèi)K+濃度有關(guān)，其作用機制如圖2所示。

（1）擬南芥葉肉細胞中光合色素分布在__________，作用是__________。（2）據(jù)圖分析可知，恢復(fù)澆水能提高擬南芥光合作用強度，理由是____________________。（3）由圖2可知，當ABA與受體結(jié)合后，通過關(guān)閉氣孔和抑制氣孔打開兩條途徑協(xié)同作用，即__________，調(diào)節(jié)保衛(wèi)細胞內(nèi)K+濃度，使氣孔維持關(guān)閉狀態(tài)。為進一步研究ABA受體與氣孔關(guān)閉的關(guān)系，研究者以野生型擬南芥植株和超表達ABA受體基因的擬南芥植株為材料設(shè)置對照實驗，進行培養(yǎng)并定期測量葉片的____________________。若____________________，則說明ABA受體增多能夠加速氣孔關(guān)閉，（4）研究發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下，ABA濃度與光合色素降解程度呈正相關(guān)，請以擬南芥ABA缺失突變體為材料，設(shè)計實驗驗證該結(jié)論，寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果（光合色素含量的測定方法不作要求）。實驗思路：__________________________________________________；預(yù)期結(jié)果：___________________________________________________。7．夏季研究人員用圖1裝置探究黑藻的光合速率在24h內(nèi)的變化情況，其中長方體容器被滑板P(可以左右自由滑動)分成左右互不相通的兩部分；實驗結(jié)果如圖2所示(S1、S2、S3表示相應(yīng)圖形面積)。分析回答下列問題(不考慮溫度對呼吸作用的影響)：（1）影響圖1中黑藻光合速率的主要環(huán)境因素有_______;實驗過程中應(yīng)____(填“打開”或“關(guān)閉”)圖甲裝置的閥門K，NaHCO3緩沖液的作用是_______________。（2）圖2中表示葉綠體吸收CO2的區(qū)段是________________(用字母表示)。一晝夜中有機物積累量為____________(用S所代表的面積表示)。（3）圖2中，f點時黑藻產(chǎn)生[H]的結(jié)構(gòu)(部位)有____________；bd段和gh段都呈下降趨勢，請分析主要原因：______________________________。8．甲圖是大麥幼根的呼吸作用圖，乙圖為大麥的光合和呼吸作用圖。請回答：（1）甲圖中E表示___________，陰影部分表示______________，若AB=BC，則A點大麥幼根有氧呼吸與無氧呼吸消耗的葡萄糖之比為___________。（2）如果把甲圖中大麥幼根換成小鼠，請在圖中畫出小鼠呼吸作用釋放的CO2量與O2濃度之間的關(guān)系曲線_______。（請標出橫縱坐標的生物學(xué)意義等關(guān)鍵信息）（3）乙圖中A表示___________，乙圖植物有機物積累量最大時對應(yīng)的最低溫度約為_____℃，光合作用制造的有機物是呼吸作用消耗有機物2倍的點是___________，圖中光合作用單位時間內(nèi)固定的CO2最大量為___________。（4）某同學(xué)以新鮮的綠色植物葉片為材料，探究環(huán)境條件對細胞呼吸速率的影響，請幫助他提出一個探究課題__________________________。需特別注意的是，該實驗必須在___________條件下進行。9．實驗室中，用不同頻率的閃光（Hz=光照—黑暗交替次數(shù)/s，光照和黑暗的持續(xù)時間相等）照射某植物葉片，在其它條件適宜時，測得葉片的光合速率（CO2μmol·m-2·s-1）變化如下圖。據(jù)圖回答下列問題：

