第4讲 影响光合作用的环境因素及其应用 -【衡中学案】2025年生物一轮总复习（人教版 单选）

( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 （１）从叶片中分离叶绿体可采用　 　 差速离心法。 （２）经检测，白化过程中叶绿体合成ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ 的数量显著降低，其原因是　 　 叶绿体内部结构解 体；光合色素减少（写出两点即可）。 （３）白化过程中气孔导度下降，既能够满足光合作 用对ＣＯ２的需求，又有助于减少　 　 水分的散失。 （４）叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的 蛋白质。其中部分蛋白质由存在于　 　 细胞核中的 基因编码，通过特定的机制完成跨膜运输，其余蛋白 质由存在于　 　 叶绿体中的基因编码。 ７．（２０２２·全国甲卷）根据光合作用中ＣＯ２的固定方式 不同，可将植物分为Ｃ３植物和Ｃ４植物等类型。Ｃ４植 物的ＣＯ２补偿点比Ｃ３植物的低。ＣＯ２补偿点通常是 指环境ＣＯ２浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等 时的环境ＣＯ２浓度。回答下列问题。 （１）不同植物（如Ｃ３植物和Ｃ４植物）光合作用光反 应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是　 　 Ｏ２、［Ｈ］和ＡＴＰ（答出３点即可）。 （２）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运 输到其他部位，原因是　 　 自身呼吸消耗或建造植 物体结构（答出１点即可）。 （３）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程 度干旱条件下，Ｃ４植物比Ｃ３植物生长得好。从两种 植物ＣＯ２补偿点的角度分析，可能的原因是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｃ４植物的ＣＯ２补偿点低于Ｃ３植物， Ｃ４植物能够利用较低浓度的ＣＯ２。 ８．（２０２０·山东卷）人工光合作用系统可利用太阳能 合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙 表示物质，模块３中的反应过程与叶绿体基质内糖 类的合成过程相同。 （１）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模 块是　 　 模块１和模块２，模块３中的甲可与ＣＯ２ 结合，甲为　 　 五碳化合物（或Ｃ５）。 （２）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内 乙的含量将　 　 减少（填“增加”或“减少”）。若气 泵停转时间较长，模块２中的能量转换效率也会发 生改变，原因是　 　 模块３为模块２提供的ＡＤＰ、Ｐｉ 和ＮＡＤＰ ＋不足。 （３）在与植物光合作用固定的ＣＯ２ 量相等的情况 下，该系统糖类的积累量　 　 高于（填“高于”“低 于”或“等于”）植物，原因是　 　 人工光合作用系统 没有呼吸作用消耗糖类（或植物呼吸作用消耗糖类）。 （４）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要 原因是　 　 　 　 叶片气孔开放程度降低，ＣＯ２ 的吸 收量减少。人工光合作用系统由于对环境中水的依 赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 温馨提示：复习至此，请完成练案［９］                                               第４讲　 影响光合作用的环境因素及其应用 !"#$ · %!&' 课标要求 核心素养 探究光照强度、ＣＯ２ 浓度等对光合作用强 度的影响；关注光合 作用与农业生产及生 活的联系。 １．通过分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依 存的生命观念。（生命观念） ２．分析影响光合作用因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。（科学思 维） ３．通过探究环境因素对光合作用速率影响实验，培养学生实验设计和分析能力。（科 学探究） ４．应用影响光合作用的环境因素知识，指导农业生产。（社会责任） !)! ! " # $ % & ' ( ) * + ( !"#$†‡©ªP«§[dFT¬, 1234567-8 ( ｜ ) ｜ * ｜ + １．实验原理 （１）利用抽气法排出叶片细胞间隙中的　 　 气体，使 其沉入水中。 （２）通过　 　 ＬＥＤ台灯与烧杯之间的距离控制光照 强度。 （３）光合作用的过程中产生　 　 Ｏ２的多少与光合作 用强度密切相关，Ｏ２积累在细胞间隙从而使下沉的 叶片　 　 上浮。因此可依据一定时间内　 　 小圆形 叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。 ２．实验流程 取材取生长旺盛的绿叶，用直径为０． ６ ｃｍ的打孔器打出圆形小叶片３０ 片 ↓       排气 将圆形小叶片置于注射器内，并让注射 器吸入清水，待排出注射器内残留的空 气后，用手指堵住注射器前端的小孔并 缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气  体逸出 ↓        沉水 将圆形小叶片放入　 　 黑暗处盛有清 水的烧杯中待用。处理过的叶片因细胞 间隙充满水，  所以全部沉到水底 ↓  分组取３只小烧杯，分别倒入富含ＣＯ２ 的清水 ↓  光照 向３只小烧杯中各放入１０片圆形小叶 片，然后分别对这３个实验装置进行强、 中、  弱三种光照 观察 ↓  并记录 同一时间段内各装置中　 　 圆形小叶 片浮起的数量 ３．实验结论 在　 　 一定光照强度范围内，光合作用强度随光照 强度的增强而　 　 增强。 , ｜ - ｜ . ｜ / 易错整合，判断正误。 （１）在探究光照强度对光合作用强度的影响中，增加 光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所 用的时间。 （ × ） （２）为确保溶液中ＣＯ２ 含量充足，圆形小叶片可以放 入ＮａＨＣＯ３溶液中。 （√ ） （３）实验中测得的Ｏ２ 产生量是植物光合作用实际产 生的总Ｏ２量。 （ × ） 0 ｜ 1 ｜ 2 ｜ 3 １．在教材“探究环境因素对光合作用强度的影响”实 验中，叶片上浮的原因是什么？ ２．在“探究光照强度对光合作用强度的影响实验”中， 若改用普通灯泡（钨丝）作为光源，应注意什么，怎 样改进？ 9:;"5!"<= 6 ｜ 8 ｜ 9 ｜ : 考向　 结合光合作用影响因素的实验，考查科学 探究能力 　 　 ) * （２０２４·山西太原一中调研）如图表示测 定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器 可监测Ｏ２量的变化。已知光饱和点是指植物光合速 率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是 （Ｃ ）                                                                    !)" ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 Ａ． ＮａＨＣＯ３溶液可以为金鱼藻光合作用提供ＣＯ２ Ｂ．单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用 红光比用绿光测到的Ｏ２量多 Ｃ．氧气传感器测到的Ｏ２ 量就是金鱼藻光合作用 产生的Ｏ２量 Ｄ．拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘 制成曲线可推知其光饱和点 　 　 〔变式训练〕　 某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸 在加有适宜培养液的大试管中，以ＬＥＤ灯作为光源， 移动ＬＥＤ灯调节其与大试管的距离，分别在１０ ℃、 ２０ ℃和３０ ℃下进行实验，观察并记录单位时间内不 同距离下枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列 相关叙述不正确的是 （Ｄ ） Ａ．该实验研究的是光照强度和温度对光合速率 的影响 Ｂ． Ａ点和Ｃ点的限制因素分别为温度和光照强度 Ｃ． Ｂ点条件下伊乐藻能进行光合作用 Ｄ．若在缺镁的培养液中进行此实验，则Ｂ点向右                     移动 !">$§[dF,PšžF 1234567-8 ( ｜ ) ｜ * ｜ + １．内部因素 （１）植物自身的遗传特性（如植物品种不同） 以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 （２）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 ２．外部因素 （１）ＣＯ２浓度 （２）光照强度 （３）温度 （４）水分和矿质元素                                             !)# ! " # $ % & ' ( ) * + ( , ｜ - ｜ . ｜ / 易错整合，判断正误。 （１）生长于较弱光照条件下的植物，当提高ＣＯ２ 浓度 时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光反应。 （√ ） （２）延长光照时间能提高光合作用强度。 （ × ） （３）植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。 （ × ） （４）白天与夜间适当提高温度，有利于增加大棚蔬菜 的产量。 （ × ） （５）适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度。 （√ ） （６）作物合理间作套种，可充分利用光能。 （√ ） 0 ｜ 1 ｜ 2 ｜ 3 　 　 农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的光合 作用等生理活动，也可以影响环境。如中耕是指作物 生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽 培措施。轮作是指在同一块田地上有顺序地在季节间 和年度间轮换种植不同作物的种植方式。间作套种是 指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的 种植方式。 １．中耕松土能促进植物生长的原因是什么？ ２．缺磷影响光合作用的原因是什么？ ３．轮作的好处有哪些？ ４．玉米和大豆的根系深浅不同，植株高矮不同。玉米 间作套种大豆可充分利用哪些资源提高农作物 产量？ 9:;"5!"<= 4 ｜ 5 ｜ 6 ｜ 7 　 光合作用曲线中的“关键点”移动 （１）Ａ点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，Ａ点下移； 反之，Ａ点上移。 （２）Ｂ点与Ｃ点的变化（注：只有横坐标为自变量， 其他条件不变） Ｂ点（补偿点） Ｃ点（饱和点） 适当增大ＣＯ２ 浓度 （光照强度） 左移 右移 适当减小ＣＯ２ 浓度 （光照强度） 右移 左移 土壤缺Ｍｇ２ ＋ 右移 左移 注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，ＣＯ２（或 光）补偿点应右移，反之左移。 （３）Ｄ点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增 大ＣＯ２浓度使光合速率增大时，Ｄ点向右上方移动； 反之，移动方向相反。 6 ｜ 8 ｜ 9 ｜ : 考向一　 结合光合作用影响因素，考查科学思维 　 　 ) * " （２０２４·广东深圳调研）甲、乙两种植物 在不同光照强度下的Ｏ２ 释放量（吸收量）如下图所 示，下列有关叙述错误的是 （Ｄ ）                                                                          !)$ ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 　 　 Ａ．与甲植物相比，乙植物更适合在林下生长 Ｂ．与Ｂ点相比，Ａ点时叶绿体产生Ｏ２的速率较小 Ｃ．与Ｂ点相比，Ｄ点时叶绿体中Ｃ３的消耗量增加 Ｄ． Ｃ点时，甲、乙两植物的实际光合作用强度相同 　 　 〔变式训练１〕　 （２０２４·山东淄博调研）如图甲表 示水稻叶肉细胞在光照强度分别为０、４、８、１２ ｋｌｘ时， 单位时间释放的气体总量的变化，图乙表示用水稻叶 片实验时光合速率与光照强度的关系。下列有关叙述 正确的是 （Ｄ ） Ａ．图甲中，光照强度为８ ｋｌｘ时，细胞的光合作用 速率等于呼吸作用速率 Ｂ．图乙中，限制Ｅ、Ｆ、Ｇ点叶片光合速率的主要环 境因素为光照强度 Ｃ．图乙中，如果增大ＣＯ２ 浓度，曲线和Ｘ轴的交 点Ｆ点可能向右移动 Ｄ．图甲中，光照强度为１２ ｋｌｘ时，单位时间内叶肉 细胞固定了１２个单位的ＣＯ２ 考向二　 围绕光合作用在农业生产中的应用，考 查生命观念和科学思维 　 　 ) * # （２０２４·江苏南京调研）下列关于生物学 原理在农业生产上的应用，叙述错误的是 （Ｂ ） Ａ．“一次施肥不能太多”，避免土壤溶液浓度过 高，引起烧苗现象 Ｂ．“低温、干燥、无氧储存种子”，更能降低细胞呼 吸，减少有机物的消耗 Ｃ．“正其行，通其风”能为植物提供更多的ＣＯ２以 提高光合作用效率 Ｄ．“轮作”是利用了不同作物根系对矿物营养元 素吸收的差异，从而避免了土壤肥力下降 　 　 〔变式训练２〕　 （２０２２·浙江６月卷）通过研究遮 阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依 据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植 株进行遮阴处理。实验结果如表所示                                           。 处理 指标 光饱和 点（ｋｌｘ） 光补偿 点（ｌｘ） 低于５ ｋｌｘ光合曲线的斜率 （ｍｇＣＯ２·ｄｍ －２·ｈｒ －１·ｋｌｘ －１） 叶绿素含量 （ｍｇ·ｄｍ －２） 单株光合产量 （ｇ干重） 单株叶光合产 量（ｇ干重） 单株果实光合 产量（ｇ干重） 不遮阴 ４０ ５５０ １． ２２ ２． ０９ １８． ９２ ３． ２５ ８． ２５ 遮阴２小时 ３５ ５１５ １． ２３ ２． ６６ １８． ８４ ３． ０５ ８． ２１ 遮阴４小时 ３０ ５００ １． ４６ ３． ０３ １６． ６４ ３． ０５ ６． １３ 　 　 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光照 强度。光合曲线指光照强度与光合速率关系的曲线。 回答下列问题： （１）从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因 是在遮阴条件下，植株通过增加　 　 叶绿素含量，提高 吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在 较低光照强度下也能达到最大的　 　 光合速率；结合 光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低　 呼吸速率， 使其在较低的光照强度下就开始了有机物的积累。根 据表中　 　 低于５ ｋｌｘ光合曲线的斜率的指标可以判 断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率 越高。 （２）植物的光合产物主要以　 　 蔗糖形式提供给 各器官。根据相关指标的分析，可知较长遮阴处理下， 植株优先将光合产物分配至　 　 叶中。 （３）与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均 　 　 下降。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物 进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 　 　 Ａ（Ａ． ＜ ２小时　 Ｂ． ２小时　 Ｃ． ４小时　 Ｄ． ＞ ４小 时），才能获得较高的花生产量                   。 !)% ! " # $ % & ' ( ) * + ( !"D$§[dF%&˜ƒ,­€ 1234567-8 ( ｜ ) ｜ * ｜ + １．光合作用与细胞呼吸的物质转化过程 （１）填写相关物质名称：ａ．叶绿体中的色素，ｂ． Ｏ２， ｃ． 　 　 ＡＴＰ，ｄ． ＡＤＰ，ｅ． ＮＡＤＰＨ，ｆ． 　 　 Ｃ５，ｇ． ＣＯ２，ｈ． 　 　 Ｃ３。 （２）生理过程及场所 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 生理 过程光反应暗反应 有氧呼吸 第一阶段 有氧呼吸 第二阶段 有氧呼吸 第三阶段 场所 叶绿体 类囊体 薄膜 叶绿体 基质　 细胞质 基质　 线粒体 基质　 线粒体 内膜　 （３）完善光合作用与细胞呼吸的物质联系 ①Ｃ：ＣＯ２ →暗反应（ＣＨ２Ｏ）有氧呼吸→Ⅰ 　 　 Ｃ３Ｈ４Ｏ３ （丙酮酸）有氧呼吸→Ⅱ ＣＯ２ ②Ｏ：Ｈ２Ｏ →光反应Ｏ２ 　 　 有氧呼吸→Ⅲ Ｈ２Ｏ ③ Ｈ：Ｈ２Ｏ →光反应 ＮＡＤＰＨ →暗反应（ＣＨ２Ｏ ） 　 　 有氧呼吸Ⅰ、 → Ⅱ ［Ｈ］有氧呼吸→Ⅲ Ｈ２Ｏ ２．光合作用与细胞呼吸的能量转化 ３．光合作用、细胞呼吸的“三率”图示模型 （１）“三率”的表示方法 ①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织 一定时间内　 　 ＣＯ２ 释放量或　 　 Ｏ２ 吸收量，即图 １中　 　 Ａ点。 ②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定 时间内Ｏ２ 　 　 释放量、ＣＯ２ 　 　 吸收量或有机物　 　 积累量，即图１中的　 　 Ｃ′Ｃ段对应的ＣＯ２量，也称为 表观光合速率。 ③总（实际）光合速率＝ 　 　 净光合速率＋ 　 　 呼 吸速率，即图１中的　 　 ＡＤ段对应的ＣＯ２总量。 （２）图２中曲线Ⅰ表示　 　 　 总光合量，曲线Ⅲ表示 　 　 呼吸量，曲线Ⅱ表示　 　 净光合量。交点Ｄ对 应点Ｅ，此时净光合量为　 　 ０，　 　 Ｂ点时植物生 长最快。 （３）图３中曲线ｃ表示　 　 净光合速率，ｄ表示　 　 呼吸速率，ｃ ＋ ｄ表示　 　 总光合速率。在Ｇ点时， 总光合速率是呼吸速率的　 　 ２倍。 （４）图１中Ｂ点对整个植株而言，光合速率　 　 ＝ 呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率　 　 ＞呼 吸速率。（填“＞”“＝”或“＜”） , ｜ - ｜ . ｜ / 易错整合，判断正误。 （１）光合作用过程中产生的ＮＡＤＰＨ可用于有氧呼吸 的第三阶段。 （ × ） （２）叶绿体产生的Ｏ２可进入线粒体被直接利用，线粒 体产生的Ｈ２Ｏ可进入叶绿体被直接利用。 （√ ） （３）进入叶绿体的ＣＯ２不能被ＮＡＤＰＨ直接还原，植物 体的净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。 （√                                                                    ） !)& ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 0 ｜ 1 ｜ 2 ｜ 3 １．用Ｈ２１８Ｏ浇花草，周围空气中的ＣＯ２ 会出现１８ Ｏ，请 解释原因。 ２．请以真核细胞为例，说明叶绿体和线粒体中Ｈ２Ｏ产 生与消耗的场所。 9:;"5!"<= 4 ｜ 5 ｜ 6 ｜ 7 １．归纳光合作用与有氧呼吸中ＮＡＤＰＨ、ＮＡＤＨ、ＡＴＰ的 来源与去路 ＮＡＤＨ 有氧 →   呼吸 来源第一阶段（葡萄糖）、第二阶 段（丙酮酸和水  ） 去路第三阶段还原Ｏ２，产生 Ｈ２Ｏ（释放大量能量 ） ＮＡＤＰＨ 光合 →   作用 来源   光反应水的光解 去路用于暗反应还原Ｃ ３ →   ＡＴＰ 有氧 →   呼吸 来源   三个阶段均产生 去路作为各项生命活动的直接能   源物质 光合 →   作用 来源   光反应 去路可用于Ｃ３ 的还原 ２．真正光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 （１）判定方法 （２）相关计算 ①光合作用实际产氧量（叶绿体产氧量）＝实测植 物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。 ②光合作用实际ＣＯ２ 消耗量（叶绿体消耗ＣＯ２ 量） ＝实测植物ＣＯ２吸收量＋细胞呼吸ＣＯ２释放量。 ③光合作用葡萄糖净生产量（葡萄糖积累量）＝光 合作用实际葡萄糖生产量（叶绿体产生或合成的葡 萄糖量）－细胞呼吸葡萄糖消耗量。 ３．自然环境中一昼夜植物ＣＯ２吸收或释放速率的变化 曲线分析 ４．密闭容器中一昼夜ＣＯ２浓度的变化曲线分析 提醒：分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分 析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。                                                                          !)' ! " # $ % & ' ( ) * + ( 6 ｜ 8 ｜ 9 ｜ : 考向一　 光合作用与细胞呼吸过程、物质、能量的 关系 　 　 ) * " （２０２４·佛山顺德区二检）在光照等条件 下，番茄叶肉细胞进行光合作用与有氧呼吸以及细胞 内外交换的示意图如下（１ ～ ７表示结构，ａ ～ ｈ表示物 质的移动情况），有关说法错误的是 （Ｄ ） Ａ．线粒体中２处释放的能量远远多于３处 Ｂ．叶绿体内会发生光能转变为化学能的过程 Ｃ．物质Ａ进入线粒体后彻底分解需要水的参与 Ｄ． ａ、ｂ、ｅ、ｆ的量均为０时对应的光照强度为番茄 植株的光补偿点 　 　 〔变式训练１〕　 （２０２４·江苏连云港期初）光合作 用和细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，下列关 于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是（Ｂ ） Ａ．适宜的光照下，叶肉细胞的细胞质基质、线粒 体和叶绿体中都有ＡＴＰ合成 Ｂ．细胞呼吸过程中有机物中稳定的化学能主要转 变为ＡＴＰ中活跃的化学能 Ｃ．用Ｈ２１８Ｏ培养小球藻，一段时间后可在其产生 的糖类和氧气中检测到１８Ｏ Ｄ．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜 晚适当降低温度，有利于提高作物产量 考向二　 光合速率与呼吸速率 　 　 ) * # （２０２４·北京师范大学附中高三月考改 编）利用水稻品种“两优培九”，研究其叶片净光合速 率与叶温的变化关系，结果如下图。以下叙述正确的 是 （Ｄ ） Ａ．实验需要控制相同且适宜的呼吸强度 Ｂ．真光合速率最适温度出现在３３ ℃左右 Ｃ． １５ ℃时此植物的ＡＴＰ仅来自细胞呼吸 Ｄ．曲线下降可能因为呼吸速率增加更多 　 　 〔变式训练２〕　 在一定光照下，测定植物甲、乙在 不同ＣＯ２浓度下的光合速率，结果如图所示。请据图 回答问题： （１）ＣＯ２浓度为ｑ时，限制植物甲、乙光合速率的 环境因素分别是　 　 ＣＯ２浓度、　 　 光照强度。 （２）已知植物甲呼吸作用的最适温度比光合作用 的高，若图中曲线是在光合作用的最适温度下测定的， 适当提高环境温度，ｑ点将向　 　 右移动。 （３）若将植物甲、乙同时种植在同一个透明的密 闭环境中，在适宜光照下，一段时间后，植物　 　 甲可 能无法正常生长，原因是　 　 随着时间的延长，环境中 ＣＯ２浓度不断下降，在低ＣＯ２浓度下，植物甲的净光合 速率可能小于０，无法正常生长。 （４）ＣＯ２浓度为ｒ时，植物甲的总光合速率　 　 大于 （填“大于”“等于”或“小于”）植物乙的总光合速率； 当ＣＯ２浓度为ｑ时，植物乙与植物甲固定的ＣＯ２ 量的 差值为　 　 ｂ ＋ ｃ － ｄ。 PQRS5TUVW ; ｜ < ｜ = ｜ > 光 合 作 用 — —影响因素— —环境因素：光照强度、ＣＯ２浓度、温度、水和矿质元素等 —内部因素 —光合作用强度 — —概念 —探究环境因素对光合作用强度的影响 — 光合作 用与细 胞呼吸 的关系 — 光合作 用与细 胞呼吸 的综合 应用 — — 两 者 的 关 系 —光合作用与细胞呼吸的过程联系 —光合作用与细胞呼吸中物质及能量的转化 —光合作用与细胞呼吸中的气体代谢分析 — 相 关 内 容 分 析 与 计 算 — — 光合作用、净光合作 用、细胞呼吸的相关 计算 —光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动 — 植物光合作用和细 胞呼吸的日变化曲                                                                          线分析 !)( ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 ｜ "?@:ABCDE ｜ 　 　 阅读下列材料，回答下列问题： 人工光合系统 中国科学家创制了一条利用ＣＯ２、水和阳光合成 淀粉的人工路线，在实验室首次实现了从ＣＯ２ 到淀粉 的全合成，科学家认为，不依赖植物光合作用，  设计人 工光合系统固定ＣＯ２，合成淀粉 ①，有望成为影响世界 的重大颠覆性技术之一。 （１）  绿色植物光合作用过程中光反应②的产物为 　 　 Ｏ２、ＮＡＤＰＨ、ＡＴＰ。 （２）与植物光合作用淀粉积累量相等的情况下， 该路线消耗的ＣＯ２量要　 　 低于（填“高于”“低于”或 “等于”）植物，原因是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 该路 线没有呼吸作用消耗糖类。 （３）从生态角度考虑，相比植物光合作用，利用人 工合成路线得到淀粉的优势有　 　 直接人工合成淀 粉，不受环境的限制（或节约耕地和淡水资源，避免农 药、化肥等对环境的负面影响；或提高人类粮食安全水 平，促进碳中和的生物经济发展等）（答出１条即可）。 　 　 【解题策略】 获取 信息 信息①（人工光合系统不依赖植物）；信息②（绿色植物光合作用的光反应过程  ） 信息 知识 ↓  整合 （１）绿色植物光反应的产物是Ｏ２、ＮＡＤＰＨ、 ＡＴＰ； （２）结合信息①→人工光合系统不进行呼 吸作用； （３）应从人工光合系统的条件或生态方面  思考 F ｜ : ｜ G ｜ H １．（２０２３·山西卷）我国劳动人民在漫长的历史进程 中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。 生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下 存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行 适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干 处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天 光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株 距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行 种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是 （Ａ ） Ａ．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开 花的关系 Ｂ．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 Ｃ．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 Ｄ．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼 吸作用强度 ２．（２０２３·湖北卷）高温是制约世界粮食安全的因素 之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平 均气温每升高１ ℃，水稻、小麦等作物减产约３％ ～ ８％。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的 是 （Ｄ ） Ａ．呼吸作用变强，消耗大量养分 Ｂ．光合作用强度减弱，有机物合成减少 Ｃ．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 Ｄ．叶绿素降解，光反应生成的ＮＡＤＨ和ＡＴＰ减少 ３．（２０２３·湖北卷）植物光合作用的光反应依赖类囊 体膜上ＰＳⅠ和ＰＳⅡ光复合体，ＰＳⅡ光复合体含有光 合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，ＰＳⅡ光 复合体上的蛋白质ＬＨＣⅡ，通过与ＰＳⅡ结合或分离 来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。ＬＨＣⅡ与 ＰＳⅡ的分离依赖ＬＨＣ蛋白激酶的催化。下列叙述 错误的是 （Ｃ ） Ａ．叶肉细胞内ＬＨＣ蛋白激酶活性下降，ＰＳＩⅡ光复 合体对光能的捕获增强 Ｂ． Ｍｇ２ ＋含量减少会导致ＰＳⅡ光复合体对光能的捕 获减弱 Ｃ．弱光下ＬＨＣⅡ与ＰＳⅡ结合，不利于对光能的捕获 Ｄ． ＰＳⅡ光复合体分解水可以产生Ｈ ＋、电子和Ｏ２ ４．（２０２２·全国乙卷）某同学将一株生长正常的小麦 置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件 下培养，发现容器内ＣＯ２含量初期逐渐降低，之后保 持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的 是 （Ｄ ） Ａ．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 Ｂ．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率                                                                          保持稳定 !)) ! " # $ % & ' ( ) * + ( Ｃ．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于 光合速率 Ｄ．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于 呼吸速率 ５．（２０２２·海南卷）某小组为了探究适宜温度下ＣＯ２对 光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分 别置于盛有等体积不同浓度ＮａＨＣＯ３溶液的烧杯 中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需 时长，结果如图。下列有关叙述正确的是 （Ｂ ） Ａ．本实验中，温度、ＮａＨＣＯ３浓度和光照都属于自 变量 Ｂ．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用 释放氧气的速率 Ｃ．四组实验中，０． ５％ ＮａＨＣＯ３溶液中叶圆片光合速 率最高 Ｄ．若在４ ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮 所需时长均会缩短 ６．（２０２１·广东卷）与野生型拟南芥ＷＴ相比，突变体 ｔ１和ｔ２在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的 分布及位置不同（图ａ，示意图），造成叶绿体相对受 光面积的不同（图ｂ），进而引起光合速率差异，但叶 绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运 动的前提下，下列叙述错误的是 （Ｄ ） Ａ． ｔ２比ｔ１具有更高的光饱和点（光合速率不再随光 强增加而增加时的光照强度） Ｂ． ｔ１比ｔ２具有更低的光补偿点（光合吸收ＣＯ２与呼 吸释放ＣＯ２等量时的光照强度） Ｃ．