专题05 光合作用-2025年高考生物一轮复习热点专题精练（北京专用）

专题05 光合作用 一、单选题 1．（2024·北京昌平·二模）在活性氧的胁迫条件下，蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解的具体过程如下图，相关叙述错误的是（    ）    A．叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质 B．受损伤蛋白质通过自由扩散进入细胞质基质 C．在蛋白酶体参与下，受损伤蛋白质的肽键断裂 D．CDC48相关基因缺失突变导致受损伤蛋白积累 2．（2024·北京密云·模拟预测）GR24是植物激素独脚金内酯的人工合成类似物，在农业生产上合理应用可提高农作物的抗逆性和产量。某小组研究弱光条件下GR24对番茄幼苗生长的影响，结果如下表。下列叙述不正确的是（　　） 处理 指标 叶绿素a含量 （mg·g-1） 叶绿素b含量 （mg·g-1） 叶绿素a/b 单株干重（g） 单株分枝数（个） 弱光+水 1.39 0.61 2.28 1.11 1.83 弱光+GR24 1.98 0.98 2.02 1.30 1.54 A．GR24处理提高了番茄幼苗对弱光的利用能力 B．GR24处理使幼苗叶绿素含量上升、叶绿素a/b上升 C．GR24是具有调节植物生长发育作用的有机物 D．长期处于弱光下，叶绿体的类囊体数目可能会增多 3．（2024·北京·模拟预测）为了给引种栽培提供理论依据，研究者测量了常绿乔木深山含笑在不同季节的净光合速率（Pn）的日变化（见下图）。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．可以用CO2的吸收速率作为Pn的检测指标，其值越大表明植物生长越快 B．左图夏季的Pn日变化为双峰曲线，是因为雨水充沛和中午光强过大 C．据图分析，推测夏季Pn最高的原因之一是夏季光照强度最高 D．秋冬光合有效辐射减弱，可以适当修剪枝叶以减少物质能量消耗 4．（2024·北京丰台·二模）2021年我国科学家首次将CO2人工转化为淀粉，对实现碳中和意义重大。下列相关叙述正确的是（　　） A．将CO2人工转化为淀粉的过程不需要额外输入能量 B．生物群落与非生物环境之间的碳循环离不开分解者 C．群落演替相对稳定后植物吸收与释放CO2速率大致相等 D．该技术应用将使我们不再需要植树造林和寻找清洁能源 5．（2024·北京昌平·二模）蓝细菌的光合作用过程需要较高浓度CO2，而空气中的CO2浓度一般较低，蓝细菌具有CO2浓缩机制如下图所示。研究还发现，R酶能催化O2与C5结合形成C3和C2，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点。相关叙述正确的是（    ） A．CO2以协助扩散方式通过光合片层膜 B．R酶可抑制CO2固定，减少有机物积累 C．浓缩机制可提高CO2与R酶的结合率 D．转入转运蛋白基因后光合速率减小 6．（2024·北京海淀·一模）内生真菌生活在植物体内， 植物为内生真菌提供光合产物和矿物质， 内生真菌呼吸产生的 CO2可供植物利用。在恒定光照强度下， 研究人员测定了土壤不同N元素含量及有无内生真菌对植物光合速率的影响， 结果如下图所示。下列相关分析，不正确的是（    ） A．土壤含 N量及 CO2浓度都是影响光合速率的环境因素 B．内生真菌呼吸产生的CO2可进入植物叶绿体基质参与暗反应 C．图中A 点制约植物光合速率的主要环境因素是光照强度 D．在土壤高N含量下内生真菌可提高植物的光合速率 7．（2024·北京朝阳·一模）科研人员将某种滨藜分为两组，A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中。生长一段时间后，测定两组滨藜在不同温度下的光合速率，结果如图。相关叙述不合理的是（　　） A．图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率均高于B组 B．温度过高会通过提高酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降 C．B组滨藜的最适温度高于A组说明滨藜对高温环境有一定的适应能力 D．推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象 8．（2024·北京东城·一模）研究人员在适宜光强和黑暗条件下分别测定发菜放氧和耗氧速率随温度的变化，绘制曲线如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．发菜生长的最适温度是25℃左右 B．30℃时净光合速率是150μmol/（mg·h） C．35℃时光合作用速率等于呼吸作用速率 D．在放氧和耗氧的过程中都有ATP的产生 9．（2024·北京西城·一模）图a为三角叶滨藜和野姜的光合作用光响应曲线，图b为长期在一定光强下生长的两株三角叶滨藜的光合作用光响应曲线，相关说法错误的是（    ） A．相同光强三角叶滨藜净光合速率大于野姜 B．野姜能够在较低光强达到其最大光合速率 C．PAR>800时增加CO2可能会提高野姜光合速率 D．图b表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关 10．（2024·北京丰台·一模）CAM植物白天气孔关闭，夜晚气孔打开，以适应干旱环境。下图为其部分代谢途径，相关叙述不正确的是（    ）    A．催化过程①和过程②所需的酶不同 B．卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜 C．CAM植物白天气孔关闭可减少水分散失 D．夜晚缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环 11．（23-24高三下·北京平谷·阶段练习）过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。拟南芥的H蛋白能修复损伤的PSⅡ。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行实验，结果如图所示。下列说法错误是（　　） 注：强光照射时，对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 A．PSⅡ复合体应位于类囊体薄膜上 B．该实验的自变量为光照强度和H蛋白 C．强光照射下突变体比野生型流向光合作用的能量少 D．强光照射下突变体比野生型的PSⅡ活性高 12．（23-24高三上·北京昌平·期末）生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO2的能力）相关，数值越小说明净生产力越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述中正确的是（    ） A．140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度 B．150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加 C．210天后碳通量变化原因是玉米开花结果 D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响 13．（23-24高三上·北京大兴·期末）为引种濒危植物香木莲，研究人员检测了光照强度对其净光合速率的影响，下列说法正确的是（　　） A．香木莲叶肉细胞质基质中含有多种与暗反应有关的酶 B．光照强度为100μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗光合速率相等 C．光照强度为600μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗产生ATP的场所不同 D．大苗栽培时可选择向阳处，引种幼苗时遮荫处理可以提高存活率 14．（2023·北京平谷·一模）细胞内ATP、NADPH耗尽会导致骨关节炎发生。研究者利用植物的光合作用原理来调节动物细胞内的ATP和NADPH浓度。因此，将小鼠的细胞膜包裹的类囊体注射到关节炎小鼠的关节部位，使类囊体成功进入软骨细胞内，发现小鼠的退行性关节软骨细胞恢复到年轻状态。下列说法错误的是（    ） A．类囊体中有相关合成ATP和NADPH的酶 B．实验组需在对小鼠无创伤的光照下进行实验 C．类囊体被小鼠细胞膜包裹可降低免疫排斥反应 D．注射类囊体的实验鼠在生态系统中属于生产者 15．（23-24高三上·北京·阶段练习）光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因（GLO、CAT、GCL、TSR）导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路（GCGT支路），如图虚线所示。 据图分析，下列推测不正确的是（　　） A．光呼吸时C5与O2的结合发生在叶绿体基质中 B．光呼吸利用的C，一部分可重新进入卡尔文循环 C．有GCGT支路的转基因植物发生了基因突变 D．GCGT支路可以降低碳损失从而提高光合效率 16．（23-24高三上·北京·期中）下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述不正确的是（    ）    A．④受阻时，②③的进行能缓解C₃积累对卡尔文循环的抑制 B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质 C．在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程 D．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH 17．（23-24高三上·北京朝阳·期中）研究者检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下（CO2吸收量的变化，每2s记录一个实验数据并以点的形式呈现在下图中。相关叙述正确的是（　　） A．拟南芥在光照时只进行光合作用，在黑暗时只进行呼吸作用 B．200s内拟南芥的光合速率在0.2-0.6μmol•m-2•s-1范围 C．在300s时拟南芥的呼吸速率可达到2.2μmol•m-2•s-1 D．转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐增加 18．（23-24高三上·北京·开学考试）科研人员测定了不同CO2浓度对南方红豆杉净光合速率和气孔导度（气孔开放程度）的影响，结果如下图。下列叙述不正确的是（    ） A．单位面积叶片在单位时间内的CO2吸收量可表示净光合速率 B．低浓度CO2时，气孔导度较大有利于叶片吸收CO2 C．CO2浓度达到1300×10-6时，限制光合速率的因素可能是光照强度 D．进一步提高CO2浓度，净光合速率会继续增强 19．（23-24高三下·云南·阶段练习）下图是在不同温度下，测定光照强度相同时植物幼苗CO2吸收速率的变化曲线和黑暗条件下CO2释放速率的变化曲线。判断下列说法正确的是（    ）    A．光照条件下，植物体内ATP的产生场所是叶绿体和线粒体 B．高温条件对该植物体内与细胞呼吸相关的酶影响更大 C．为使该植物生长最快，白天应将其置于25℃环境中 D．35℃时，该植物细胞呼吸强度和光合作用强度相等 20．（2023·北京·高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　）      A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 21．（2023·北京·模拟预测）生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用，关于下图所示生理过程，说法不正确的是（    ）    A．图示过程为光反应过程 B．H+浓度梯度与ATP合成有关 C．图示膜结构为叶绿体内膜 D．b蛋白具有运输和催化功能 22．（2023·北京房山·二模）地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌，具有高蛋白低脂肪的特点。为探究盐胁迫对地木耳的影响，做了相关实验，结果如图。下列叙述错误的是（    ） A．随着NaCl浓度的提高，光转化效率下降 B．地木耳叶绿体类囊体膜上进行光转化 C．光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪 D．野生地木耳比人工培养地木耳能更好的适应盐胁迫 23．（2023·北京昌平·二模）探讨空气质量对大棚中草莓光合作用的影响，结果如下表。下列叙述正确的是（　　） 空气质量级别 棚温（T/℃） 光合有效辐射 光合速率 （PAR/μE·m-2·s-1） （Pn/μmolm·m-2·s-1） 二级良 29．2 1189 25．7 三级轻度污染 28．2 882 24．5 四级中度污染 27．6 509 22．3 五级重度污染 27 428 13．8 A．T和PAR仅通过影响光反应进而影响Pn B．T、PAR和Pn随空气污染程度加剧而增大 C．污染程度加剧时NADPH在短时间内增加 D．中度和重度污染时可通过补光提高Pn 24．（2023·北京·二模）科研人员研究不同光照条件对柑橘生长的影响，部分检测结果见下表。据此无法推断的是（    ） 光照强度 叶色 平均叶面积（cm2） 净光合速率（μmolCO2·m-2·s-2） 强 浅绿 13.6 4.33 中 绿 20.3 4.17 弱 深绿 28.4 3.87 A．三种光照条件下柑橘叶片均能将光能转化为NADPH和ATP中的化学能 B．与强光条件相比，弱光下柑橘叶片叶绿素含量虽高但CO2吸收速率较低 C．随光照强度减弱，平均叶面积增大可体现出柑橘对不同光照条件的适应 D．光照强度增强主要提高了柑橘叶片的真光合速率并降低了呼吸速率 25．（2023·北京通州·三模）甲醛（HCHO）是室内空气污染的主要成分之一，室内栽培观赏植物常春藤能够清除一定浓度范围内的甲醛污染，具体过程如图（其中Hu6P、Ru5P是中间产物），以下叙述错误的是（    ） A．采用同位素示踪法研究碳元素转移路径 B．甲醛可作为碳源参与常春藤的光合作用 C．常春藤分解甲醛的酶分布在叶绿体基质 D．常春藤光合作用强度与甲醛浓度成正比 26．（2023·北京顺义·二模）从葡萄试管苗上分别剪取带有上位叶、中位叶和下位叶的茎段，转接到培养瓶中，在不同温度条件下培养4h，测定不同叶位叶片的CO2吸收速率，结果如下图。由图不能得出的结论是（    ） A．随温度升高不同叶位叶片的CO2吸收速率先升后降 B．35T时中位叶和下位叶的真正（总）光合速率相等 C．不同叶位的叶片在上述温度下均能积累有机物 D．上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差 27．（2023·北京朝阳·一模）光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因（GLO、CAT、GCL、TSR）导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路（GCGT支路），如图虚线所示。 