（1）光照時，植物葉肉細胞中色素的作用是__________，這個過程發(fā)生在__________（場所）。（2）在頻閃的黑暗階段，該植物能合成有機物，這表明光合作用過程中有些反應(yīng)可以在黑暗條件下進行，這些反應(yīng)包括__________。（3）閃光頻率較低時，隨著閃光頻率的增加，黑暗階段的光合速率______。當閃光頻率大于1Hz后，光照條件下的光合速率和黑暗條件下的光合速率相等，表明此時光照條件下產(chǎn)生的__________能完全滿足___________。10．土壤類型和氮肥的施用量均會影響蠶豆的產(chǎn)量。通過適當?shù)拇胧p少氮肥的施用量，同時保證蠶豆高產(chǎn)是蠶豆種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。對此科研人員進行了相關(guān)實驗，實驗中涉及的其它條件相同且適宜，結(jié)果如圖。請回答下列問題：（1）適當增施氮肥能促進蠶豆增產(chǎn)的原因是_______________________。（2）據(jù)圖分析，氮肥施用量相同時，__________________土壤有利于提高蠶豆產(chǎn)量，原因是_______________________。（3）兩種土壤條件下，氮肥施用量超過240kg／hm2情況下，蠶豆產(chǎn)量反而下降，原因是_________________。（4）請結(jié)合以上信息說出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高產(chǎn)量可采取的措施______________________。11．很多植物體內(nèi)只有一條固定CO2的途徑，即卡爾文循環(huán)，也稱為C3途徑，這樣的植物被稱為C3植物；還有一些植物如玉米、甘蔗除了具有C3途徑外，還有另外一條固定CO2的途徑，即C4途徑，這樣的植物被稱為C4植物，如下圖所示。C4途徑起到了“CO2泵”的作用，能將葉肉細胞周圍低濃度的CO2聚集到維管束鞘細胞葉綠體內(nèi)形成高濃度的CO2進行高效的光合作用。C3植物葉肉細胞含有大量葉綠體，維管束鞘細胞不含葉綠體；C4植物葉肉細胞有正常的葉綠體，維管束鞘細胞含有沒有基粒的葉綠體，進行光合作用時葉肉細胞葉綠體內(nèi)無淀粉合成，維管束鞘細胞葉綠體內(nèi)有大量淀粉合成。請回答下列問題：（1）C3植物和C4植物體內(nèi)固定CO2的物質(zhì)分別是________________、____________。C3植物和C4植物葉片內(nèi)進行光合作用的細胞分別是____________、____________。（2）研究發(fā)現(xiàn)，C4途徑固定CO2的酶比C3途徑固定CO2的酶對CO2的親和力高60多倍，據(jù)此推測C3植物和C4植物比較，CO2補償點較低的是____________，中午因溫度較高氣孔關(guān)閉，對光合作用影響較小的是____________。（3）將C3植物和C4植物黑暗處理24小時，再進行一小段時間的光照，經(jīng)脫色處理后，再用碘液對C3植物和C4植物的葉肉細胞和維管束鞘細胞染色，出現(xiàn)藍色的細胞有____________。12．如今在臥室中擺放多肉植物已成為一種時尚。絕大多數(shù)的多肉植物有一種特殊的CO2固定方式：夜間氣孔開放，固定CO2產(chǎn)生蘋果酸儲存在液泡中(如圖一)；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸脫羧釋放CO2，用于光合作用(如圖二)。據(jù)圖分析回答下列問題。

（1）多肉植物細胞內(nèi)參與CO2固定的物質(zhì)有___________；若上午10點突然降低環(huán)境中CO2濃度，則短時間內(nèi)多肉植物細胞中C3的含量變化是______________。（2）夜間多肉植物細胞內(nèi)的pH會下降，原因是______________________。（3）研究表明，光質(zhì)在植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成和生理代謝方面具有明顯的調(diào)控作用。欲研究一定比例組合(1：1與3：1)的紅光和藍光對某多肉植物幼苗光合作用的影響，實驗應(yīng)注意調(diào)節(jié)各組光源與幼苗的距離，使_____________。除了不同比例的紅藍光組，實驗還應(yīng)設(shè)置_______________作為對照組。本實驗除了可以測量二氧化碳的吸收速率或者氧氣的釋放速率等表示光合速率的指標外，還可以測量氣孔導(dǎo)度以及_______________________________________________(答出兩點即可)。13．南通某中學(xué)生物研究性學(xué)習(xí)小組以芒草、韭菜葉片為材料，探究CO2濃度對植物光合速率的影響，主要實驗步驟如下：步驟1制備葉圓片取生長旺盛的2種植物葉片，用打孔器制備直徑為lcm的葉圓片。步驟2制備真空葉圓片向裝有10mL蒸餾水的注射器中加入10片葉圓片（如圖1），在排除注射器前端空氣后堵住前端小孔，再連續(xù)多次拉動活塞，直至葉圓片全部下沉至水底。置于黑暗環(huán)境中保存。步驟3實驗探究取注射器6個，分別放入10片芒草葉圓片，再依次加入等量不同濃度的NaHCO3溶液，然后將6個注射器插入實驗架上圓盤內(nèi)圈1—6號小孔中（如圖2），置于適宜溫度下，開啟LED冷光源并計時，記錄并計算每組葉圓片上浮到液面的平均時間。再用韭菜葉圓片重復(fù)上述實驗。請回答：（1）步驟2中制備的真空葉圓片保存時，置于黑暗中的原因是_____。（2）實驗中選用“LED冷光源”是為防止______變化影響實驗結(jié)果，實驗過程中葉圓片上浮是由于__，使葉圓片浮力增大。（3）實驗結(jié)果如圖，CO2濃度與植物光合速率的關(guān)系為____，NaHCO3溶液濃度小于3.5%時，兩種植物葉圓片對CO2濃度變化更敏感的是____。（4）該小組還利用內(nèi)、中、外三圈各三個小孔來探究光照強度對芒草葉片光合速率的影響，觀察到各個注射器中葉圓片上浮均較快且差異不明顯，其原因可能是____、____。14．2019年10月，科學(xué)家袁隆平院士帶領(lǐng)的研究團隊在塔克拉瑪干沙漠成功試種海水稻，為解決糧食問題提供了重要方案。該海水稻不僅具有較強的耐高鹽堿能力，而且持續(xù)耕種后還能有效降低土地鹽堿度?；卮鹣铝袉栴}：（1）海水稻植株細胞中含量最多的化合物是_________，該化合物在細胞中的作用有_________（答出1條即可）。（2）為探究高鹽條件對海水稻光合速率的影響某研究小組進行了相關(guān)研究，并根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)繪制了如圖所示的曲線。

①該海水稻進行光合作用時，光反應(yīng)階段發(fā)生在__________，該階段中光合色素吸收的光能有兩方面用