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 Ｄ．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 ７．（２０２３·北京卷）学习以下材料，回答下面问题。 　 　 调控植物细胞活性氧产生机制的新发现，能量 代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞 中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿 体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非 常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧 产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有 关。我国科学家发现一个拟南芥突变体ｍ（Ｍ基因 突变为ｍ基因），在受到长时间连续光照时，植株会 出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。Ｍ基因 编码叶绿体中催化脂肪酸合成的Ｍ酶。与野生型 相比，突变体ｍ中Ｍ酶活性下降，脂肪酸含量显著 降低。为探究Ｍ基因突变导致细胞凋亡的原因，研 究人员以诱变剂处理突变体ｍ，筛选不表现细胞凋 亡，但仍保留ｍ基因的突变株。通过对所获一系列 突变体的详细解析，发现叶绿体中ｐＭＤＨ酶、线粒体 中ｍＭＤＨ酶和线粒体内膜复合物Ⅰ（催化有氧呼吸 第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示 出一条活性氧产生的新途径（如图）：Ａ酸作为叶绿 体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质 基质进入到线粒体中，在ｍＭＤＨ酶的作用下产生 ＮＡＤＨ（［Ｈ］）和Ｂ酸，ＮＡＤＨ被氧化会产生活性氧。 活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。 在上述研究中，科学家从拟南芥突变体ｍ入手，揭 示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条Ａ酸—Ｂ酸 循环途径。对Ａ酸—Ｂ酸循环的进一步研究，将为 探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新 的思路。 （１）叶绿体通过　 　 光合作用将ＣＯ２转化为糖。从 文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分　 　 　 　 　 　 脂肪酸。 （２）结合文中图示分析，Ｍ基因突变为ｍ后，植株在 长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：　 　 长 时间光照促进叶绿体产生ＮＡＤＨ，Ｍ酶活性降低， ｐＭＤＨ酶催化Ｂ酸转化为Ａ酸，Ａ酸转运到线粒体， 最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 （３）请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学 家解析“Ｍ基因突变导致细胞凋亡机制”                                                                          的研究思 !)* ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 路：　 　 ②④①③。 ①确定相应蛋白的细胞定位和功能 ②用诱变剂处理突变体ｍ ③鉴定相关基因 ④筛选保留ｍ基因但不表现凋亡的突变株 （４）本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合 的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角 度加以概括说明　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 叶绿 体产生的Ａ酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体 代谢产生的Ｂ酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从 而维持Ａ酸—Ｂ酸的稳态与平衡。 ８．（２０２３·山东卷）当植物吸收的光能过多时，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。已知拟南芥的Ｈ 蛋白有２个功能：①修复损伤的ＰＳⅡ；②参与ＮＰＱ 的调节。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了相关实验，结果如图所示。 实验中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。 （１）该实验的自变量为　 　 光、Ｈ蛋白。该实验的 无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有 　 　 ＣＯ２浓度、温度（答出２个因素即可）。 （２）根据本实验，　 　 不能（填“能”或“不能”）比较 出强光照射下突变体与野生型的ＰＳⅡ活性强弱，理 由是　 　 突变体ＰＳⅡ系统光损伤小但不能修复，野 生型光ＰＳⅡ系统损伤大但能修复。 （３）据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中 流向光合作用的能量　 　 少（填“多”或“少”）。若 测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验 推测，原因是突变体ＮＰＱ高，ＰＳⅡ系统损伤小，虽然 损伤不能修复，但是ＰＳⅡ活性高，光反应产物多。 ９．（２０２３·湖南卷）下图是水稻和玉米的光合作用暗 反应示意图。卡尔文循环的Ｒｕｂｉｓｃｏ酶对ＣＯ２的Ｋｍ 为４５０ μｍｏｌ·Ｌ －１（Ｋ越小，酶对底物的亲和力越 大），该酶既可催化ＲｕＢＰ与ＣＯ２反应，进行卡尔文 循环，又可催化ＲｕＢＰ与Ｏ２反应，进行光呼吸（绿色 植物在光照下消耗Ｏ２并释放ＣＯ２的反应）。该酶的 酶促反应方向受ＣＯ２和Ｏ２相对浓度的影响。与水稻 相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细 胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶 绿体主要与ＡＴＰ生成有关。玉米的暗反应先在叶 肉细胞中利用ＰＥＰＣ 酶（ＰＥＰＣ 对ＣＯ２的Ｋｍ为 ７ μｍｏｌ·Ｌ －１）催化磷酸烯醇式丙酮酸（ＰＥＰ）与ＣＯ２ 反应生成Ｃ４，固定产物Ｃ４转运到维管束鞘细胞后释 放ＣＯ２，再进行卡尔文循环。回答下列问题： （１）玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是 　 　 ３ －磷酸甘油醛（填具体名称），该产物跨叶绿 体膜转运到细胞质基质合成　 　 蔗糖（填“葡萄糖” “蔗糖”或“淀粉”）后，再通过　 　 维管组织长距离 运输到其他组织器官。 （２）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强 度　 　 高于（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作 用机制及其调控分析，原因是　 　 高光照条件下玉 米可以将光合产物及时转移；玉米的ＰＥＰＣ酶对ＣＯ２ 的亲和力比水稻的Ｒｕｂｉｓｃｏ酶更高；玉米能通过 ＰＥＰＣ酶生成Ｃ４，使维管束鞘内的ＣＯ２浓度高于外 界环境，抑制玉米的光呼吸（答出三点即可）。 （３）某研究将蓝细菌的ＣＯ２浓缩机制导入水稻，水稻 叶绿体中ＣＯ２浓度大幅提升，其他生理代谢不受影 响，                                                                          但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显 !*! ! " # $ % & ' ( ) * + ( 变化。其原因可能是　 　 酶的活性达到最大，对 ＣＯ２的利用率不再提高；受到ＡＴＰ以及ＮＡＤＰＨ等物 质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制 有所不同（答出三点即可）。 １０．（２０２２·湖北卷）不同条件下植物的光合速率和光 饱和点（在一定范围内，随光照强度的增加，光合速 率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱 和点）不同，研究证实高浓度臭氧（Ｏ３）对植物的光 合作用有影响。用某一高浓度Ｏ３连续处理甲、乙 两种植物７５天，在第５５天、６５天、７５天分别测定 植物净光合速率，结果如图１、图２和图３所示。 　 注：曲线１：甲对照组，曲线２：乙对照组，曲线３：甲 实验组，曲线４：乙实验组。 回答下列问题： （１）图１中，在高浓度Ｏ３处理期间，若适当增加环 境中的ＣＯ２浓度，甲、乙植物的光饱和点会　 增大 （填“减小”“不变”或“增大”）。 （２）与图３相比，图２中甲的实验组与对照组的净 光合速率差异较小，表明　 　 高浓度臭氧处理甲的 时间越短，对甲植物光合作用的影响越小。 （３）从图３分析可得到两个结论：①Ｏ３处理７５天 后，甲、乙两种植物的　 　 实验组的净光合速率均 明显小于对照组，表明长时间高浓度的Ｏ３对植物 光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的Ｏ３对 乙植物的影响大于甲植物，表明　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 长时间高浓度臭氧对不同种类植 物光合作用产生的抑制效果有差异。 （４）实验发现，处理７５天后甲、乙植物中的基因Ａ 表达量都下降，为确定Ａ基因功能与植物对Ｏ３耐 受力的关系，使乙植物中Ａ基因过量表达，并用高 浓度Ｏ３处理７５天。若实验现象为　 Ａ基因过量 表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同， 则说明Ａ基因的功能与乙植物对Ｏ３耐受力无关。 １１．（２０２２·广东卷）研究者将玉米幼苗置于三种条件 下培养１０天后（图ａ），测定相关指标（图ｂ），探究 遮阴比例对植物的影响。 