据图分析，下列推测错误的是（    ） A．光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上 B．光呼吸可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环 C．GCGT支路有利于减少H2O2对叶绿体的损害 D．GCGT支路可以降低光呼吸从而提高光合效率 28．（2023·北京丰台·一模）科学家利用细菌视紫红质和ATP合成酶等构建了一种简单的人工光合细胞，模式图如下图。它可以产生ATP，为细胞代谢提供能量。关于该细胞的叙述，不正确的是（　　） A．人工光合细胞器膜类似于叶绿体类囊体膜，能够实现能量转换 B．H+从人工光合细胞器进入细胞质的运输方式属于主动运输 C．人工光合细胞合成新的细菌视紫红质和ATP合成酶消耗ATP D．人工光合细胞器与植物细胞的叶绿体结构和功能不完全相同 29．（2023·北京延庆·一模）研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法不正确的是（　　） A．限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度 B．光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 C．光照强度为a时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等 D．光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关 30．（22-23高三上·北京通州·期末）下图为高等植物叶绿体部分结构示意图，PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物，下列相关说法错误的是（    ） A．PSⅡ和PSI系统分布在高等植物叶绿体内膜上 B．H+向膜外转运过程释放的能量为合成ATP供能 C．PSⅡ和PSI系统中的蛋白质和光合色素属于脂溶性物质 D．如果e和H+不能正常传递给NADP+，暗反应的速率会下降 二、非选择题 31．（2024·北京门头沟·一模）经甲基磺酸乙脂诱变籼稻，获得黄绿叶突变体y，与野生型相比，突变体y的结实率、千粒重、有效穗数均显著降低。为研究黄绿叶与产量之间的关系，研究者做了系列实验。 (1)水稻叶片叶绿体中含有多种光合色素，实验中常用 提取，光合色素的功能是 。 (2)研究者提取野生型及突变体y的光合色素并测定其含量，结果如图1，图1显示 ，表明突变体y黄绿叶表型是叶绿素含量降低导致。 (3)为进一步探究叶片光合色素含量变化对光合速率的影响，研究者分别测定了野生型与突变体y叶片的净光合速率，结果如图2，说明 。 (4)研究者用透射电镜观察叶片，发现突变体y的叶绿体偏小，类囊体数量少且排列稀疏，淀粉粒数量少。综上，试从结构与功能观、物质观分析突变体y产量降低的机制 。 (5)研究者推测突变体y表型变化与基因A突变有关，为验证该推测，请简要概括实验设计思路并预期实验结果 。 32．（23-24高三上·北京海淀·期末）科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。 (1)光合作用的光反应在叶绿体的 上进行，其上的P蛋白等与 形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 (2)P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示 。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期 ，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 (3)进一步发现突变体中编码A蛋白的A基因突变，产生了突变的A蛋白。A蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。 ①为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是 。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白 ，因而产生相关表型。 (4)研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A蛋白对小麦生存的意义 。 33．（2024·北京昌平·二模）光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 (1)弱光条件下，光反应产生的 减少导致水稻减产。 (2)研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12h，第3d测量结果如图1和图2。    ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因 ，在弱光条件下RGA1基因 。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由： 。 (3)图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制： （用关键词和箭头表示）。    34．（2024·北京海淀·二模）学习以下材料，回答问题。 植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4+、N2、NO2-和NO3-。植物氮同化是指植物吸收环境里的NO3-或NH4+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染某些植物的根系，进行共生固氮。 固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。 根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。 注：…→表示运输；→表示化学反应 根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S和P可通过调控根瘤碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。 利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。 (1)植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是 。 (2)据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是______。 A．光合作用和呼吸作用均可为N同化过程提供还原剂 B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4+、N2、O2、NO3- C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部 D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能 E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源 (3)结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因： 。 (4)据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制： 。 (5)据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S和P感知自身能量状态， ，使PEP更多转化为苹果酸供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。 (6)一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的思路 。 35．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）科研人员为探究Mg2+对水稻光合作用的影响，开展了一系列实验。请回答： (1)Mg2+参与光合作用过程中 （物质）的合成，该物质直接参与的反应阶段可为暗反应 中（物质变化）提供能量物质 。 (2)为研究Mg2＋对光合作用的影响，科研人员分别模拟环境中Mg2+正常供给( + Mg2+)、缺乏(-Mg2+)条件，测定水稻光合作用相关指标，如图1、2所示。    ①图1结果表明，叶肉细胞叶绿体中的Mg2＋浓度和固定CO2能力都存在“ ”的节律性波动，且Mg2＋可以显著 白天固定CO2的过程。 ②进一步测定上述过程中酶R（催化C5与CO2的反应）的变化如图2，结果表明Mg2＋很可能通过 ，从而促进CO2的固定。 (3)为探究叶绿体中Mg2＋节律性波动的原因，科研人员又对多种突变体水稻进行实验。    ①已有研究证明，叶绿体膜上的MT3蛋白可以运输Mg2＋。通过检测野生型、突变体MT3（MT3基因缺失）的叶绿体中Mg2＋含量变化，如图3，结果表明，MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2＋至叶绿体内，但并不是唯一的Mg2＋转运蛋白，其依据是 。 ②在另一株突变体OS（OS基因缺失）中，白天叶绿体中Mg2＋含量显著升高。据此，对MT3蛋白、OS蛋白的作用关系，科研人员提出如下假设： 假设1：OS蛋白抑制MT3蛋白，并调节其节律性运输Mg2＋至叶绿体内。 假设2：MT3蛋白节律性运输Mg2＋至叶绿体内，而OS蛋白运出Mg2＋。 通过检测野生型和多个突变体的Mg2＋含量，如下表。 序号 水稻植株 叶绿体中Mg2＋相对含量 1 野生型 2.5 2 突变体MT3 1.5 3 突变体OS 3.5 4 双突变体OM ① （【注】：双突变体OM指OS基因和MT3基因均缺失，且实验中不考虑Mg2＋的损耗） 若表中①为 （填字母），则说明假设一是正确的。 A．1.5    B．2.5    C．3     D．3.5 (4)已有研究表明，光合作用产生的蔗糖会影响OS蛋白的相对含量，且对光合作用进行负反馈调节。结合本实验研究，完善下列白天水稻叶绿体中Mg2＋调节光合作用及其节律性变化的模型［方框中填写物质名称，（  ）中选填“＋”表示促进、“-”表示抑制］。    36．（2024·北京顺义·一模）学习以下材料，回答（1）~（5）题。 碳同化途径的工程化改造 烟草是转基因研究的模式生物。烟草的光合速率受RuBP羧化-氧化酶（R酶）催化效率和胞内CO2浓度服制。R酶由大亚基（RL）和小亚基（RS）组成，RL蛋白和RS蛋白分别由叶绿体rl基因和细胞核rs基因编码，大小亚基在叶绿体中组装形成R酶。R酶既能催化C5羧化形成C3，也能催化C5氧化为C2，进入线粒体分解为CO2，R酶催化的反应类型取决于其周围的CO2和O2浓度。玉米等植物已经进化出CCM机制，叶绿体中R酶周围积累CO2以增强羧化和抑制氧化。研究人员尝试在烟草中替换R酶，并构建CCM途径。 H+菌是一种自养型细菌。H+菌的羧基体由多种蛋白构成，蛋白外壳包裹着R酶和碳酸酐酶（CA）。H菌的R酶由大亚基（CL）和小亚基（CS）组成，催化效率高，CA可维持CO2和HCO3-的平衡。科研人员构建了含有H +菌羧基体基因的表达载体，将其导入烟草叶绿体中，通过同源重组的方式将原有的rl基因替换。通过透射显微镜观察到转基因烟草叶绿体中存在完整的羧基体。提取烟草叶绿体总蛋白，电泳结果如图1。 进一步检测转基因烟草的光合速率远低于野生型。为寻找原因，科研人员检测了转基因烟草的离体羧基体的羧化效率和CO2亲和力，发现二者均与H菌无显著差异。基于上述研究，科研人员推测需要构建有效的CO2浓缩途径，进一步完善烟草CCM机制，为提高农作物产量奠定基础。 (1)基于文中信息，解释当氧气浓度高时，烟草光合速率低的原因 。 (2)请结合文中信息，完善羧基体中的反应式，写出酶①和酶②的名称: 、 。 (3)结合文中信息，分析图1结果，下列推测错误的是___。 A．转基因烟草叶绿体中rl基因全部被表达载体上的基因替换 B．导入含羧基体基因的表达载体可导致叶绿体中RS蛋白含量减少 C．RL和CL蛋白大小相同，可使用特异性抗体区分 D．转基因烟草羧基体中R酶的大小亚基分别是CL和CS (4)CA还可催化CO2和水形成H2CO3产生H+和HCO3-，科研人员进行羧基体CA活性的测定实验：在反应体系中加入缓冲液（pH=8）并通入CO2，两组实验分别加入羧基体、CA，并设置空白对照，测定pH值，计算各组pH值变化速率。实验结果是 ，证明羧基体中CA活性不是限制转基因烟草光合速率的原因。 (5)二氧化碳不易通过扩散作用穿过羧基体蛋白外壳。对图2中转基因烟草的叶绿体进行改造，实现提升羧基体中CO2浓度的目的。请写出改造方案 。 37．（2024·北京房山·一模）有些植物在强光下产生电子过多导致活性氧积累，细胞内活性氧积累会加快细胞凋亡引发萎黄病。为研究植物对强光的适应性，科研人员以拟南芥为材料进行研究。 (1)光合作用的光反应发生在 上，膜上蛋白与 形成的复合体可吸收、传递、转化光能。强光下，该反应中的电子积累导致活性氧增加。 (2)用不同浓度的MV（一种可产生活性氧的物质）对野生型和C37缺失突变体叶片进行处理，检测叶绿素含量，结果如图1。 MV模拟 环境，实验结果显示，C37突变体的叶绿素含量 野生型。 (3)研究表明光系统Ⅰ和Ⅱ是完成光反应必需的，如图2。 ①在光照条件下，光系统Ⅱ（PSⅡ）吸收光能产生高势能电子，PSⅡ中部分叶绿素a失去电子转化为强氧化剂从 中夺取电子引起O2释放。 ②光系统Ⅰ（PSⅠ）吸收光能产生的高势能电子部分用于合成 ；PSⅡ产生的电子和PSⅠ产生的部分电子经过Cb6/f复合体传递进入PSⅠ，该过程释放的能量用于 的合成，同时维持电子传递相对平衡。 ③C37蛋白能够在强光下影响Cb6/f复合体的活性，作用机理如图2所示。 注：线性电子传递 环式电子传递 箭头粗细代表电子传递强弱 电子 从稳态与平衡的角度解释C37突变体在强光下易引发萎黄病的原因 。 (4)综合上述研究，从进化与适应的角度分析C37基因碱基序列相对保守的意义 。 38．（23-24高三上·北京房山·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 强光下植物光合电子传递的机制 光合作用是地球上最大规模的物质和能量转换过程。光反应过程中光合电子传递链主要由几大光合复合体组成，包括光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素复合体（Cb6/f）、光系统Ⅰ（PSⅠ）等。光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递。线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。 拟南芥中亲环素蛋白C37可以调控植物光合电子传递效率，提高植物对强光的适应性（如图）。研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧（ROS），ROS的积累导致突变体光损伤加剧、叶绿素降解增加。ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡。    