備考2025屆高考生物一輪復(fù)習(xí)【強(qiáng)化訓(xùn)練】第3章課時(shí)4光合作用與能量轉(zhuǎn)化

第3章細(xì)胞代謝課時(shí)4光合作用與能量轉(zhuǎn)化1.[2022湖北]某植物的2種黃葉突變體表型相似，測(cè)定各類植株葉片的光合色素含量（單位：μg·g－1），結(jié)果如表。下列有關(guān)敘述正確的是（D）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2115203790.36A.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(qiáng)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D.葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降可導(dǎo)致突變體的葉片呈黃色解析野生型、突變體1、突變體2屬于同一物種，兩種突變體的出現(xiàn)增加了遺傳多樣性，未增加物種多樣性，A錯(cuò)誤；光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，而類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，由表可知，突變體2的葉綠素a和葉綠素b的含量比突變體1的少，故突變體2比突變體1吸收紅光的能力弱，B錯(cuò)誤；兩種突變體的光合色素含量存在差異，有可能是不同基因突變所致，也有可能是同一基因突變方向不同所致，C錯(cuò)誤；野生型的葉綠素與類胡蘿卜素的比值為4.19，葉綠素含量較高，葉片呈綠色，突變體的葉綠素與類胡蘿卜素的比值大幅下降，葉綠素含量較少，葉片呈黃色，D正確。2.[2023全國(guó)乙，10分]植物的氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成。保衛(wèi)細(xì)胞吸水體積膨大時(shí)氣孔打開，反之關(guān)閉。保衛(wèi)細(xì)胞含有葉綠體，在光下可進(jìn)行光合作用。已知藍(lán)光可作為一種信號(hào)促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)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(shí)，植物達(dá)到最大光合速率所需的紅光強(qiáng)度）照射某植物葉片時(shí)，氣孔開度可達(dá)最大開度的60％左右?；卮鹣铝袉?wèn)題。（1）氣孔的開閉會(huì)影響植物葉片的蒸騰作用、光合作用、呼吸作用（答出2點(diǎn)即可）等生理過(guò)程。（2）紅光可通過(guò)光合作用促進(jìn)氣孔開放，其原因是在紅光照射下，保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物，保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓增加，發(fā)生滲透吸水，體積膨大，氣孔開放。（3）某研究小組發(fā)現(xiàn)在飽和紅光的基礎(chǔ)上補(bǔ)加藍(lán)光照射葉片，氣孔開度可進(jìn)一步增大，因此他們認(rèn)為氣孔開度進(jìn)一步增大的原因是，藍(lán)光促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋。請(qǐng)推測(cè)該研究小組得出這一結(jié)論的依據(jù)是飽和紅光照射使葉片的光合速率已達(dá)到最大，排除了光合作用產(chǎn)物對(duì)氣孔開度進(jìn)一步增大的影響。（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(yáng)光照射下氣孔能（填“能”或“不能”）維持一定的開度。解析（1）氣孔的開閉會(huì)影響CO2的吸收（光合作用）、O2的吸收（有氧呼吸）、蒸騰作用等生理過(guò)程。（2）氣孔由葉表皮上兩個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成，保衛(wèi)細(xì)胞中含有葉綠體，在光下可進(jìn)行光合作用，在紅光照射下，保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物，保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓增加，發(fā)生滲透吸水，體積膨大，氣孔開放。（3）用飽和紅光照射某植物葉片時(shí)，其光合速率已達(dá)到最大，排除了光合作用產(chǎn)物對(duì)氣孔開度進(jìn)一步增大的影響。因此氣孔開度進(jìn)一步增大的原因是藍(lán)光促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞逆濃度梯度吸收K＋。（4）已知某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不能進(jìn)行光合作用，從而不能產(chǎn)生有機(jī)物以維持氣孔開放，但陽(yáng)光照射下保衛(wèi)細(xì)胞可逆濃度梯度吸收K＋，使氣孔維持一定的開度。3.[2021天津，10分]Rubisco是光合作用過(guò)程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合，形成C3和C2，導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn)，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。（1）藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如圖所示。注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。