回答下列问题： （１）结果显示，与Ａ组相比，Ｃ组叶片叶绿素含量　 　 高， 原因可能是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 遮阴条 件下植物合成较多的叶绿素。 （２）比较图ｂ中Ｂ１与Ａ组指标的差异，并结合Ｂ２ 相关数据，推测Ｂ组的玉米植株可能会积累更多的 　 　 糖类等有机物，因而生长更快。 （３）某兴趣小组基于上述Ｂ组条件下玉米生长更 快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的 推测，由此设计了初步实验方案进行探究： 实验材料：选择前期　 　 光照条件一致、生长状态 相似的某玉米品种幼苗９０株。 实验方法：按图ａ所示的条件，分Ａ、Ｂ、Ｃ三组培养 玉米幼苗，每组３０株；其中以　 　 Ａ组为对照，并 保证除　 　 遮阴比例外其他环境条件一致。收获 后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步 探究实验的思路是　 　 探究能提高作物产量的具 体的最适遮阴比例是多少                                                                          。 !*" ( ( ( ( ( ( ( ! ( ( ( " ( ( ( ! ( ( ( # , - . / 0 1 ( 2 3 + 4 １２．（２０２２·山东卷）强光条件下，植物吸收的光能若 超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光 合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素 内酯（ＢＲ）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹 果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂Ｌ可 抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度 适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如 图所示。 分组 处理 甲 清水 乙 ＢＲ 丙 ＢＲ ＋ Ｌ （１）光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹 果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩 散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是　 　 　 　 　 　 蓝紫色。 （２）强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反 应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继 续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加， 可能的原因有　 　 五碳化合物供应不足、　 　 ＣＯ２ 供应不足（答出２种原因即可）；氧气的产生速率 继续增加的原因是　 　 强光照射后短时间内，光反 应速率增强，水光解产生氧气的速率增强。 （３）据图分析，与甲组相比，乙组加入ＢＲ后光抑制 　 　 减弱（填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比， 说明ＢＲ可能通过　 促进光反应关键蛋白的合成 发挥作用。 １３．（２０２１·山东卷）光照条件下，叶肉细胞中Ｏ２ 与 ＣＯ２竞争性结合Ｃ５，Ｏ２与Ｃ５结合后经一系列反应 释放ＣＯ２的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不 同浓度的光呼吸抑制剂ＳｏＢＳ溶液，相应的光合作 用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定 的ＣＯ２量表示，ＳｏＢＳ溶液处理对叶片呼吸作用的影 响忽略不计。 ＳｏＢＳ浓 度（ｍｇ ／ Ｌ） ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ 光合作用强度 （ＣＯ２μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ －１） １８． ９ ２０． ９ ２０． ７ １８． ７ １７． ６ １６． ５ １５． ７ 光呼吸强度 （ＣＯ２μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ －１） ６． ４ ６． ２ ５． ８ ５． ５ ５． ２ ４． ８ ４． ３ （１）光呼吸中Ｃ５ 与Ｏ２ 结合的反应发生在叶绿体 的　 　 基质中。正常进行光合作用的水稻，突然停 止光照，叶片ＣＯ２ 释放量先增加后降低，ＣＯ２ 释放 量增加的原因是　 　 光照停止，产生的ＡＴＰ、ＮＡＤ ＰＨ减少，暗反应Ｃ５ 和ＣＯ２ 结合减少，Ｃ５ 与Ｏ２ 结 合增加，产生的ＣＯ２增多。 （２）与未喷施ＳｏＢＳ溶液相比，喷施１００ ｍｇ ／ Ｌ ＳｏＢＳ 溶液的水稻叶片吸收和放出ＣＯ２ 量相等时所需的 光照强度　 　 低（填“高”或“低”），据表分析，原因 是　 　 喷施ＳｏＢＳ溶液后，光合作用固定的ＣＯ２ 增 加，光呼吸（及呼吸作用）释放的ＣＯ２减少，即叶片 的ＣＯ２吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的 光照强度下，两者即可相等。 （３）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业 生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。 为探究ＳｏＢＳ溶液利于增产的最适喷施浓度，据表 分析，应在　 　 １００ ～ ３００ ｍｇ ／ Ｌ之间再设置多个浓 度梯度进一步进行实验。 １４．（２０２０·全国Ⅲ卷）参照表中内容，围绕真核细胞 中ＡＴＰ的合成来完成下表。 反应部位 （１）细胞质基质叶绿体的类囊体膜 线粒体 反应物 葡萄糖 ／ 丙酮酸等 反应名称 （２）　 无氧呼吸光合作用的光反应 有氧呼吸 的部分过 程 合成ＡＴＰ的 能量来源 化学能 （３）光能 化学能 终产物（除 ＡＴＰ外） 乙醇、ＣＯ２ （４）　 Ｏ２、 ＮＡＤＰＨ　 （５）　 　 Ｈ２Ｏ、ＣＯ２ 温馨提示：复习至此，请完成练案［１０］                                                                        !*# ３． Ｃ　 蛋白质的合成场所在核糖体，Ａ错误；光合作用的场所在叶 绿体类囊体薄膜和叶绿体基质，所以不是所有的叶绿体内的蛋 白质都参与光合作用，Ｂ错误；根据题干信息“ＴＩＣ２３６构成蛋白 质穿越双层膜的关键桥梁”，减少ＴＩＣ２３６的表达会导致该“桥 梁”受损，所以会降低叶绿体蛋白质的输入速率，Ｃ正确；从题干 中不能看出ＴＩＣ２３６是叶绿体来自蓝藻（蓝细菌）的唯一证据，Ｄ 错误。故选Ｃ。 ４． Ｃ　 分析题图，①②过程模拟暗反应中二氧化碳的固定，③过程 模拟暗反应中三碳化合物的还原，Ａ正确；在有关酶的催化作用 下，Ｃ３接受光反应提供的ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ释放的能量，并且被 ＮＡＤＰＨ还原，该过程为Ｃ３ 的还原，Ｂ正确；植物光合作用的本 质是利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光 能转化为有机物中的化学能，Ｃ错误；ＡＳＡＰ代谢路线是人工合 成淀粉的路线，产生的淀粉经过糖化可以为细胞呼吸提供底 物，Ｄ正确。故选Ｃ。 ５．（１）类囊体薄膜　 吸收传递转化光能　 （２）无水乙醇　 其在层 析液中的溶解度　 （３）蓝绿色　 蓝紫光和红　 （４）１　 ２ （５）苏丹Ⅲ染液　 橘黄 解析：（１）叶片中光合色素主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上， 其功能主要是吸收、传递和转化光能，将光能转化为ＡＴＰ中活 泼的化学能。 （２）色素易溶于有机溶剂，所以可用无水乙醇提取菠菜中的色素， 纸层析法分离色素的原理是溶解度大的在层析纸上扩散较快。 （３）胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈黄色，叶绿素ａ呈蓝绿色，叶 绿素ｂ呈黄绿色，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主 要吸收蓝紫光。 （４）由图可知，色素带１和色素带２分别与β －胡萝卜素和叶黄素 的迁移率对应，说明色素带１为β －胡萝卜素，色素带２为叶黄素。 （５）脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色。 ６．（１）光照强度　 光反应　 （２）光反应为暗反应提供［Ｈ］和ＡＴＰ， 暗反应为光反应提供ＮＡＤＰ ＋、ＡＤＰ、Ｐｉ　 呼吸作用　 生长发育　 （３）①二氧化碳　 灌浆前　 合理灌溉　 ②叶绿素含量高　 （４）ＡＢＤ 解析：（１）据图可知：旗叶靠近麦穗最上端，能接受较多的光照， 故与其他叶片相比，旗叶光合作用更有优势的环境因素是光照 强度；类囊体上附着有与光合作用相关的酶和色素，为光反应 阶段提供了场所。 （２）光反应可为暗反应阶段提供［Ｈ］和ＡＴＰ，同时暗反应可为 光反应提供ＮＡＤＰ ＋、ＡＤＰ、Ｐｉ，故在光合作用过程中，光反应与 暗反应相互依存；制造或输出有机物的组织器官被称为“源”， 故“源”光合作用所制造的有机物一部分用于“源”自身的呼吸 作用，一部分用于生长发育，其余部分运输至“库”。 （３）①气孔导度表示气孔张开的程度，则气孔导度越大，植物吸 收的二氧化碳越多，暗反应越有利；据表格数据可知：灌浆前期 气孔导度最大，即此时对籽粒产量的影响最大；因“干旱导致气 孔开放程度下降”，故为避免产量下降，应保证水分供应，即应 合理灌溉。 ②据表格可知：灌浆后期和末期，叶绿素含量指数最高，对于光 合速率影响较大，故应优先选择旗叶叶绿素含量高的品种进行 进一步培育。 （４）据题干信息可知：本实验为“研究小麦旗叶与籽粒的‘源’ ‘库’关系”，且据以上分析可知，源物质可转移至库，也可用于自 身生长发育等，故可从阻断向库的运输及检测自身物质方面入手： 阻断旗叶有机物的输出，检测籽粒产量的变化、阻断籽粒有机 物的输入，检测旗叶光合作用速率的变化均为阻断向“库”的运 输后检测的效果，Ａ、Ｂ正确；使用１４ ＣＯ２ 饲喂旗叶，检测籽粒中 含１４Ｃ的有机物的比例为检测自身的有机物变化，而检测有机 物的变化一般不用１８Ｏ进行，Ｃ错误，Ｄ正确。故选ＡＢＤ。 第４讲　 影响光合作用的环境因素及其应用 考点一　 探究环境因素对光合作用强度的影响 必备知识·夯实基础 知识巩固 １．