注：→线性电子传递，环式电子传递，箭头粗细代表电子传递强弱，●电子 上述研究揭示出，植物通过调节光合链上的电子流动速率以适应强光胁迫。对C37等蛋白的进一步研究，为探究植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，将水分解为 和H⁺，同时产生电子，经过电子传递链，最终与H⁺和NADP⁺结合形成 同时在酶的参与下利用H⁺跨膜产生的势能生成ATP (2)环式电子传递与线性电子传递相比，能够 （填“提高”或“降低”）ATP/NADPH比例，提高暗反应的效率。 (3)对文中强光胁迫下植物光合电子传递链调控机制的理解，正确的叙述包括___ A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程 B．强光下，C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率 C．C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行 D．C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率 (4)研究发现，类囊体腔内H⁺浓度适当增加，可以保护PSⅡ免受强光破坏，综合上述所有信息，从适应的角度阐释环式电子传递对于植物应对光胁迫的意义 。 39．（23-24高三上·北京石景山·期末）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 光合产物的两个去向 蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的两个主要终产物。在光照下，蔗糖被持续地从叶肉细胞中运出，进入筛管，再通过韧皮部运输至茎、根等非光合器官。未能及时输出的光合产物会以淀粉的形式暂时储存在叶绿体中。黑暗情况下,叶绿体中的淀粉开始分解，以维持蔗糖的持续外运。(见下图) 卡尔文循环中生成的丙糖磷酸可转化为蔗糖或淀粉。丙糖磷酸进入细胞质基质需借助丙糖磷酸转运体（TPT），TPT是叶绿体内膜的主要蛋白质，其运输严格遵循1∶1反向交换的原则，即一分子物质运入，另一分子物质向相反的方向运出。TPT把丙糖磷酸从叶绿体运出的同时，将细胞质基质中的Pi运回叶绿体中。 叶片光合产物输出流畅时，蔗糖持续合成，该过程中释放的Pi不断进入叶绿体，通过TPT交换输出丙糖磷酸。叶片光合产物输出受阻时，蔗糖在叶肉细胞中积累，通过抑制相关酶的活性，使细胞质基质中可利用的Pi减少，不利于丙糖磷酸的输出，而有利于其在叶绿体内合成淀粉。TPT等转运蛋白的存在，控制着叶肉细胞内物质运输流量和代谢平衡。    (1)暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被 还原形成。除此之外，C3还能形成C5，C5继续与CO2结合形成2个C3分子，这个过程叫CO2的 。 (2)光合旺盛时，若植物合成的糖类以蔗糖等可溶性糖的形式储存在叶绿体中，可能导致叶绿体基质的浓度升高，引起叶绿体 （选填“吸水”或“失水”）。 (3)据图分析，下列描述正确的是 a．丙糖磷酸既可以用于合成蔗糖，也可以用于合成淀粉 b．若TPT的转运活性受抑制，则经此转运体转运进叶绿体的Pi会减少 c．若合成丙糖磷酸的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则不利于淀粉的合成 (4)研究发现，TPT转运活性被抑制的转基因烟草叶绿体内淀粉合成量大大增加，但光合速率基本不变，并未表现出显著的生长差异。请根据文中信息推测原因 。 40．（23-24高三上·北京西城·期末）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 (1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合 ，抑制了光合作用中的 阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 (2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正 。 (3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受 等因素的影响。 ②据图3可知，12~14时 ，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 (4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_____水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 光合作用 一、单选题 1．（2024·北京昌平·二模）在活性氧的胁迫条件下，蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解的具体过程如下图，相关叙述错误的是（    ）    A．叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质 B．受损伤蛋白质通过自由扩散进入细胞质基质 C．在蛋白酶体参与下，受损伤蛋白质的肽键断裂 D．CDC48相关基因缺失突变导致受损伤蛋白积累 【答案】B 【分析】叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。基粒与基粒之间充满了基质。 每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 【详解】A、叶绿体基质发生光合作用暗反应过程，类囊体膜上发生光合作用光反应过程，都有相应功能蛋白起作用。结合图示可知，叶绿体基质及类囊体膜上都含有蛋白质，A正确； BC、据图可知，受损伤蛋白质经蛋白质复合体CDC48作用后，再被蛋白酶体降解，可知，受损蛋白质是以大分子的形式从叶绿体进入细胞质基质，大分子物质不能以自由扩散的方式通过膜结构，B错误； C、在蛋白酶体参与下，受损伤蛋白质被降解，故受损伤蛋白质的肽键断裂，C正确； D、依题意，蛋白质复合体CDC48参与叶绿体内蛋白质降解，结合图示，若CDC48相关基因缺失，则细胞中蛋白质复合体CDC48缺失，导致受损伤蛋白积累，D正确。 故选B。 2．（2024·北京密云·模拟预测）GR24是植物激素独脚金内酯的人工合成类似物，在农业生产上合理应用可提高农作物的抗逆性和产量。某小组研究弱光条件下GR24对番茄幼苗生长的影响，结果如下表。下列叙述不正确的是（　　） 处理 指标 叶绿素a含量 （mg·g-1） 叶绿素b含量 （mg·g-1） 叶绿素a/b 单株干重（g） 单株分枝数（个） 弱光+水 1.39 0.61 2.28 1.11 1.83 弱光+GR24 1.98 0.98 2.02 1.30 1.54 A．GR24处理提高了番茄幼苗对弱光的利用能力 B．GR24处理使幼苗叶绿素含量上升、叶绿素a/b上升 C．GR24是具有调节植物生长发育作用的有机物 D．长期处于弱光下，叶绿体的类囊体数目可能会增多 【答案】B 【分析】表格数据分析：GR24处理可以使叶绿素a、叶绿素b的含量增加，叶绿素a/b比值降低，单株干重增加，单株分枝数减少。 【详解】A、根据表中数据分析，与弱光+水处理相比，弱光+GR24处理使幼苗叶绿素含量上升，从单株干重可看出，净光合速率增加，GR24处理提高了幼苗对弱光的利用能力，A正确； B、由表可知，用水处理组叶绿素a含量/叶绿素b含量的值约为2.28，GR24处理组叶绿素a含量/叶绿素b含量的值约为2.02，所以根据表中数据能推测GR24处理使幼苗叶绿素a含量/叶绿素b含量的值下降，B错误； C、GR24是植物激素独脚金内酯的人工合成类似物，GR24是具有调节植物生长发育作用的有机物，C正确； D、若幼苗长期处于弱光下，为适应弱光环境，植物叶绿体中类囊体数目会增多，保证光合作用的正常进行，D正确。 故选B。 3．（2024·北京·模拟预测）为了给引种栽培提供理论依据，研究者测量了常绿乔木深山含笑在不同季节的净光合速率（Pn）的日变化（见下图）。下列相关叙述，不正确的是（    ） A．可以用CO2的吸收速率作为Pn的检测指标，其值越大表明植物生长越快 B．左图夏季的Pn日变化为双峰曲线，是因为雨水充沛和中午光强过大 C．据图分析，推测夏季Pn最高的原因之一是夏季光照强度最高 D．秋冬光合有效辐射减弱，可以适当修剪枝叶以减少物质能量消耗 【答案】B 【分析】光合速率，也被称为光合强度，是光合作用强弱的一种表示法。它可以用单位时间、单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧气量来表示，也可以用单位时间、单位叶面积上干物质的积累量来表示。净光合速率与呼吸速率的数值之和是总光合速率。 【详解】A、可以用CO2的吸收速率代表净光合速率的数值，其值越大表明净光合速率越大，积累量越多，植物生长越快，A正确； B、左图夏季的Pn日变化为双峰曲线，是因为雨水充沛和中午光强过大，温度适宜等诸多环境因素影响，B错误； C、据图分析，推测夏季Pn最高的原因之一是夏季光照强度最高，光照强度不是唯一因素，例如还有温度等影响因素，C正确； D、秋冬光合有效辐射减弱，可以适当修剪枝叶以减弱呼吸作用，减少物质能量消耗，D正确。 故选B。 4．（2024·北京丰台·二模）2021年我国科学家首次将CO2人工转化为淀粉，对实现碳中和意义重大。下列相关叙述正确的是（　　） A．将CO2人工转化为淀粉的过程不需要额外输入能量 B．生物群落与非生物环境之间的碳循环离不开分解者 C．群落演替相对稳定后植物吸收与释放CO2速率大致相等 D．该技术应用将使我们不再需要植树造林和寻找清洁能源 【答案】B 【分析】碳元素在生物群落与无机环境之间以CO2的形式进行循环，通过光合作用进入生物群落，再通过呼吸作用和分解作用从生物群落进入无机环境。 【详解】A、将CO2人工转化为淀粉的过程是吸能反应，需要额外输入能量，A错误； B、分解者可以把有机物分解为无机物，所以生物群落与非生物环境之间的碳循环离不开分解者，B正确； C、群落演替相对稳定后植物吸收CO2速率与所有生物释放的CO2大致相等，C错误； D、该技术应用依然离不开我们的植树造林和寻找清洁能源实现碳中和，D错误。 故选B。 5．（2024·北京昌平·二模）蓝细菌的光合作用过程需要较高浓度CO2，而空气中的CO2浓度一般较低，蓝细菌具有CO2浓缩机制如下图所示。研究还发现，R酶能催化O2与C5结合形成C3和C2，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点。相关叙述正确的是（    ） A．CO2以协助扩散方式通过光合片层膜 B．R酶可抑制CO2固定，减少有机物积累 C．浓缩机制可提高CO2与R酶的结合率 D．转入转运蛋白基因后光合速率减小 【答案】C 【分析】1、光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2、光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段。 （1）光反应阶段在叶绿体类囊体薄膜上进行，此过程必须有光、色素、光合作用有关的酶。具体反应步骤：①水的光解，水在光下分解成氧气和NADPH。②ATP的合成，ADP与Pi接受光能形成ATP。 （2）暗反应在叶绿体基质中进行，有光或无光均可进行，反应步骤：①CO2的固定，CO2与C5结合生成两个C3。②C3的还原，C3在NADPH、酶、ATP等作用下，生成C5和有机物。 【详解】A、依题意，图示为蓝细菌的CO2浓缩机制，据图可知，CO2进入光合片层膜要依赖CO2转运蛋白，同时消耗能量。因此，CO2以主动运输的方式通过光合片层膜，A错误； B、依题意，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点，CO2浓缩机制可提高R酶周围CO2浓度。因此，当R酶周围CO2浓度高时，CO2与R酶的结合率高，促进CO2固定，提高光合作用速率；当R酶周围O2浓度高时，O2与R酶的结合率高，抑制CO2固定，降低光合作用速率，B错误； C、依题意，O2和CO2竞争性结合R酶同一位点，浓缩机制可提高R酶周围CO2浓度，提高CO2与R酶的结合率，C正确； D、转入 HCO3−转运蛋白基因后，膜上 HCO3−转运蛋白量增加，为暗反应提供的CO2增加，暗反应速率增加，促使光反应速率增加，从而使光合速率增加，D错误。 故选C。 6．（2024·北京海淀·一模）内生真菌生活在植物体内， 植物为内生真菌提供光合产物和矿物质， 内生真菌呼吸产生的 CO2可供植物利用。在恒定光照强度下， 研究人员测定了土壤不同N元素含量及有无内生真菌对植物光合速率的影响， 结果如下图所示。下列相关分析，不正确的是（    ） A．土壤含 N量及 CO2浓度都是影响光合速率的环境因素 B．内生真菌呼吸产生的CO2可进入植物叶绿体基质参与暗反应 C．图中A 点制约植物光合速率的主要环境因素是光照强度 D．在土壤高N含量下内生真菌可提高植物的光合速率 【答案】C 【分析】分析题图，植物体的光合速率影响因素不仅有土壤含N量及CO2浓度，有无内生真菌也会影响植物光合速率。 【详解】A、土壤含N量及CO2浓度都是影响光合速率的环境因素，其中土壤含N量的差异会影响光合速率, CO2浓度也会影响暗反应，进而影响光合速率，A正确； B、内生真菌呼吸会产生CO2, CO2进入植物叶绿体基质参与暗反应，B正确； C、该实验在恒定光照强度下进行，图中A点制约植物光合速率的主要环境因素是CO2浓度，C错误； D、据图可知，在土壤高N含量下内生真菌可提高植，物的光合速率，D正确。 7．（2024·北京朝阳·一模）科研人员将某种滨藜分为两组，A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中。生长一段时间后，测定两组滨藜在不同温度下的光合速率，结果如图。相关叙述不合理的是（　　） A．图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率均高于B组 B．温度过高会通过提高酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降 C．B组滨藜的最适温度高于A组说明滨藜对高温环境有一定的适应能力 D．推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象 【答案】B 【分析】1、净光合速率是植物绿色组织在光照条件下测得的值，单位时间内一定量叶面积CO2的吸收量或O2的释放量。净光合速率可用单位时间内O2的释放量、有机物的积累量、CO2的吸收量来表示。 2、真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率。 【详解】A、图中数据显示相同温度条件下A组滨藜的有机物积累速率（图像中纵坐标为CO2吸收速率，繁反应的是净光合速率，也可用有机物积累速率表示）均高于B组，A正确； B、温度过高会通过降低酶的活性和气孔开放程度等机制使光合速率下降，B错误； C、从图中曲线可知B组滨藜的最适温度高于A组，而A组置于昼夜温度为23℃/18℃的环境中，该温度与其原生长区温度一致，B组置于昼夜温度为43℃/30℃的环境中，故说明滨藜对高温环境有一定的适应能力，C正确； D、B组滨藜处理温度高于A组，其净光合速率低于A组，推测将原生长区的滨藜引种到炎热地区后可能会出现生长缓慢等现象，D正确。 