據(jù)圖分析，CO2依次以自由擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸方式通過(guò)細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過(guò)促進(jìn)CO2固定和抑制O2與C5結(jié)合提高光合效率。（2）向煙草內(nèi)轉(zhuǎn)入藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白的編碼基因。若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，應(yīng)能利用電子顯微鏡在轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞的葉綠體中觀察到羧化體。（3）研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高。若再轉(zhuǎn)入HCO3－和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株暗反應(yīng)水平應(yīng)提高，光反應(yīng)水平應(yīng)解析（1）由圖可知，CO2通過(guò)細(xì)胞膜不需要載體蛋白協(xié)助，也不需要消耗能量，故CO2通過(guò)細(xì)胞膜的方式為自由擴(kuò)散；CO2通過(guò)光合片層膜需要CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助，同時(shí)需要消耗能量，故CO2通過(guò)光合片層膜的方式為主動(dòng)運(yùn)輸。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，進(jìn)而促進(jìn)CO2固定，抑制O2與C5結(jié)合，從而提高光合效率。（2）煙草細(xì)胞進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所是葉綠體，若藍(lán)細(xì)菌羧化體可在煙草中發(fā)揮作用并參與暗反應(yīng)，說(shuō)明藍(lán)細(xì)菌Rubisco的編碼基因和羧化體外殼蛋白編碼基因可在煙草細(xì)胞的葉綠體中正常表達(dá)，形成羧化體。（3）轉(zhuǎn)基因煙草的光合速率并未提高，可能是受CO2濃度的限制。若再轉(zhuǎn)入HCO3－和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，則可以提高葉綠體中的CO2濃度，理論上，該轉(zhuǎn)基因植株的暗反應(yīng)水平應(yīng)提高，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供更多的ADP和NADP4.[2021江蘇，11分]線粒體對(duì)維持旺盛的光合作用至關(guān)重要，如圖表示葉肉細(xì)胞中部分代謝途徑，虛線框內(nèi)表示“草酰乙酸/蘋果酸穿梭”。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。（1）葉綠體在類囊體薄膜上將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，參與這一過(guò)程的兩類色素是葉綠素和類胡蘿卜素。（2）光合作用時(shí)，CO2與C5結(jié)合產(chǎn)生三碳酸，繼而還原成三碳糖（C3）。為維持光合作用持續(xù)進(jìn)行，部分新合成的C3必須用于再生C5；運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的C3可合成蔗糖，運(yùn)出細(xì)胞。每運(yùn)出一分子蔗糖相當(dāng)于固定了12個(gè)CO2分子。（3）在光照過(guò)強(qiáng)時(shí)，細(xì)胞必須耗散掉葉綠體吸收的過(guò)多光能，避免細(xì)胞損傷。草酰乙酸/蘋果酸穿梭可有效地將光照產(chǎn)生的[H]中的還原能輸出葉綠體，并經(jīng)線粒體轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能。（4）為研究線粒體對(duì)光合作用的影響，用寡霉素（電子傳遞鏈抑制劑）處理大麥，實(shí)驗(yàn)方法是取培養(yǎng)10～14d大麥苗，將其莖浸入添加了不同濃度寡霉素的水中，通過(guò)蒸騰作用使藥物進(jìn)入葉片。光照培養(yǎng)后，測(cè)定、計(jì)算光合放氧速率（單位為μmolO2·mg－1chl·h－1，chl為葉綠素）。請(qǐng)完成下表。實(shí)驗(yàn)步驟和目的簡(jiǎn)要操作過(guò)程配制不同濃度的寡霉素丙酮溶液寡霉素難溶于水，需先溶于丙酮，配制高濃度母液，再用丙酮稀釋成不同藥物濃度，用于加入水中設(shè)置寡霉素為單一變量的對(duì)照組①在水中加入相同體積不含寡霉素的丙酮②減少葉片差異產(chǎn)生的誤差對(duì)照組和各實(shí)驗(yàn)組均測(cè)定多個(gè)大麥葉片光合放氧測(cè)定用氧電極測(cè)定葉片放氧③葉綠素定量測(cè)定（或測(cè)定葉綠素含量）稱重葉片，加乙醇研磨，定容，離心，取上清液測(cè)定解析（2）C3在葉綠體基質(zhì)中合成，一些C3必須用于再生C5以維持光合作用持續(xù)進(jìn)行，另一部分被運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的C3可合成蔗糖，運(yùn)出細(xì)胞。蔗糖是二糖，一分子蔗糖是由兩分子六碳糖結(jié)合形成的，每運(yùn)出一分子蔗糖需要固定12個(gè)CO2分子。（3）光反應(yīng)的產(chǎn)物有ATP和NADPH，其中NADPH起還原劑的作用，含有還原能，草酰乙酸/蘋果酸穿梭可將還原能輸出葉綠體，經(jīng)線粒體進(jìn)行呼吸作用轉(zhuǎn)化為AT