（１）气体　 （２）ＬＥＤ台灯与烧杯之间的距离　 （３）Ｏ２ 　 上浮　 小圆形叶片上浮的数量 ２．黑暗　 圆形小叶片浮起的数量 ３．一定光照强度　 增强　 思维辨析 （１）× 　 （２）√　 （３）× 延伸探究 １．叶片光合作用产生的Ｏ２ 大于有氧呼吸消耗的Ｏ２，会释放Ｏ２， 使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 ２．若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验 的影响，应在灯泡和烧杯之间加一玻璃水柱进行隔温处理。 剖析难点·考点突破 精准命题 　 　 例：Ｃ　 氧气传感器测到的Ｏ２量是金鱼藻净光合作用产生的 Ｏ２量，即总光合作用产生的Ｏ２ 量与呼吸作用消耗的Ｏ２ 量的差 值，Ｃ错误。 变式训练：Ｄ　 若培养液中缺镁，叶绿素合成受阻，光合速率 减弱，而呼吸速率不变，需要增大光照强度来增大光合速率，使光 合速率等于呼吸速率，即Ｂ点向左移动，Ｄ错误。 考点二　 影响光合作用的因素及应用 必备知识·夯实基础 知识巩固 １．（１）＜ 　 ＜ 　 （２）增大　 加快 ２．（１）ＣＯ２补偿点　 ＣＯ２ 饱和点　 （２）ＡＴＰ及ＮＡＤＰＨ　 （３）酶活 性　 （４）叶绿素 思维辨析 （１）√　 （２）× 　 （３）× 　 （４）× 　 （５）√　 （６）√ 延伸探究 １．（１）减少杂草与农作物对水分、矿质元素和光的竞争。（２）增加 土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸，进而促进根细胞对无机 盐的吸收。 ２．缺磷植株照光后叶片中ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ的含量明显下降，暗反 应速率随之降低，从而使光合作用受到影响。 ３．防止土壤养分失衡。 ４．不同层次土壤内的水分、养分（无机盐）、光能、空间等。 剖析难点·考点突破 精准命题 　 　 例１：Ｄ　 据图可知，乙植物的光补偿点和光饱和点都低于甲 植物，因此乙植物更适合在光照弱的林下生长，Ａ正确；Ａ点和Ｂ 点分别是乙植物和甲植物的光补偿点，此时光合速率等于呼吸速 率，由于乙的呼吸速率小于甲，所以乙植物在Ａ点时的光合速率 小于甲植物在Ｂ点时的光合速率，即Ａ点时叶绿体产生Ｏ２ 的速 率比Ｂ点小，Ｂ正确；与Ｂ点相比，Ｄ点的光照强度大，光反应产生 的ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ多，暗反应还原Ｃ３ 的速率快，Ｃ３ 的消耗量增 加，Ｃ正确；Ｃ点时，甲、乙两植物的净光合速率相同，但由于呼吸 速率不同，所以甲、乙两植物的实际光合速率不同，Ｄ错误。 变式训练１：Ｄ　 图甲中，光照强度为８ ｋｌｘ时，氧气释放量大 于０，说明净光合量大于０，细胞的光合作用速率大于呼吸作用速 率，Ａ错误；图乙中，限制Ｅ、Ｆ点叶片光合作用速率的主要环境因 素为光照强度，Ｇ点达到光饱和点，光照强度不再是限制因素，Ｂ 错误；图乙中，Ｆ点为光补偿点，增大ＣＯ２ 浓度，光合作用可能会 增大，曲线与横轴交点将左移，Ｃ错误；图甲中，光照强度为１２ ｋｌｘ 时，单位时间内叶肉细胞吸收了８个单位的ＣＯ２，因光照强度为０ 时呼吸作用产生了４个单位的ＣＯ２，则光照强度为１２ ｋｌｘ时，一共 固定了８ ＋ ４ ＝ １２个单位的ＣＯ２，Ｄ正确。 例２：Ｂ　 一次施肥太多，会导致土壤溶液浓度过高，导致细胞 失水，即烧苗现象，Ａ正确；储存种子需要在低温、干燥、低氧的环 境中，Ｂ错误；“正其行，通其风”，保证空气流通，能为植物提供更 多的ＣＯ２提高光合作用效率，Ｃ正确；“轮作”，即交替种植不同的 作物，可以利用不同作物根系对矿质营养元素吸收的差异性，避 免土壤肥力下降，Ｄ正确。 变式训练２：（１）叶绿素含量　 光合速率　 呼吸速率　 低于５ ｋｌｘ光合曲线的斜率　 （２）蔗糖　 叶　 （３）下降　 Ａ 解析：（１）从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株 的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和点在下 降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和 点。光补偿点也在降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速 率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于                                                                          ０ —０３５— 的积累效果。低于５ ｋｌｘ光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合 速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光合速率 提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率高。 （２）植物的光合产物主要是以有机物（蔗糖）形式储存并提供 给各个器官。结合表中数据看出，较长（４小时）遮阴处理下，整株 植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例 上看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。 （３）与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的 下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对 花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。 考点三　 光合作用与细胞呼吸的关系 必备知识·夯实基础 知识巩固 １．（１）ＡＴＰ　 Ｃ５ 　 Ｃ３ 　 （２）光反应　 叶绿体基质　 细胞质基质　 线粒体内膜　 （３）①Ｃ３Ｈ４Ｏ３（丙酮酸）　 ②有氧呼吸Ⅲ 　 ③有 氧呼吸Ⅰ、Ⅱ ２． ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ　 有机物　 ＡＴＰ ３．（１）①ＣＯ２ 　 Ｏ２ 　 Ａ　 ②释放量　 吸收量　 积累量　 Ｃ′Ｃ　 ③净 光合速率　 呼吸速率　 ＡＤ　 （２）总光合量　 呼吸量　 净光合 量　 ０　 Ｂ　 （３）净光合速率　 呼吸速率　 总光合速率　 ２ （４）＝ 　 ＞ 思维辨析 （１）× 　 （２）√　 （３）√ 延伸探究 １．在有氧呼吸第二阶段Ｈ２１８Ｏ与丙酮酸反应会生成Ｃ１８Ｏ２，所以周 围空气中的ＣＯ２中会出现１８Ｏ。 ２．叶绿体：在叶绿体类囊体薄膜上消耗Ｈ２Ｏ，在叶绿体基质中产 生Ｈ２Ｏ； 线粒体：在线粒体基质中（第二阶段）消耗Ｈ２Ｏ，在线粒体内膜 上（第三阶段）产生Ｈ２Ｏ。 剖析难点·考点突破 精准命题 　 　 例１：Ｄ　 分析题图可知，２代表线粒体内膜，发生有氧呼吸第 三阶段的反应，３代表线粒体基质，发生有氧呼吸第二阶段的反 应，有氧呼吸第三阶段产生的能量远远多于有氧呼吸第二阶段， 即２处释放的能量远远多于３处，Ａ正确；叶绿体是光合作用的场 所，光反应阶段光能转变为ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ中活跃的化学能，在暗 反应阶段ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ中活跃的化学能转化为有机物中稳定的 化学能，Ｂ正确；分析题图可知，物质Ａ是丙酮酸，其在线粒体基 质中和水在酶的催化下生成［Ｈ］和ＣＯ２，产生少量的能量，Ｃ正 确；分析题图可知，ａ表示叶肉细胞向细胞外释放ＣＯ２，ｂ表示叶肉 细胞从细胞外吸收ＣＯ２，ｅ表示叶肉细胞向细胞外释放Ｏ２，ｆ表示 叶肉细胞从细胞外吸收Ｏ２，ａ、ｂ、ｅ、ｆ的量均为０时，番茄叶肉细胞 的光合速率等于呼吸速率，此时对应的光照强度为番茄叶肉细胞 的光补偿点，但番茄植株的根尖等细胞进行呼吸作用而不进行光 合作用，故番茄植株的光合速率小于呼吸速率，即此时对应的光 照强度不是番茄植株的光补偿点，Ｄ错误。 变式训练１：Ｂ　 光合作用的光反应阶段产生ＡＴＰ，光反应的 条件是光照，场所是叶绿体，有氧呼吸的三个阶段都能合成ＡＴＰ， 有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，Ａ正确；光合作用过程中 光能转变为化学能，细胞呼吸过程中有机物中的化学能大部分以 热能形式散失，少部分转变为ＡＴＰ中活跃的化学能，Ｂ错误；用 Ｈ２ １８Ｏ培养小球藻，在叶绿体中进行光合作用，进行水的光解形成 氧气和ＮＡＤＰＨ，则最先检测到含有放射性的产物是氧气；Ｈ２１８ Ｏ 可参与有氧呼吸的第二阶段，在ＣＯ２中可检测到被标记的１８ Ｏ，再 通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，Ｃ正确；夏 季连续阴天，光照强度减弱，光合作用合成的有机物减少，夏季的 气温较高，细胞呼吸作用较强，细胞呼吸分解的有机物较多，不利 于植物生长，所以大棚中白天适当增加光照，提高光合作用强度， 夜晚适当降低温度，降低细胞呼吸强度从而增加净光合作用强 度，可提高作物产量，Ｄ正确。 例２：Ｄ　 该实验的自变量是温度，而温度会影响呼吸作用强 度，Ａ错误；图示只能说明净光合速率的最适宜温度出现在３３ ℃ 左右，而呼吸速率的情况不清楚，因此无法判断真光合速率的最 适温度，Ｂ错误；据图分析，１５ ℃时此植物的净光合速率大于０，说 明其可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此产生ＡＴＰ的过程有 光合作用和呼吸作用，Ｃ错误；曲线下降是因为实际光合速率与呼 吸速率之间的差值变小，可能因为呼吸速率增加更多，Ｄ正确。 变式训练２：（１）ＣＯ２浓度　 光照强度　 （２）右　 （３）甲　 随 着时间的延长，环境中ＣＯ２浓度不断下降，在低ＣＯ２ 浓度下，植物 甲的净光合速率可能小于０，无法正常生长　 （４）大于　 ｂ ＋ ｃ － ｄ 解析：（１）由题干可知，图中结果是在一定光照下测得的。据 图可知ＣＯ２ 浓度为ｑ时，甲植物光合速率未到达饱和，所以限制 植物甲光合速率的环境因素是ＣＯ２ 浓度；乙植物光合速率达到饱 和，所以此时限制植物乙光合速率的环境因素是光照强度。 （２）若图中曲线是在光合作用的最适温度下测得，提高环境 温度，植物甲的光合速率会下降，呼吸速率会增大，只有在更高的 ＣＯ２ 浓度下，植物甲的光合速率才能与呼吸速率相等，ｑ点将 右移。 （４）当ＣＯ２浓度为０时，纵坐标所示数值表示呼吸速率，当 ＣＯ２浓度大于０时，纵坐标所示数值表示净光合速率，而净光合速 率＝总光合速率－呼吸速率。