故选B。 8．（2024·北京东城·一模）研究人员在适宜光强和黑暗条件下分别测定发菜放氧和耗氧速率随温度的变化，绘制曲线如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．发菜生长的最适温度是25℃左右 B．30℃时净光合速率是150μmol/（mg·h） C．35℃时光合作用速率等于呼吸作用速率 D．在放氧和耗氧的过程中都有ATP的产生 【答案】C 【分析】题图分析：在适宜光强下发菜放氧速率表示在不同温度下的净光合速率，黑暗条件下耗氧速率表示在不同温度下的呼吸速率。 【详解】A、发菜的生长状况取决于净光合速率，根据图示信息，发菜在25℃左右放氧速率最大，即发菜生长的最适温度是25℃左右，A正确； B、30℃时发菜的放氧速率是150μmol/（mg·h），放氧速率表示净光合速率，所以30℃时净光合速率是150μmol/（mg·h），B正确； C、35℃时两曲线相交，由于放氧速率表示净光合速率，耗氧速率表示呼吸速率，所以该温度下净光合作用速率等于呼吸作用速率，C错误； D、放氧速率表示净光合速率，耗氧速率表示呼吸速率，细胞呼吸和光合作用过程均有ATP的产生，D正确。 故选C。 9．（2024·北京西城·一模）图a为三角叶滨藜和野姜的光合作用光响应曲线，图b为长期在一定光强下生长的两株三角叶滨藜的光合作用光响应曲线，相关说法错误的是（    ） A．相同光强三角叶滨藜净光合速率大于野姜 B．野姜能够在较低光强达到其最大光合速率 C．PAR>800时增加CO2可能会提高野姜光合速率 D．图b表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关 【答案】A 【分析】分析图a可知自变量为光合有效辐射和植物种类，因变量净光合速率；分析图b可知自变量为光合有效辐射和对三角叶滨藜的处理方式，因变量净光合速率。 【详解】A、分析图a可知，当光照强度较弱时，相同光强三角叶滨藜净光合速率小于野姜，A错误； B、分析图a可知，当PAR>800时野姜净光合速率不再变化，而三角叶滨藜依然在上升，因此野姜能够在较低光强达到其最大光合速率，B正确； C、当PAR>800时野姜净光合速率不再变化，此时光照强度不再是限定因素，增加CO2可能会提高野姜光合速率，C正确； D、分析图a可知光下生长的三角叶滨藜光饱和点更大，因此表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关，D正确。 故选A。 10．（2024·北京丰台·一模）CAM植物白天气孔关闭，夜晚气孔打开，以适应干旱环境。下图为其部分代谢途径，相关叙述不正确的是（    ）    A．催化过程①和过程②所需的酶不同 B．卡尔文循环的场所是叶绿体类囊体薄膜 C．CAM植物白天气孔关闭可减少水分散失 D．夜晚缺乏NADPH和ATP不能进行卡尔文循环 【答案】B 【分析】具有CAM途径的植物称为CAM植物，在其所处的自然条件下，气孔白天关闭，夜晚张开，它们具有此途径，既维持水分平衡，又能同化二氧化碳。 【详解】A、过程①是将CO2转化为C4，②是CO2固定，酶具有专一性，因此催化过程①和过程②所需的酶不同，A正确； B、据图可知，卡尔文循环即光合作用的暗反应阶段，CAM植物进行暗反应的场所是叶绿体基质，B错误； C、CAM植物白天关闭气孔，能减少水分散失以适应干旱环境，C正确； D、CAM植物在夜晚黑暗条件下不能制造有机物，因为没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供ATP和NADPH，不能进行卡尔文循环，D正确。 故选B。 11．（23-24高三下·北京平谷·阶段练习）过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。拟南芥的H蛋白能修复损伤的PSⅡ。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行实验，结果如图所示。下列说法错误是（　　） 注：强光照射时，对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 A．PSⅡ复合体应位于类囊体薄膜上 B．该实验的自变量为光照强度和H蛋白 C．强光照射下突变体比野生型流向光合作用的能量少 D．强光照射下突变体比野生型的PSⅡ活性高 【答案】D 【分析】光合作用过程：（1）光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成； （2）暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。 【详解】A、题干信息可知，PSⅡ复合体在光反应阶段发挥作用，光反应场所是类囊体薄膜，故PSⅡ复合体应位于类囊体薄膜上，A正确； B、题干信息：过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使PSⅡ活性降低，拟南芥的H蛋白能修复损伤的PSⅡ，实验人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行实验；结合题图可知，实验的自变量为光照强度和H蛋白，B正确； C、拟南芥的H蛋白能修复损伤的PSⅡ，故强光照射下突变体比野生型流向光合作用的能量少，C正确； D、突变体H基因缺失，而野生型的H蛋白能修复损伤的PSⅡ；强光照射下突变体比野生型的PSⅡ活性低，D错误。 故选D。 12．（23-24高三上·北京昌平·期末）生态系统的碳通量与该生态系统的净生产力（吸收并储存CO2的能力）相关，数值越小说明净生产力越强。某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况如下图。相关叙述中正确的是（    ） A．140天时玉米的光合作用强度大于呼吸作用强度 B．150天后碳通量变化原因是玉米叶面积迅速增加 C．210天后碳通量变化原因是玉米开花结果 D．玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响 【答案】C 【分析】对于能进行光合作用的植株而言，净光合速率＝总光合速率—呼吸速率。 【详解】A、分析题图，140天时玉米的碳通量为0，说明140天时玉米的光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误； B、图中显示的是某农田的碳通量随玉米生长时间变化情况，150天后碳通量逐渐降低，净生产力越逐渐增强，原因是玉米叶中的叶绿素含量迅速增加，B错误； C、210天后碳通量逐渐增加，净生产力减小，变化原因是玉米开花结果，呼吸消耗的二氧化碳更多，C正确； D、根据题图无法得出玉米生长季碳通量变化受当地气候变化的影响，该实验的自变量是玉米生长时间，D错误。 故选C。 13．（23-24高三上·北京大兴·期末）为引种濒危植物香木莲，研究人员检测了光照强度对其净光合速率的影响，下列说法正确的是（　　） A．香木莲叶肉细胞质基质中含有多种与暗反应有关的酶 B．光照强度为100μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗光合速率相等 C．光照强度为600μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗产生ATP的场所不同 D．大苗栽培时可选择向阳处，引种幼苗时遮荫处理可以提高存活率 【答案】D 【分析】叶肉细胞中能够产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体；分析曲线可知，在相同光照下，幼苗的净光合速率可能不等于成年苗的净光合速率。 【详解】A、香木莲叶肉细胞光合作用的暗反应阶段发生在叶绿体基质中，因此与暗反应相关的酶存在与叶绿体基质中，而不在细胞质基质中，A错误； B、由图可知，光照强度为100μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗净光合速率相等，但是其（总）光合速率不相等，B错误； C、光照强度为600μmol·m-2·s-1时，大苗和幼苗叶肉细胞进行光合作用和呼吸作用，故产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体、叶绿体，C错误； D、由图可知，在光照强度大时大苗的净光合速率较高，因此栽培时可选择向阳处；而光照强度较强时，幼苗的净光合速率受到抑制，因此引种幼苗时遮荫处理可以提高存活率，D正确。 故选D。 14．（2023·北京平谷·一模）细胞内ATP、NADPH耗尽会导致骨关节炎发生。研究者利用植物的光合作用原理来调节动物细胞内的ATP和NADPH浓度。因此，将小鼠的细胞膜包裹的类囊体注射到关节炎小鼠的关节部位，使类囊体成功进入软骨细胞内，发现小鼠的退行性关节软骨细胞恢复到年轻状态。下列说法错误的是（    ） A．类囊体中有相关合成ATP和NADPH的酶 B．实验组需在对小鼠无创伤的光照下进行实验 C．类囊体被小鼠细胞膜包裹可降低免疫排斥反应 D．注射类囊体的实验鼠在生态系统中属于生产者 【答案】D 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用干水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP。暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【详解】A、植物光合作用的光反应可产生ATP和NADPH，而光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，因此类囊体中有相关合成ATP和NADPH的酶，A正确； B、由于类囊体薄膜需要在光下才能产生ATP和NADPH，因此实验组需在对小鼠无创伤的光照下进行实验，B正确； C、小鼠细胞膜上的组织相容性抗原不会被小鼠的免疫系统识别而发生免疫反应，因此类囊体被小鼠细胞膜包裹可降低免疫排斥反应，C正确； D、注射类囊体的实验鼠只能在光下产生ATP和NADPH，并不能通过光合作用合成有机物，因此在生态系统中不属于生产者，仍属于消费者，D错误。 故选D。 15．（23-24高三上·北京·阶段练习）光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因（GLO、CAT、GCL、TSR）导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路（GCGT支路），如图虚线所示。 据图分析，下列推测不正确的是（　　） A．光呼吸时C5与O2的结合发生在叶绿体基质中 B．光呼吸利用的C，一部分可重新进入卡尔文循环 C．有GCGT支路的转基因植物发生了基因突变 D．GCGT支路可以降低碳损失从而提高光合效率 【答案】C 【分析】由图可知，光呼吸代谢支路（GCGT支路）可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，利用于降低光呼吸消耗。 【详解】A、卡尔文循环的场所为叶绿体基质，图中光呼吸代谢支路利用卡尔文循环中的C5，故C5和O2的结合发生叶绿体基质中，A正确； B、GCGT支路中，甘油酸可转化为PGA，进而将碳重新回收进入卡尔文循环，B正确； C、转基因属于基因重组，C错误； D、光呼吸代谢支路（GCGT支路）可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，利用于降低光呼吸消耗从而提高光合速率，D正确。 故选C。 16．（23-24高三上·北京·期中）下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述不正确的是（    ）    A．④受阻时，②③的进行能缓解C₃积累对卡尔文循环的抑制 B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质 C．在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程 D．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH 【答案】D 【分析】分析图形：该图表示植物叶肉细胞光合作用的碳反应、蔗糖与淀粉合成代谢途径，合成淀粉的场所是叶绿体基质，图中叶绿体内膜上的磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi（无机磷酸），合成蔗糖的场所是细胞溶胶即细胞质基质。 【详解】A、图中④蔗糖输出受阻时，则进入叶绿体的Pi减少，磷酸丙糖大量积累，过多的磷酸丙糖将用于合成淀粉，即②③合成淀粉能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制，A正确； B、叶肉细胞中的卡尔文循环即碳循环发生在叶绿体基质，B正确； C、在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程，叶绿体基质中会进行葡萄糖合成淀粉，在细胞质基质中进行葡萄糖和果糖合成蔗糖，C正确； D、过程①二氧化碳的固定不需要消耗光反应提供的ATP和[H]，三碳化合物的还原消耗光反应提供的ATP和[H]，D错误。 故选D。 17．（23-24高三上·北京朝阳·期中）研究者检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下（CO2吸收量的变化，每2s记录一个实验数据并以点的形式呈现在下图中。相关叙述正确的是（　　） A．拟南芥在光照时只进行光合作用，在黑暗时只进行呼吸作用 B．200s内拟南芥的光合速率在0.2-0.6μmol•m-2•s-1范围 C．在300s时拟南芥的呼吸速率可达到2.2μmol•m-2•s-1 D．转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐增加 【答案】C 【分析】植物的二氧化碳吸收量是净光合量，总光合作用量是净光合量＋呼吸量。 【详解】A、植物在光照时同时进行光合作用和呼吸作用，A错误； B、据图分析，拟南芥叶片在照光条件下进行光合作用，CO2吸收量在0.2～0.6μmol•m-2•s-1范围内，在300s时拟南芥只进行呼吸作用，所以CO2释放量达到2.2μmol•m-2•s-1，真正的光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率=（0.2～0.6）+2.2=2.4～2.8μmolCO2•m-2•s-1，B错误； C、在300s时时黑暗状态，拟南芥只进行呼吸作用，所以CO2释放量达到2.2μmol•m-2•s-1，C正确； D、图示为CO2的吸收量，吸收量是负数，也说明转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐降低，说明呼吸速度在降低，D错误。 故选C。 18．（23-24高三上·北京·开学考试）科研人员测定了不同CO2浓度对南方红豆杉净光合速率和气孔导度（气孔开放程度）的影响，结果如下图。下列叙述不正确的是（    ） A．单位面积叶片在单位时间内的CO2吸收量可表示净光合速率 B．低浓度CO2时，气孔导度较大有利于叶片吸收CO2 C．CO2浓度达到1300×10-6时，限制光合速率的因素可能是光照强度 D．进一步提高CO2浓度，净光合速率会继续增强 【答案】D 【分析】光合作用的过程：光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：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和再生C5。温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。 【详解】A、单位面积叶片在单位时间内的CO2吸收量或氧气释放量可表示净光合速率，A正确； B、由图可知，低浓度CO2时，叶片气孔导度较大，气孔导度越大，叶片从外界吸收的CO2越多，所以低浓度CO2时，气孔导度较大有利于叶片吸收CO2，B正确； CD、CO2浓度达到1300×10-6时，气孔导度较小，此时净光合速率不再增加，净光合速率不再随着CO2浓度的增大而增强，限制光合速率的因素可能是光照强度，C正确，D错误。 故选D。 19．（23-24高三下·云南·阶段练习）下图是在不同温度下，测定光照强度相同时植物幼苗CO2吸收速率的变化曲线和黑暗条件下CO2释放速率的变化曲线。判断下列说法正确的是（    ）    A．光照条件下，植物体内ATP的产生场所是叶绿体和线粒体 B．高温条件对该植物体内与细胞呼吸相关的酶影响更大 C．为使该植物生长最快，白天应将其置于25℃环境中 D．35℃时，该植物细胞呼吸强度和光合作用强度相等 【答案】C 【分析】光合作用的光反应阶段，水分解成O2和NADPH，ADP和Pi形成ATP；暗反应阶段，CO2和C5结合，生成2个C3，C3接受ATP释放的能量并且被NADPH还原，形成糖类和C5。光反应与暗反应紧密联系，相互影响。净光合作用速率=总光合作用速率—呼吸作用速率。 【详解】A、光照条件下，植物体内ATP的产生场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，A错误； B、45℃后植物光照下CO2吸收速率数值和黑暗条件下CO2释放速率数值几乎一样,说明此时光照下，细胞CO2的释放量全来自呼吸作用，因此光合速率为0，仅能测出细胞呼吸速率，说明高温条件对该植物体内与光合作用相关的酶影响更大，B错误； C、25℃时，植物CO2吸收速率最大，即积累的有机物最多，为使该植物生长最快，白天应将其置于25℃环境中，C正确； D、35℃时该植物的CO2吸收速率大于0，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度，D错误。 故选C。 20．（2023·北京·高考真题）在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　）      A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 【答案】C 【分析】本实验的自变量为光照强度和温度，因变量为CO2吸收速率。 【详解】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 故选C。 21．（2023·北京·模拟预测）生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用，关于下图所示生理过程，说法不正确的是（    ）    A．图示过程为光反应过程 B．H+浓度梯度与ATP合成有关 C．图示膜结构为叶绿体内膜 D．b蛋白具有运输和催化功能 【答案】C 【分析】据图分析，图示生物膜吸收了光能，发生了水分解成H+和O2的过程，因此该生物膜为叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所。 【详解】A、图示过程发生了水的光解，故为光反应过程，A正确； B、据图可知：ATP的合成伴随着H+跨膜运输，故H+浓度梯度与ATP合成有关，B正确； C、图示过程为光反应过程，场所为叶绿体的类囊体薄膜，C错误； D、b蛋白可以协助H＋运输，且可以催化ATP的生成，故b蛋白具有运输和催化功能，D正确。 故选C。 22．（2023·北京房山·二模）地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌，具有高蛋白低脂肪的特点。为探究盐胁迫对地木耳的影响，做了相关实验，结果如图。下列叙述错误的是（    ） A．随着NaCl浓度的提高，光转化效率下降 B．地木耳叶绿体类囊体膜上进行光转化 C．光合作用产生的淀粉可转化为蛋白质和脂肪 D．野生地木耳比人工培养地木耳能更好的适应盐胁迫 【答案】B 【分析】该实验中NaCl浓度和地木耳种类为自变量，光转化效率为因变量，在相同浓度的NaCl浓度下，野生地木耳比人工培养地木耳光转化效率高。 【详解】A、由图可知，随着NaCl浓度升高，两种地木耳的光转化效率均下降，A正确； B、地木耳是一种可食用耐旱蓝细菌，为原核生物，无叶绿体，B错误； C、光合作用产生的淀粉可在体内发生转化，可转化为蛋白质和脂肪，C正确； D、由图可知，在相同浓度的NaCl浓度下，野生地木耳比人工培养地木耳光转化效率高，说明野生地木耳比人工培养地木耳能更好的适应盐胁迫，D正确。 故选B。 23．（2023·北京昌平·二模）探讨空气质量对大棚中草莓光合作用的影响，结果如下表。下列叙述正确的是（　　） 空气质量级别 棚温（T/℃） 光合有效辐射 光合速率 （PAR/μE·m-2·s-1） （Pn/μmolm·m-2·s-1） 二级良 29．2 1189 25．7 三级轻度污染 28．2 882 24．5 四级中度污染 27．6 509 22．3 五级重度污染 27 428 13．8 A．T和PAR仅通过影响光反应进而影响Pn B．T、PAR和Pn随空气污染程度加剧而增大 C．污染程度加剧时NADPH在短时间内增加 D．中度和重度污染时可通过补光提高Pn 【答案】D 【分析】本题结合生产实际考查影响光合速率的因素，从表中可以看出，随着空气质量的降低，棚温有所下降，但是下降幅度不大，而光合有效辐射下降非常显著，光合速率也明显受到影响。 【详解】A、温度主要影响酶的活性从而影响光合作用，所以既影响光反应阶段也影响暗反应阶段，A错误； B、据表可知，T、PAR和Pn随空气污染程度加剧而减小，B错误； C、污染程度加剧时，PAR下降，光反应速率降低，产生的NADPH减少，而暗反应受到影响较小，所以NADPH在短时间内减少，C错误； D、中度和重度污染时PAR下降明显，对光反应的影响较大，从而限制了光合速率的提高，所以可通过补光提高Pn，D正确。 故选D。 24．（2023·北京·二模）科研人员研究不同光照条件对柑橘生长的影响，部分检测结果见下表。据此无法推断的是（    ） 光照强度 叶色 平均叶面积（cm2） 净光合速率（μmolCO2·m-2·s-2） 强 浅绿 13.6 4.33 中 绿 20.3 4.17 弱 深绿 28.4 3.87 A．三种光照条件下柑橘叶片均能将光能转化为NADPH和ATP中的化学能 B．与强光条件相比，弱光下柑橘叶片叶绿素含量虽高但CO2吸收速率较低 C．随光照强度减弱，平均叶面积增大可体现出柑橘对不同光照条件的适应 D．光照强度增强主要提高了柑橘叶片的真光合速率并降低了呼吸速率 【答案】D 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】A、在光合作用的光反应阶段，在三种光照条件下柑橘叶片能将光能转化为NADPH和ATP中的化学能，A正确； B、在强光条件下，叶色为浅绿色 ，在弱光下叶色为深绿色，说明弱光下叶绿素含量多，但弱光下净光合速率较低，说明弱光下柑橘叶片叶绿素含量虽高但CO2吸收速率较低，B正确； C、随光照强度减弱，平均叶面积最大，因此可以判断，柑橘通过增加叶面积来吸收更多的光能，以适应弱光环境，C正确； D、光照强度增强提高了叶片的净光合速率，但从表格数据无法判断光照强度增强主要提高了柑橘叶片的真光合速率并降低了呼吸速率，D错误。 故选D。 25．（2023·北京通州·三模）甲醛（HCHO）是室内空气污染的主要成分之一，室内栽培观赏植物常春藤能够清除一定浓度范围内的甲醛污染，具体过程如图（其中Hu6P、Ru5P是中间产物），以下叙述错误的是（    ） A．采用同位素示踪法研究碳元素转移路径 B．甲醛可作为碳源参与常春藤的光合作用 C．常春藤分解甲醛的酶分布在叶绿体基质 D．常春藤光合作用强度与甲醛浓度成正比 【答案】D 【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是：二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。 【详解】A、同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法，故采用同位素示踪法研究碳元素转移路径例如14C，A正确； B、据图可知，甲醛经过图示过程可以产生二氧化碳供给常春藤的光合作用，B正确； C、据图分析可知，常春藤分解甲醛的过程发生在叶绿体基质，所以分解甲醛的酶分布在叶绿体基质，C正确； D、室内栽培观赏植物常春藤能够清除一定浓度范围内的甲醛污染，不能判断常春藤光合作用强度与甲醛浓度成正比，D错误。 故选D。 26．（2023·北京顺义·二模）从葡萄试管苗上分别剪取带有上位叶、中位叶和下位叶的茎段，转接到培养瓶中，在不同温度条件下培养4h，测定不同叶位叶片的CO2吸收速率，结果如下图。由图不能得出的结论是（    ） A．随温度升高不同叶位叶片的CO2吸收速率先升后降 B．35T时中位叶和下位叶的真正（总）光合速率相等 C．不同叶位的叶片在上述温度下均能积累有机物 D．上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差 【答案】B 【分析】分析图可知，温度和不同部位的叶片为自变量，CO2吸收速率为因变量。 真正的光合作用=呼吸作用+净光合作用。影响光合作用的因素：二氧化碳的浓度、温度、光照强度、水分、矿质元素等。 【详解】A、由图可知，随着温度升高（15-25摄氏度）不同叶位叶片的CO2吸收速率升高，25-35摄氏度不同叶位叶片的CO2吸收速率下降，A正确； B、图中只能看出不同叶位叶片的CO2吸收速率，不知道不同叶位叶片的呼吸速率，无法计算总光合速率，B错误； C、由图分析可知，不同叶位的叶片在上述温度下始终保持着对CO2吸收速率，说明净光合作用大于零，有机物积累，C正确； D、由图分析可知，上位叶在高温下，CO2吸收率下降，说明叶片气孔关闭，减少水分的散失，而下位叶在高温下，CO2吸收率下降小于上位叶，故上位叶对高温的耐受力较中、下位叶片差，D正确。 故选B。 27．（2023·北京朝阳·一模）光呼吸是植物利用光能，吸收O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因（GLO、CAT、GCL、TSR）导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路（GCGT支路），如图虚线所示。 据图分析，下列推测错误的是（    ） A．光呼吸时C5与O2的结合发生在线粒体内膜上 B．光呼吸可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环 C．GCGT支路有利于减少H2O2对叶绿体的损害 D．GCGT支路可以降低光呼吸从而提高光合效率 【答案】A 【分析】光呼吸代谢支路（GCGT支路）可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，利用于降低光呼吸消耗。 【详解】A、图中光呼吸代谢支路发生在叶绿体中，所以C5和O2的结合发生叶绿体上，A错误； B、GCGT支路中，甘油酸可转化为PGA，进而将碳重新回收进入卡尔文循环，B正确； C、GCGT支路中，H2O2可被分解为H2O和O2，有利于减少其对叶绿体的损害，C正确； D、光呼吸代谢支路（GCGT支路）可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，利用于降低光呼吸消耗从而提高光合速率，D正确。 故选A。 28．（2023·北京丰台·一模）科学家利用细菌视紫红质和ATP合成酶等构建了一种简单的人工光合细胞，模式图如下图。它可以产生ATP，为细胞代谢提供能量。关于该细胞的叙述，不正确的是（　　） A．人工光合细胞器膜类似于叶绿体类囊体膜，能够实现能量转换 B．H+从人工光合细胞器进入细胞质的运输方式属于主动运输 C．人工光合细胞合成新的细菌视紫红质和ATP合成酶消耗ATP D．人工光合细胞器与植物细胞的叶绿体结构和功能不完全相同 【答案】B 【分析】分析题图可知：H+从膜外运送到膜内，是从低浓度向高浓度运输，且在此过程中需要光提供能量，故H+进入人工光合细胞器内部的方式属于主动运输，但从人工光合细胞器内部转移到外部没有消耗能量，是以通过ATP合成酶以协助扩散的方式完成的。 【详解】A、人工光合细胞器膜类似于叶绿体类囊体膜，能够将光能转化为ATP中的化学能，实现能量转换，A正确； B、H+从人工光合细胞器内部转移到外部没有消耗能量，是以通过ATP合成酶以协助扩散的方式完成的，B错误； C、人工光合细胞合成新的细菌视紫红质和ATP合成酶需要能量，消耗ATP，C正确； D、分析题图可知人工光合细胞器与植物细胞的叶绿体结构和功能不完全相同，D正确。 故选B。 29．（2023·北京延庆·一模）研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法不正确的是（　　） A．限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度 B．光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 C．光照强度为a时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等 D．光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关 【答案】B 【分析】光合速率=呼吸速率+净光合速率，影响光合作用的因素主要有光照强度、温度、CO2的浓度。光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加；温度主要影响酶的活性，从而影响光合速率；CO2主要影响暗反应阶段C3的形成，从而影响光合速率。 【详解】A、在P点之后随着光照强度的增加，CO2的吸收速率不再变化，也就意味着光合速率不再变化，此时限制光合速率的因素不再是光照强度，此时的限制因素可能是CO2的浓度，A正确； B、光照强度为b时，甲乙的CO2的吸收速率相等，也就是此时甲乙的净光合速率相等，光合速率=呼吸速率+净光合速率，据图可知，甲乙与横坐标的交点表示净光合速率为0，光合速率=呼吸速率，而甲的呼吸速率大于乙，因此在b点时甲的光合作用强度大于乙，B错误； C、光照前度为a时，CO2的吸收速率0，表明甲的净光合速率为0，总光合作用强度与呼吸作用强度相等，C正确； D、光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与CO2的浓度相关，也可能是作物品种之间的差异，导致相关酶的活性与数量也存在差异，D正确。 故选B。 30．