据此分析可知：当ＣＯ２浓度为ｒ时， 植物甲、植物乙的净光合速率均等于ｂ，但植物甲的呼吸速率（ｄ） 大于植物乙的呼吸速率（ｃ），所以植物甲的总光合速率大于植物 乙的总光合速率。当ＣＯ２浓度为ｑ时，植物甲的净光合速率为０， 植物乙的净光合速率为ｂ，此时植物乙与植物甲固定的ＣＯ２量（总 光合速率）的差值＝ ｂ ＋ ｃ － ｄ。 素养提升·强化思维 情境试题　 规范作答 　 　 （１）Ｏ２、ＮＡＤＰＨ、ＡＴＰ　 （２）低于　 该路线没有呼吸作用消耗 糖类　 （３）直接人工合成淀粉，不受环境的限制（或节约耕地和淡 水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响；或提高人类粮食安 全水平，促进碳中和的生物经济发展等） 真题再现 １． Ａ　 措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物 开花的关系，④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关 系，Ａ正确；措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼 吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是提高能量利 用率，促进光合作用，Ｂ错误；措施②春化处理是为了促进花芽 形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，Ｃ错误；措施① ③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处 理，目的是促进或抑制植物开花，Ｄ错误。故选Ａ。 ２． Ｄ　 高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，Ａ 正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减 少，Ｂ正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，Ｃ 正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ减 少，Ｄ错误。故选Ｄ。 ３． Ｃ　 叶肉细胞内ＬＨＣ蛋白激酶活性下降，ＬＨＣⅡ与ＰＳⅡ分离减 少，ＰＳＩⅡ光复合体对光能的捕获增强，Ａ正确；Ｍｇ２ ＋是叶绿素 的组成成分，其含量减少会导致ＰＳⅡ光复合体上的叶绿素含量 减少，导致对光能的捕获减弱，Ｂ正确；弱光下ＬＨＣⅡ与ＰＳⅡ结 合，增强对光能的捕获，Ｃ错误；ＰＳⅡ光复合体能吸收光能，并分 解水，水的光解产生Ｈ ＋、电子和Ｏ２，Ｄ正确。故选Ｃ。 ４． Ｄ　 初期容器内ＣＯ２浓度较大，光合作用速率强于呼吸作用速 率，植物吸收ＣＯ２释放Ｏ２，使密闭容器内的ＣＯ２浓度下降，Ｏ２浓 度上升，Ａ错误；根据分析由于密闭容器中，在适宜且恒定的温 度和光照条件下，容器内的ＣＯ２浓度下降，所以说明植物光合作 用速率大于呼吸作用速率，但由于ＣＯ２含量逐渐降低，从而使植 物光合速率逐渐降低，直到光合作用速率与呼吸作用速率相 等，容器中气体趋于稳定，Ｂ错误；初期光合速率大于呼吸速率， 之后光合速率等于呼吸速率，Ｃ错误，Ｄ正确。 ５． Ｂ　 本实验是探究适宜温度下ＣＯ２对光合作用的影响，自变量 为ＣＯ２浓度（ＮａＨＣＯ３溶液浓度），温度和光照为无关变量，Ａ错 误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆 片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放 氧气的速率，Ｂ正确；四组实验中，０． ５％ ＮａＨＣＯ３溶液中叶圆片 上浮需要的时间最长，光合速率最低，Ｃ错误；若在４ ℃条件下 进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降 低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，Ｄ错误。 ６． Ｄ　 由图ａ可知，ｔ１较多的叶绿体分布在光照下，ｔ２ 较少的叶绿 体分布在光照下，由此可推断，ｔ２ 比ｔ１ 具有更高的光饱和点，ｔ                                                                          １ —１３５— 比ｔ２具有更低的光补偿点，Ａ、Ｂ正确；通过题干信息可知，三者 的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率 的高低与叶绿素的含量无关，而是和叶绿体的位置及分布有 关，Ｃ正确；三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强 度的增加而变大，但是超过光饱和点，再增大光照强度三者光 合速率的差异不再变化，Ｄ错误。 ７．（１）光合　 脂肪酸　 （２）长时间光照促进叶绿体产生ＮＡＤＨ， Ｍ酶活性降低，ｐＭＤＨ酶催化Ｂ酸转化为Ａ酸　 （３）②④①③ 　 （４）叶绿体产生的Ａ酸通过载体蛋白运输到线粒体，线粒体 代谢产生的Ｂ酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从而维持Ａ 酸—Ｂ酸的稳态与平衡 解析：（１）叶绿体通过光合作用将ＣＯ２转化为糖。由于Ｍ基因 编码叶绿体中催化脂肪酸合成的Ｍ酶。可推测叶绿体也可以 合成脂肪的组分脂肪酸。 （２）据图可知，Ｍ基因突变为ｍ后，植株在长时间光照条件下出 现细胞凋亡的原因是：长时间光照促进叶绿体产生ＮＡＤＨ，Ｍ酶 活性降低，ｐＭＤＨ酶催化Ｂ酸转化为Ａ酸，Ａ酸转运到线粒体， 最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。 （３）为探究Ｍ基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员②以诱 变剂处理突变体ｍ，④筛选不表现细胞凋亡（不出现叶片黄 斑），但仍保留ｍ基因的突变株（叶绿体中脂肪酸含量减低），通 过分析细胞中各种物质含量变化①确定相应蛋白的细胞定位 和功能，进而③鉴定相关基因，正确顺序为②④①③。 （４）结合题意和图文，叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体 行使正常功能非常重要，叶绿体和线粒体协调配合，维持细胞 的稳态与平衡：叶绿体产生的Ａ酸通过载体蛋白运输到线粒 体，线粒体代谢产生的Ｂ酸，又通过载体蛋白返回到叶绿体，从 而维持Ａ酸—Ｂ酸的稳态与平衡。 ８．（１）光、Ｈ蛋白　 ＣＯ２浓度、温度　 （２）不能　 突变体ＰＳⅡ系统 光损伤小但不能修复，野生型光ＰＳⅡ系统损伤大但能修复　 （３）少　 突变体ＮＰＱ高，ＰＳⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复， 但是ＰＳⅡ活性高，光反应产物多 解析：（１）据题意拟南芥的野生型和Ｈ基因缺失突变体为材料 进行了相关实验，实验中强光照射时对野生型和突变体光照的 强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、Ｈ蛋白；影响光 合作用强度的主要环境因素有ＣＯ２浓度、温度、水分等。 （２）据图分析，强光照射下突变体的ＮＰＱ ／相对值比野生型的 ＮＰＱ ／相对值高，能减少强光对ＰＳⅡ复合体造成损伤。但是野 生型含有Ｈ蛋白，能对损伤后的ＰＳⅡ进行修复，故不能确定强 光照射下突变体与野生型的ＰＳⅡ活性强弱。 （３）据图分析，强光照射下突变体中ＮＰＱ ／相对值较大，而ＮＰＱ 能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变 体的ＮＰＱ强度大，能够减少强光对ＰＳⅡ的损伤且减少作用大 于野生型Ｈ蛋白的修复作用，这样导致突变体的ＰＳⅡ活性高， 能为暗反应提供较多的ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ促进暗反应进行，因此 突变体的暗反应强度高于野生型。 ９．（１）３ －磷酸甘油醛　 蔗糖　 维管组织　 （２）高于　 高光照条件 下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的ＰＥＰＣ酶对ＣＯ２的亲 和力比水稻的Ｒｕｂｉｓｃｏ酶更高；玉米能通过ＰＥＰＣ酶生成Ｃ４，使 维管束鞘内的ＣＯ２浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　 （３）酶的活性达到最大，对ＣＯ２的利用率不再提高；受到ＡＴＰ以 及ＮＡＤＰＨ等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用 机制有所不同 解析：（１）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然ＣＯ２的固定过 程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文 循环图解，可以看出ＣＯ２固定的直接产物是３ －磷酸甘油酸，然 后直接被还原成３ －磷酸甘油醛。３ －磷酸甘油醛在叶绿体中 被转化成淀粉，在细胞质基质被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距 离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织进 行的。 （２）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的ＣＯ２减少，而 玉米的ＰＥＰＣ酶对ＣＯ２的亲和力比水稻的Ｒｕｂｉｓｃｏ酶更高；玉米 能通过ＰＥＰＣ酶生成Ｃ４，使维管束鞘内的ＣＯ２浓度高于外界环 境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过 维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下， 玉米的光合作用强度高于水稻。 （３）将蓝细菌的ＣＯ２浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了 叶肉细胞内的ＣＯ２浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素 的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可 能是水稻的酶活性达到最大，对ＣＯ２的利用率不再提高，或是受 到ＡＴＰ和ＮＡＤＰＨ等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是 原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 １０．