（22-23高三上·北京通州·期末）下图为高等植物叶绿体部分结构示意图，PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物，下列相关说法错误的是（    ） A．PSⅡ和PSI系统分布在高等植物叶绿体内膜上 B．H+向膜外转运过程释放的能量为合成ATP供能 C．PSⅡ和PSI系统中的蛋白质和光合色素属于脂溶性物质 D．如果e和H+不能正常传递给NADP+，暗反应的速率会下降 【答案】A 【分析】据图可知，图示过程可以发生水的光解和ATP的过程，可表示光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜。 【详解】A、PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物，光合色素存在于类囊体薄膜上，且图示PSⅡ和PSI系统参与的过程是光反应阶段，场所是叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜，A错误； B、据图可知，H+向膜外转运过程释放的能量可作为ADP和Pi合成ATP的能量，B正确； C、PSⅡ和PSI系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物位于磷脂内部，故PSⅡ和PSI系统中的蛋白质和光合色素属于脂溶性物质，C正确； D、暗反应过程需要光反应提供的NADPH，据图可知，如果e和H+不能正常传递给NADP+，会影响NADPH的合成，进而导致暗反应的速率下降，D正确。 故选A。 二、非选择题 31．（2024·北京门头沟·一模）经甲基磺酸乙脂诱变籼稻，获得黄绿叶突变体y，与野生型相比，突变体y的结实率、千粒重、有效穗数均显著降低。为研究黄绿叶与产量之间的关系，研究者做了系列实验。 (1)水稻叶片叶绿体中含有多种光合色素，实验中常用 提取，光合色素的功能是 。 (2)研究者提取野生型及突变体y的光合色素并测定其含量，结果如图1，图1显示 ，表明突变体y黄绿叶表型是叶绿素含量降低导致。 (3)为进一步探究叶片光合色素含量变化对光合速率的影响，研究者分别测定了野生型与突变体y叶片的净光合速率，结果如图2，说明 。 (4)研究者用透射电镜观察叶片，发现突变体y的叶绿体偏小，类囊体数量少且排列稀疏，淀粉粒数量少。综上，试从结构与功能观、物质观分析突变体y产量降低的机制 。 (5)研究者推测突变体y表型变化与基因A突变有关，为验证该推测，请简要概括实验设计思路并预期实验结果 。 【答案】(1) 无水乙醇/丙酮 吸收、传递、转换光能 (2)与野生型相比，突变体y叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量均显著低，类胡萝卜素含量无显著变化 (3)叶绿素含量下降抑制叶片的光合作用 (4)叶绿体偏小，类囊体数量较小且排列稀疏→光合作用速率下降→叶片合成的淀粉减少→运输到种子的淀粉减少→突变体结实率、千粒重、有效穗数降低，产量下降 (5)实验设计思路：敲除/定点突变野生型植株的A基因，与野生型、突变体y做比较 （或者 导入A基因的突变体y，与野生型、突变体y做比较） 预期实验结果：叶绿素含量、光合作用速率比野生型低，与突变体y基本相同 （或者 叶绿素含量、光合作用速率比突变体y高，与野生型基本相同） 【分析】1、光合色素提取实验中，应加入无水乙醇溶解色素，加入二氧化硅让研磨更充分，加入CaCO3防止色素被破坏； 2、柱状图中野生型植株光合色素含量低于突变型，但净光合作用速率高于突变型。 【详解】（1）叶绿体中的色素易溶于无水乙醇、丙酮等有机溶剂，因此可以用无水乙醇、丙酮等有机溶剂来提取色素，光合色素具有吸收、传递、转化光能的作用。 （2）由图1可以看出，突变体y中叶绿素a和叶绿素b的含量比野生型相比明显降低，而类胡萝卜素的含量无明显变化，表明突变体y黄绿叶表型是叶绿素含量降低导致。 （3）由图2 可知，突变体y叶片的净光合速率比野生型要低，结合（2）的分析可知，出现这种现象的原因是突变体y中叶绿素的含量比野生型低，叶绿素含量的下降抑制了叶片的光合作用。 （4）由题意可知，突变体y的叶绿体偏小，类囊体数量少且排列稀疏，使得光合作用速率下降，叶片合成的淀粉减少，运输到种子的淀粉减少，突变体y的结实率、千粒重、有效穗数均显著降低，产量下降。 （5）要验证突变体y表型变化与基因A突变有关，实验的自变量为基因A的有无，因变量是缺乏基因A的植株与野生型的表型变化。实验设计思路：敲除突变野生型的基因A（或导入A基因的突变体y），与野生型、突变体y做比较叶绿素含量、光合作用速率； 预期结果：敲除突变野生型的基因A（或导入A基因的突变体y）的叶绿素含量、光合作用速率野生型低，与突变体y基本相同（或叶绿素含量、光合作用速率比突变体y高，与野生型基本相同）。 32．（23-24高三上·北京海淀·期末）科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。 (1)光合作用的光反应在叶绿体的 上进行，其上的P蛋白等与 形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 (2)P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示 。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期 ，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 (3)进一步发现突变体中编码A蛋白的A基因突变，产生了突变的A蛋白。A蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。 ①为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是 。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白 ，因而产生相关表型。 (4)研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A蛋白对小麦生存的意义 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 光合色素 (2) 与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，[PS]含量减少 叶片中PS和叶绿素的含量均增加，有利于吸收、传递并转化光能，提高了光能利用率，促进了光合作用的进行，合成的有机物增加 (3) 催化P蛋白降解 都对PS具有保护作用 (4)A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，有利于小麦的生存 【分析】1、叶绿体是光合作用的场所，在叶绿体的类囊体薄膜上分布有光合色素和与光反应有关的酶，光合色素能够吸收、传递和转化光能，因此光反应发生在类囊体薄膜上，在叶绿体基质中分布有多种与暗反应有关的酶、C5以及少量的DNA和RNA，暗反应发生在叶绿体基质中。 2、结合题意和图示1、2分析可知，图1中科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，根据结果可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，[PS]含量减少，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。图2为灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，由图可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，叶绿素的含量增多有利于对光能的吸收和利用，促进叶片光合作用的进行，使有机物增多。 【详解】（1）光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，类囊体上的P蛋白等与光合色素形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 （2）根据题意，P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。分析图1可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，[PS]含量减少，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。分析图2可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，结合图1、2结果和所学知识可知，突变体在灌浆期叶片中PS和叶绿素的含量均增加，有利于吸收、传递并转化光能，提高了光能利用率，促进了光合作用的进行，使得合成的有机物增加，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 （3）①根据题意，为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，加入溶剂的一组为对照组，加入A蛋白活性抑制剂的一组为实验组，根据图3结果可知，对照组中检测不到P蛋白的存在，实验组中可以检测到P蛋白的存在，说明在小麦体内A基因编码的A蛋白酶能够催化P蛋白的降解，加入A蛋白活性抑制剂的实验组中A蛋白酶的活性被抑制，因此P蛋白不被降解，能够检测到P蛋白的存在。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。根据图4可知，His无关蛋白和HisA蛋白两组用P蛋白抗体检测，没有检测到P蛋白的存在，而His突变的A蛋白一组用P蛋白抗体检测，能够检测到P蛋白的存在，结合图3和图4的结果推测突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白都对PS具有保护作用，提高了PS的含量，因而产生相关表型。 （4）根据题意，研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。由此说明说明A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，使得小麦不易被条锈菌感染发病，从而有利于小麦的生存。 33．（2024·北京昌平·二模）光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 (1)弱光条件下，光反应产生的 减少导致水稻减产。 (2)研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12h，第3d测量结果如图1和图2。    ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因 ，在弱光条件下RGA1基因 。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由： 。 (3)图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制： （用关键词和箭头表示）。    【答案】(1)ATP和NADPH (2) 对水稻存活率无显著影响 可显著提高水稻的存活率 d1“碳饥饿”程度更高，原因是弱光条件下WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小 (3)   【分析】光合作用是在叶绿体上进行的，分为光反应和暗反应。光反应的场所是类囊体薄膜，光反应中吸ⅡⅡ收光能的是4种色素，可以采用无水乙醇提取，利用纸层析法可以将它们分离；暗反应的场所是叶绿体基质，暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，暗反应分为CO2的固定和C3的还原。 【详解】（1）光反应的产物是氧气、ATP和NADPH，而ATP和NADPH用于碳反应的三碳化物的还原，弱光条件下，光反应产生的ATP和NADPH减少导致水稻减产。 （2）图1可知，正常光照强度下，野生型、RGA1功能缺失突变体和RGA1过表达三种株系存活率一样，而弱光照强度下，野生型和RGA1过表达株系存活率一致，RGA1功能缺失突变体植株存活率最低；可见在正常光照下RGA1基因对水稻存活率无显著影响，在弱光条件下RGA1基因可显著提高水稻的存活率。 图2可知，正常光照下，野生型净光合速率和RGA1功能缺失突变体植株差不多一致，RGA1功能缺失突变体的呼吸速率略高于野生型植株，可见正常光照下，RGA1功能缺失突变体总光合速率高于野生型植株；弱光照强度下，WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小；可见RGA1功能缺失突变体（d1）植株“碳饥饿”程度高。 （3）题图可知，AOX蛋白存在，导致e-绕过Ⅲ、Ⅳ，直接传递给O2，将减少一条电子传递路径与O2结合，H+外流降低，H+通过复合体Ⅴ内流降低，导致ATP含量减少，则呼吸作用增强，能源物质消耗增多；题干信息d1植株中AOX蛋白含量高于WT植株，d1植株缺少RGA1基因表达的产物，AOX正常发挥作用，而野生型植株（WT）含有RGA1基因，该基因正常表达抑制AOX蛋白的作用，导致野生型植株呼吸作用低于d1，可见RGA1基因表达的产物可以通过抑制AOX蛋白发挥作用，从而影响呼吸作用（如图所示）。    34．（2024·北京海淀·二模）学习以下材料，回答问题。 植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4+、N2、NO2-和NO3-。植物氮同化是指植物吸收环境里的NO3-或NH4+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染某些植物的根系，进行共生固氮。 固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。 根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。 注：…→表示运输；→表示化学反应 根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S和P可通过调控根瘤碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。 利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。 (1)植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是 。 (2)据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是______。 A．光合作用和呼吸作用均可为N同化过程提供还原剂 B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4+、N2、O2、NO3- C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部 D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能 E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源 (3)结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因： 。 (4)据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制： 。 (5)据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S和P感知自身能量状态， ，使PEP更多转化为苹果酸供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。 (6)一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的思路 。 【答案】(1)蛋白质和核酸 (2)BD (3)阻碍O2进入；游离的O2与Lb结合形成LbO2储存；O2被呼吸作用消耗 (4)光合产物为固氮菌提供能量与碳源；光信号促进根瘤的发育 (5)当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合 PK 酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化 (6)筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌/改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别(合理即可) 【分析】根瘤菌从根瘤细胞中摄取它们生活所需要的水分和养料，根瘤菌则将空气中的N2转变成含氮物质供植物利用，根瘤菌与豆科植物是互利共生的关系。 【详解】（1）生物大分子包括蛋白质、核酸和多糖。蛋白质的组成元素为C、H、O、N，有的含有S，核酸的组成元素为C、H、O、N、P，多糖的组成元素是C、H、O，因此植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是蛋白质和核酸。 （2）A、图中，光合作用为N同化过程提供NADPH，呼吸作用为N同化过程提供[H]，A正确；B、根从土壤中吸收O2与N2的方式是自由扩散，B错误；C、图中，叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部，C正确；D、图中，为固氮酶催化的反应供能是内菌体内进行有氧呼吸释放的能量，D错误；E、生物固氮作用能量来源于蔗糖分解，蔗糖由光合作用产生，因此，光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源，E正确，故选BD。 （3）O2会抑制固氮酶的活性，植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的机制是：根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体被呼吸作用消耗。 （4）固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。光合产物可以为根瘤菌提供能量与碳源，促进根瘤菌侵染植物，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。 （5）当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，即当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合 PK 酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化。 （6）有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳，可以筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌，并从中筛选出符合要求的固氮酶基因导入农作物，也可以改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别，来调整根瘤的固氮能力。 35．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）科研人员为探究Mg2+对水稻光合作用的影响，开展了一系列实验。请回答： (1)Mg2+参与光合作用过程中 （物质）的合成，该物质直接参与的反应阶段可为暗反应 中（物质变化）提供能量物质 。 (2)为研究Mg2＋对光合作用的影响，科研人员分别模拟环境中Mg2+正常供给( + Mg2+)、缺乏(-Mg2+)条件，测定水稻光合作用相关指标，如图1、2所示。    ①图1结果表明，叶肉细胞叶绿体中的Mg2＋浓度和固定CO2能力都存在“ ”的节律性波动，且Mg2＋可以显著 白天固定CO2的过程。 ②进一步测定上述过程中酶R（催化C5与CO2的反应）的变化如图2，结果表明Mg2＋很可能通过 ，从而促进CO2的固定。 (3)为探究叶绿体中Mg2＋节律性波动的原因，科研人员又对多种突变体水稻进行实验。    ①已有研究证明，叶绿体膜上的MT3蛋白可以运输Mg2＋。通过检测野生型、突变体MT3（MT3基因缺失）的叶绿体中Mg2＋含量变化，如图3，结果表明，MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2＋至叶绿体内，但并不是唯一的Mg2＋转运蛋白，其依据是 。 ②在另一株突变体OS（OS基因缺失）中，白天叶绿体中Mg2＋含量显著升高。据此，对MT3蛋白、OS蛋白的作用关系，科研人员提出如下假设： 假设1：OS蛋白抑制MT3蛋白，并调节其节律性运输Mg2＋至叶绿体内。 假设2：MT3蛋白节律性运输Mg2＋至叶绿体内，而OS蛋白运出Mg2＋。 通过检测野生型和多个突变体的Mg2＋含量，如下表。 序号 水稻植株 叶绿体中Mg2＋相对含量 1 野生型 2.5 2 突变体MT3 1.5 3 突变体OS 3.5 4 双突变体OM ① （【注】：双突变体OM指OS基因和MT3基因均缺失，且实验中不考虑Mg2＋的损耗） 若表中①为 （填字母），则说明假设一是正确的。 A．1.5    B．2.5    C．3     D．3.5 (4)已有研究表明，光合作用产生的蔗糖会影响OS蛋白的相对含量，且对光合作用进行负反馈调节。结合本实验研究，完善下列白天水稻叶绿体中Mg2＋调节光合作用及其节律性变化的模型［方框中填写物质名称，（  ）中选填“＋”表示促进、“-”表示抑制］。    【答案】(1) 叶绿素 C3还原 ATP和NADPH (2) 光照下（升）高、黑暗下（降）低 增强 提高酶R的活性 (3) 与野生型相比，突变体（MT3）叶绿体中Mg2＋相对含量明显低于野生型，且维持在一定值 A (4)   【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。 【详解】（1）叶绿素含C、H、O、N、Mg，故Mg2+参与光合作用过程中叶绿素的合成，叶绿素产于光反应为暗反应C3的还原提供ATP和NADPH。 （2）①结合题1可知，叶肉细胞叶绿体中的Mg2＋浓度和固定CO2能力都存在“光照下高、黑暗下低”的节律性波动，有Mg2+组的叶绿体中的Mg2+相对含量、最大CO2固定速率、酶的相对活性都比无Mg2+组高，因此Mg2+显著增强白天固定CO2的过程。 ②由图②结果可知，Mg2+正常供给组酶R的相对活性较高，说明Mg2+通过提高酶R的活性，从而促进CO2的固定。 （3）①对比野生型，突变体的叶绿体中Mg2+相对含量明显低于野生型，且全天浓度均维持在一定数值，因此MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2+至叶绿体内，但并不是唯一的Mg2+转运蛋白。 ②突变体MT3叶绿体中Mg2+相对含量为1.5，突变体OS叶绿体中Mg2+相对含量为3.5，若假设1正确，即OS蛋白抑制MT3蛋白，并调节其节律性运输Mg2+至叶绿体内，则双突变体OM（OS基因和MT3基因均缺失）中叶绿素中Mg2+相对含量在1~（3.5-1.5）之间，即处于1~2之间。 （4）MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2+至叶绿体内，而Mg2+可以提高酶R的活性，酶R能催化C5与CO2的反应，进一步生成C3、三碳糖、蔗糖等，已知蔗糖会影响OS蛋白的相对含量，且对光合作用进行负反馈调节，因此蔗糖促进OS蛋白的合成，OS蛋白抑制MT3蛋白的作用。如下图所示：    36．（2024·北京顺义·一模）学习以下材料，回答（1）~（5）题。 碳同化途径的工程化改造 烟草是转基因研究的模式生物。烟草的光合速率受RuBP羧化-氧化酶（R酶）催化效率和胞内CO2浓度服制。R酶由大亚基（RL）和小亚基（RS）组成，RL蛋白和RS蛋白分别由叶绿体rl基因和细胞核rs基因编码，大小亚基在叶绿体中组装形成R酶。R酶既能催化C5羧化形成C3，也能催化C5氧化为C2，进入线粒体分解为CO2，R酶催化的反应类型取决于其周围的CO2和O2浓度。玉米等植物已经进化出CCM机制，叶绿体中R酶周围积累CO2以增强羧化和抑制氧化。研究人员尝试在烟草中替换R酶，并构建CCM途径。 H+菌是一种自养型细菌。H+菌的羧基体由多种蛋白构成，蛋白外壳包裹着R酶和碳酸酐酶（CA）。H菌的R酶由大亚基（CL）和小亚基（CS）组成，催化效率高，CA可维持CO2和HCO3-的平衡。科研人员构建了含有H +菌羧基体基因的表达载体，将其导入烟草叶绿体中，通过同源重组的方式将原有的rl基因替换。通过透射显微镜观察到转基因烟草叶绿体中存在完整的羧基体。提取烟草叶绿体总蛋白，电泳结果如图1。 进一步检测转基因烟草的光合速率远低于野生型。为寻找原因，科研人员检测了转基因烟草的离体羧基体的羧化效率和CO2亲和力，发现二者均与H菌无显著差异。基于上述研究，科研人员推测需要构建有效的CO2浓缩途径，进一步完善烟草CCM机制，为提高农作物产量奠定基础。 (1)基于文中信息，解释当氧气浓度高时，烟草光合速率低的原因 。 (2)请结合文中信息，完善羧基体中的反应式，写出酶①和酶②的名称: 、 。 (3)结合文中信息，分析图1结果，下列推测错误的是___。 A．转基因烟草叶绿体中rl基因全部被表达载体上的基因替换 B．导入含羧基体基因的表达载体可导致叶绿体中RS蛋白含量减少 C．RL和CL蛋白大小相同，可使用特异性抗体区分 D．转基因烟草羧基体中R酶的大小亚基分别是CL和CS (4)CA还可催化CO2和水形成H2CO3产生H+和HCO3-，科研人员进行羧基体CA活性的测定实验：在反应体系中加入缓冲液（pH=8）并通入CO2，两组实验分别加入羧基体、CA，并设置空白对照，测定pH值，计算各组pH值变化速率。实验结果是 ，证明羧基体中CA活性不是限制转基因烟草光合速率的原因。 (5)二氧化碳不易通过扩散作用穿过羧基体蛋白外壳。对图2中转基因烟草的叶绿体进行改造，实现提升羧基体中CO2浓度的目的。请写出改造方案 。 【答案】(1)氧气浓度高时，R酶催化C5氧化产生CO2，C5羧化形成C3减少 (2) CA R酶 (3)A (4)羧基体组的pH下降速率与CA组接近，快于空白组 (5)去除叶绿体基质中的CA，增加叶绿体膜上的HCO3-转运载体数量（增强转运能力） 【分析】1、光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程，分为光反应阶段和暗反应阶段。 2、影响光合作用的外界条件有光照强度、二氧化碳浓度、温度、光照时长等。 【详解】（1）由“R酶既能催化C5羧化形成C3，也能催化C5氧化为C2，进入线粒体分解为CO2，R酶催化的反应类型取决于其周围的CO2和O2浓度。”可知，当氧气浓度高时R酶催化C5氧化产生CO2释放，C5合成有机物减少，故烟草光合速率低。 （2）由于CA可维持CO2和HCO3-的平衡，R酶既能催化C5羧化形成C3，故羧化体反应式中酶1为CA，酶2为R酶。 （3）A、构建含有H+ 菌羧基体基因的表达载体，将其导入烟草叶绿体中，通过同源重组的方式将原有的rl基因替换，根据电泳图可知，转基因烟草细胞中依然有RL蛋白表达出来，故转基因烟草叶绿体中rl基因并没有全部被表达载体上的基因替换，A错误； B、RS蛋白是由细胞核rs基因编码，由图1可知，转基因型烟草细胞中RS蛋白的含量低于野生型，故导入含羧基体基因的表达载体可导致叶绿体中RS蛋白含量减少，B正确； C、由图1可知，RL和CL蛋白大小均为55kDa，抗原和抗体能特异性结合，可使用特异性抗体区分，C正确； D、转基因烟草羧基体中R酶是大亚基（CL）和小亚基（CS）组成，D正确。 故选A。 （4）为验证羧基体中CA活性不是限制转基因烟草光合速率的原因，可设置羧基体、CA、空白对照三组实验，由于CA还可催化CO2和水形成H2CO3产生H+和HCO3-，可测定各组pH值变化速率来验证结果，若羧基体组的PH下降速率与CA组接近，快于空白组，则羧基体中CA活性不是限制转基因烟草光合速率的原因。 （5）二氧化碳不易通过扩散作用穿过羧基体蛋白外壳，由于CA可催化CO2和水形成H2CO3产生H+和HCO3-，可以去除叶绿体基质中的CA增加CO2的浓度，还可以增加叶绿体膜上的HCO3-转运载体数量，来增加CO2的浓度。 37．（2024·北京房山·一模）有些植物在强光下产生电子过多导致活性氧积累，细胞内活性氧积累会加快细胞凋亡引发萎黄病。为研究植物对强光的适应性，科研人员以拟南芥为材料进行研究。 (1)光合作用的光反应发生在 上，膜上蛋白与 形成的复合体可吸收、传递、转化光能。强光下，该反应中的电子积累导致活性氧增加。 (2)用不同浓度的MV（一种可产生活性氧的物质）对野生型和C37缺失突变体叶片进行处理，检测叶绿素含量，结果如图1。 MV模拟 环境，实验结果显示，C37突变体的叶绿素含量 野生型。 (3)研究表明光系统Ⅰ和Ⅱ是完成光反应必需的，如图2。 ①在光照条件下，光系统Ⅱ（PSⅡ）吸收光能产生高势能电子，PSⅡ中部分叶绿素a失去电子转化为强氧化剂从 中夺取电子引起O2释放。 ②光系统Ⅰ（PSⅠ）吸收光能产生的高势能电子部分用于合成 ；PSⅡ产生的电子和PSⅠ产生的部分电子经过Cb6/f复合体传递进入PSⅠ，该过程释放的能量用于 的合成，同时维持电子传递相对平衡。 ③C37蛋白能够在强光下影响Cb6/f复合体的活性，作用机理如图2所示。 注：线性电子传递 环式电子传递 箭头粗细代表电子传递强弱 电子 从稳态与平衡的角度解释C37突变体在强光下易引发萎黄病的原因 。 (4)综合上述研究，从进化与适应的角度分析C37基因碱基序列相对保守的意义 。 【答案】(1) 类囊体薄膜 光合色素 (2) 强光 低于 (3) H2O NADPH ATP 强光下，PSⅠ和PSII产生的电子增多，C37蛋白缺失导致Cb6/f复合体活性降低，减少了从Cb6/f复合体到PSⅠ的电子传递，导致电子积累在Cb6/f复合体的上游，活性氧增加，促进叶绿素分解，从而引发细胞凋亡导致萎黄病 (4)C37基因突变会引起细胞凋亡，碱基序列相对保守是经过长期环境选择的结果，是植物对不良环境的一种适应。 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】（1）光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，膜上蛋白与光合色素形成的复合体，能够吸收、传递、转化光能。 （2）强光下，光反应中的电子积累导致活性氧增加，MV是一种可产生活性氧的物质，因此MV模拟强光环境。由图可知，左边为野生型，右边为C37缺失突变体，在不同浓度的MV下，C37突变体的叶绿素含量均低于野生型。 （3）①PSⅡ中部分叶绿素a失去电子转化为强氧化剂从水中夺取电子，即水分解为氧和H+、电子，引起O2释放。 ②光系统Ⅰ（PSⅠ）吸收光能产生的高势能电子与H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。PSⅡ产生的电子和PSⅠ产生的部分电子经过Cb6/f复合体传递进入PSⅠ，该过程释放的能量用于ATP的合成。 ③由图2可知，在强光下，PSⅠ和PSII产生的电子增多，C37蛋白缺失导致Cb6/f复合体活性降低，减少了从Cb6/f复合体到PSⅠ的电子传递，导致电子积累在Cb6/f复合体的上游，活性氧增加，促进叶绿素分解，从而引发细胞凋亡导致萎黄病，因此C37突变体在强光下易引发萎黄病。 （4）C37基因突变会引起细胞凋亡，碱基序列相对保守是经过长期环境选择的结果，是植物对不良环境的一种适应，因此C37基因碱基序列相对保守。 38．（23-24高三上·北京房山·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 强光下植物光合电子传递的机制 光合作用是地球上最大规模的物质和能量转换过程。光反应过程中光合电子传递链主要由几大光合复合体组成，包括光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素复合体（Cb6/f）、光系统Ⅰ（PSⅠ）等。光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递。线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。 拟南芥中亲环素蛋白C37可以调控植物光合电子传递效率，提高植物对强光的适应性（如图）。研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧（ROS），ROS的积累导致突变体光损伤加剧、叶绿素降解增加。ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡。    注：→线性电子传递，环式电子传递，箭头粗细代表电子传递强弱，●电子 上述研究揭示出，植物通过调节光合链上的电子流动速率以适应强光胁迫。对C37等蛋白的进一步研究，为探究植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。 (1)在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，将水分解为 和H⁺，同时产生电子，经过电子传递链，最终与H⁺和NADP⁺结合形成 同时在酶的参与下利用H⁺跨膜产生的势能生成ATP (2)环式电子传递与线性电子传递相比，能够 （填“提高”或“降低”）ATP/NADPH比例，提高暗反应的效率。 (3)对文中强光胁迫下植物光合电子传递链调控机制的理解，正确的叙述包括___ A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程 B．强光下，C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率 C．C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行 D．C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率 (4)研究发现，类囊体腔内H⁺浓度适当增加，可以保护PSⅡ免受强光破坏，综合上述所有信息，从适应的角度阐释环式电子传递对于植物应对光胁迫的意义 。 【答案】(1) 氧气 NADPH (2)提高 (3)BCD (4)可以适当增加H⁺浓度，同时，环式电子传递，可以降低强光下的细胞凋亡率，可以保护PSⅡ免受强光破坏 【分析】光合作用的光反应是一个非常复杂的物质与能量转变过程，它需要类囊体上多种蛋白复合体和电子传递体的参与才能将光能转变成电能，进而转变电势能和化学能。PSI和PSII指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物，叶绿素a（P680和P700）与蛋白质结合构成PSI和PSII。转化时处于特殊状态的叶绿素a在光的照射下﹐可以得失电子，从而将光能转换成电能。叶绿素a被激发而失去电子（e-），最终传递给NADP+。失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子（H+），叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。 【详解】（1）在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为氧气和H+，同时产生的电子经传递，可用于NADP+和H+结合形成 NADPH。另一方面，在ATP合成酶的作用下，顺浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP。 （2）线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。因此环式电子传递与线性电子传递相比，能够提高ATP/NADPH比例。 （3）A 、强光下，C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程，A错误； B、研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，因此C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率，B正确； C、C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行，C正确； D、ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡，C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率，D正确。 故选BCD。 （4）环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH，因此可以适当增加H⁺浓度，同时，环式电子传递，可以降低强光下的细胞凋亡率，可以保护PSⅡ免受强光破坏。 39．（23-24高三上·北京石景山·期末）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 光合产物的两个去向 蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的两个主要终产物。在光照下，蔗糖被持续地从叶肉细胞中运出，进入筛管，再通过韧皮部运输至茎、根等非光合器官。未能及时输出的光合产物会以淀粉的形式暂时储存在叶绿体中。黑暗情况下,叶绿体中的淀粉开始分解，以维持蔗糖的持续外运。(见下图) 卡尔文循环中生成的丙糖磷酸可转化为蔗糖或淀粉。丙糖磷酸进入细胞质基质需借助丙糖磷酸转运体（TPT），TPT是叶绿体内膜的主要蛋白质，其运输严格遵循1∶1反向交换的原则，即一分子物质运入，另一分子物质向相反的方向运出。TPT把丙糖磷酸从叶绿体运出的同时，将细胞质基质中的Pi运回叶绿体中。 叶片光合产物输出流畅时，蔗糖持续合成，该过程中释放的Pi不断进入叶绿体，通过TPT交换输出丙糖磷酸。叶片光合产物输出受阻时，蔗糖在叶肉细胞中积累，通过抑制相关酶的活性，使细胞质基质中可利用的Pi减少，不利于丙糖磷酸的输出，而有利于其在叶绿体内合成淀粉。TPT等转运蛋白的存在，控制着叶肉细胞内物质运输流量和代谢平衡。    (1)暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被 还原形成。除此之外，C3还能形成C5，C5继续与CO2结合形成2个C3分子，这个过程叫CO2的 。 (2)光合旺盛时，若植物合成的糖类以蔗糖等可溶性糖的形式储存在叶绿体中，可能导致叶绿体基质的浓度升高，引起叶绿体 （选填“吸水”或“失水”）。 (3)据图分析，下列描述正确的是 a．丙糖磷酸既可以用于合成蔗糖，也可以用于合成淀粉 b．若TPT的转运活性受抑制，则经此转运体转运进叶绿体的Pi会减少 c．若合成丙糖磷酸的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则不利于淀粉的合成 (4)研究发现，TPT转运活性被抑制的转基因烟草叶绿体内淀粉合成量大大增加，但光合速率基本不变，并未表现出显著的生长差异。请根据文中信息推测原因 。 【答案】(1) NADPH 固定 (2)吸水 (3)ab (4)TPT被抑制时，丙糖磷酸从叶绿体输出受阻，在叶绿体基质中大量合成淀粉，丙糖磷酸不会积累，未影响暗反应速率，光合速率不变。同时，淀粉分解形成为麦芽糖和葡萄糖，进入细胞质基质合成蔗糖，运至其他部位，用于生长 【分析】光合作用由光反应和暗反应两部分组成，光反应主要发生水的光解，生成NADPH和ATP，释放氧气，暗反应C5与CO2结合形成2个C3分子，C3在ATP和NADPH提供能量的前提下，被NADPH还原。 【详解】（1）分析图可知：暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被NADPH还原形成。除此之外，C3还能形成C5，C5继续与CO2结合形成2个C3分子，这个过程叫CO2的固定。 （2）光合旺盛时，植物合成的糖类以蔗糖等可溶性糖的形式储存在叶绿体中，导致叶绿体基质的浓度升高，渗透压上升，引起叶绿体吸水。 （3）分析图可知： a、丙糖磷酸可以通过ADP-葡萄糖进一步合成淀粉，也可以进入叶绿体基质，通过己糖磷酸进一步合成蔗糖，a正确； b、叶片光合产物输出流畅时，蔗糖持续合成，该过程中释放的Pi不断进入叶绿体，通过TPT交换输出丙糖磷酸，若TPT的转运活性受抑制，则经此转运体转运进叶绿体的Pi会减少，b正确； c、叶片光合产物输出受阻时，蔗糖在叶肉细胞中积累，通过抑制相关酶的活性，使细胞质基质中可利用的Pi减少，不利于丙糖磷酸的输出，而有利于其在叶绿体内合成淀粉。所以合成丙糖磷酸的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，蔗糖持续合成，无法及时输出使蔗糖在叶肉细胞中积累，则有利于淀粉的合成，c错误。 故选ab。 （4）当TPT转运活性被抑制时，丙糖磷酸从叶绿体输出受阻，有利于其在叶绿体内合成淀粉，在叶绿体基质中大量合成淀粉，丙糖磷酸不会积累，不会影响光合作用暗反应，所以光合速率不变。同时，黑暗情况下,叶绿体中的淀粉开始分解，淀粉分解形成为麦芽糖和葡萄糖，进入细胞质基质合成蔗糖，运至其他部位，用于生长。 40．（23-24高三上·北京西城·期末）植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO2的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 (1)图1所示光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合 ，抑制了光合作用中的 阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 (2)研究人员将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图2所示模型解释其原因，但图中存在两处错误，请圈出并改正 。 (3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图3）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受 等因素的影响。 ②据图3可知，12~14时 ，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 (4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_____水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B．光合产物可以及时运输到籽粒 C．G酶表达量的动态变化，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加 【答案】(1) R酶 暗反应/CO2的固定 (2)“A酶”改为“G酶”/“A酶”改为“G酶、M酶、A酶”；GMA途径使得CO2/O2↑ (3) 气孔导度/CO2浓度/温度 内源G酶表达量显著升高 (4)C→A→B 【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。 【详解】（1）据图分析，CO2与R酶结合后进行光合作用的暗反应阶段，同时O2也能够和R酶结合生成2-PG，所以光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合R酶，从而抑制了光合作用中暗反应的进行。 （2）将外源G酶、A酶和M酶的基因导入水稻细胞获得转基因水稻，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。由此说明，R酶与CO2的亲和力更高，从而更有利于进行暗反应。而图2只有A酶一种，要想提高细胞内的CO2浓度，则必须要有G酶，通过G酶可以将乙醇酸转变为乙醛酸，后者需要M酶的催化生成苹果酸，苹果酸进一步转化为丙酮酸，丙酮酸产生CO2用于暗反应。如果只有A酶一种，只能清除体内H2O2，并不能增加CO2浓度。也就是说需要将A酶改为“G酶、M酶、A酶”，如果GMA途径发挥作用，那么细胞内的CO2浓度升高，所以细胞内的CO2/O2↑而不是CO2/O2低，所以需要将CO2/O2低改为CO2/O2↑。 （3）外源G酶基因表达除光强外，还可能与气孔导度、CO2浓度、温度等因素有关。据图3可知，12~14时，总G酶和外源G酶的表达量差值最大，说明内源G酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 （4）本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率，合理解释为：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→外源G酶基因表达除光强外，还可能受气孔导度/CO2浓度/温度等因素的影响，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加→光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加→光合产物可以及时运输到籽粒→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。故是C→A→B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$