（１）增大　 （２）高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合 作用的影响越小　 （３）实验组的净光合速率均明显小于对照 组　 长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制 效果有差异　 （４）Ａ基因过量表达与表达量下降时，乙植物的 净光合速率相同 解析：（１）限制光饱和点的环境因素有温度、ＣＯ２浓度，图１中， 在高浓度Ｏ３处理期间，当光照强度增大到一定程度时，净光合 速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境中的ＣＯ２ 浓度，甲、乙植物的光饱和点会增大。 （２）据图可见，用某一高浓度Ｏ３连续处理甲植物不同时间，与 图３相比，图２中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较 小，表明高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的 影响越小。 （３）据图３可见，Ｏ３处理７５天后，曲线３净光合速率小于曲线 １、曲线４净光合速率小于曲线２，即甲、乙两种植物的实验组 的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的Ｏ３对 植物光合作用产生明显抑制；曲线４净光合速率比曲线３下降 更大，即长时间高浓度Ｏ３对乙植物的影响大于甲植物，表明长 时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有 差异。 （４）实验发现，处理７５天后甲、乙植物中的基因Ａ表达量都下 降，为确定Ａ基因功能与植物对Ｏ３耐受力的关系，自变量是Ａ 基因功能，因此可以使乙植物中Ａ基因过量表达，并用高浓度 Ｏ３处理７５天，比较Ａ基因过量表达与表达量下降时的净光合 速率，若两种条件下乙植物的净光合速率相同，则说明Ａ基因 的功能与乙植物对Ｏ３耐受力无关。 １１．（１）高　 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素　 （２）糖类等有机 物　 （３）光照条件　 Ａ组　 遮阴比例　 探究能提高作物产量 的具体的最适遮阴比例是多少 解析：（１）分析题图ｂ结果可知，培养１０天后，Ａ组叶绿素含量 为４． ２ ｍｇ·ｄｍ －２，Ｃ组叶绿素含量为４． ７ ｍｇ·ｄｍ －２，原因可能 是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。 （２）比较图ｂ中Ｂ１叶绿素含量为５． ３ ｍｇ·ｄｍ －２，Ｂ２组的叶绿 素含量为３． ９ ｍｇ·ｄｍ －２，Ａ组叶绿素含量为４． ２ ｍｇ·ｄｍ －２；Ｂ１ 净光合速率为２０． ５ μｍｏｌ ＣＯ２·ｍ －２·ｓ － １，Ｂ２组的净光合速率 为７． ０ μｍｏｌ ＣＯ２·ｍ－２·ｓ －１，Ａ组净光合速率为１１． ８ μｍｏｌ ＣＯ２· ｍ－２·ｓ －１，可推测Ｂ组的玉米植株叶绿素平均含量为（５． ３ ＋ ３． ９）／ ２ ＝ ４． ６ ｍｇ·ｄｍ －２，净光合速率为（２０． ５ ＋ ７． ０）／ ２ ＝ １３． ７５ μｍｏｌ ＣＯ２·ｍ －２·ｓ － １，两项数据Ｂ组均高于Ａ组，推测 Ｂ组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。 （３）分析题意可知，该实验目的是探究Ｂ组条件下是否提高作 物产量。该实验自变量为玉米遮阴比例，因变量为作物产量， 可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原 则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜，故实验设计如 下：实验材料：选择前期光照条件一致、生长状态相似的某玉 米品种幼苗９０株。实验方法：按图ａ所示条件，分为Ａ、Ｂ、Ｃ 三组培养玉米幼苗，每组３０株；其中以Ａ组为对照，并保证除 遮阴比例外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的 籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析 讨论：如果Ｂ组遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探 究能提高作物产量的具体的最适遮阴比例是多少。 １２．（１）蓝紫色　 （２）五碳化合物供应不足　 ＣＯ２供应不足　 强光 照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增 强　 （３）减弱　 促进光反应关键蛋白的合成 解析：（１）苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素ａ、叶绿素ｂ、 叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最大，故 色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝 卜素，主要吸收蓝紫光。 （２）影响光合作用的外界因素有光照强度、ＣＯ２的含量、                                                                          温度 —２３５— 等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量 等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一 定速率后不再增加，可能的原因有五碳化合物供应不足、ＣＯ２ 供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短 时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强。 （３）据图分析，与甲组相比，乙组加入ＢＲ后光合作用强度较 高，说明加入ＢＲ后光抑制减弱；乙组用ＢＲ处理，丙组用ＢＲ 和试剂Ｌ处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试 剂Ｌ可抑制光反应关键蛋白的合成，说明ＢＲ可能是通过促进 光反应关键蛋白的合成发挥作用的。 １３．（１）基质　 光照停止，产生的ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ减少，暗反应Ｃ５ 和 ＣＯ２结合减少，Ｃ５与Ｏ２结合增加，产生的ＣＯ２增多　 （２）低　 喷施ＳｏＢＳ溶液后，光合作用固定的ＣＯ２ 增加，光呼吸（及呼吸 作用）释放的ＣＯ２减少，即叶片的ＣＯ２ 吸收量增加、释放量减 少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等　 （３）１００ ～ ３００ 解析：（１）光合作用过程中ＣＯ２ 与Ｃ５ 结合发生在叶绿体基质 中，根据光呼吸的概念，叶肉细胞中Ｏ２与ＣＯ２竞争性结合Ｃ５， 所以光呼吸中Ｃ５与Ｏ２结合的反应应该发生在叶绿体基质中。 正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片中光反应停 止，产生的ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ减少，使暗反应减弱，暗反应中ＣＯ２与 Ｃ５结合减弱，则Ｃ５与Ｏ２结合增加，ＣＯ２释放量增加。 （２）据表可知，与未喷施ＳｏＢＳ溶液相比，喷施１００ ｍｇ ／ Ｌ ＳｏＢＳ 溶液的水稻叶片光合作用强度增大即光合作用固定的ＣＯ２ 增 加，而光呼吸强度减小即光呼吸释放的ＣＯ２ 减少，再结合题干 中ＳｏＢＳ溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计，所以喷施 ＳｏＢＳ溶液后，叶片的ＣＯ２ 吸收量增加、释放量减少。因此，在 更低的光照强度下，叶片光合作用吸收的ＣＯ２ 量和光呼吸与 细胞呼吸释放的ＣＯ２量相等。 （３）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，因此当光合作用 强度与光呼吸强度差值最大时，最有利于农作物增产。结合 表中数据可知，当喷施ＳｏＢＳ溶液浓度为２００ ｍｇ ／ Ｌ时，光合作 用强度与光呼吸强度差值最大，因此利于增产的最适喷施浓 度应介于１００ ～ ３００ ｍｇ ／ Ｌ之间。 １４．（１）细胞质基质　 （２）无氧呼吸　 （３）光能　 （４）Ｏ２、ＮＡＤＰＨ　 （５）Ｈ２Ｏ、ＣＯ２ 解析：（１）（２）由反应产物乙醇、ＣＯ２ 可知，该反应为无氧呼吸， 反应场所为细胞质基质。 （３）光合作用的光反应中光能转化成活跃的化学能，储存在 ＡＴＰ中。 （４）光合作用的光反应产物为Ｏ２和ＮＡＤＰＨ。 （５）线粒体内进行有氧呼吸的第二阶段产物为ＣＯ２，第三阶段 产物为Ｈ２Ｏ。 练案［１０］ Ａ组 １． Ｃ　 ＡＢ段光照强度不断减弱，光合作用速率下降，ＣＯ２ 吸收量 下降，ＤＥ段由于温度太高，植物细胞气孔关闭，导致ＣＯ２ 吸收 量下降，Ａ正确；ＢＣ段细胞只进行呼吸作用，细胞内产生ＣＯ２的 场所可能只有线粒体基质，Ｂ正确；１８：００时，该植物既不吸收 ＣＯ２也不释放ＣＯ２，此时植物体的光合作用速率等于呼吸作用 速率，但该植物叶肉细胞内光合作用速率大于呼吸作用速率，Ｃ 错误；ＣＤ段随光照强度增加，植物光合作用速率也在不断增 加，故ＣＤ段影响该植物叶肉细胞光合作用的主要因素是光照 强度，Ｄ正确。故选Ｃ。 ２． Ｃ　 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；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；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；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。 ３． Ｃ　 暗反应过程中二氧化碳的固定是二氧化碳和五碳化合物结 合形成两分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定 二氧化碳后的产物，Ａ错误；二氧化碳浓度降低时，二氧化碳的 固定减弱，五碳化合物消耗减少，Ｃ５增加，Ｃ３ 的生成减少，Ｃ３ 的 还原减慢，ＮＡＤＰＨ消耗减少，ＮＡＤＰＨ积累增多，则叶肉细胞中 的ＮＡＤＰ ＋ ／ ＮＡＤＰＨ下降，Ｂ错误；光反应产生的ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ 参与Ｃ３的还原，促进五碳化合物的形成，Ｃ正确；五碳化合物和 三碳化合物间的转化需要光反应的产物ＮＡＤＰＨ和ＡＴＰ的参 与，不是光能的直接驱动，Ｄ错误。故选Ｃ。 ４． Ｃ　 本实验探究的是不同浓度的ＩＡＡ对烟草幼苗净光合速率的 影响，其他无关变量应保持相同且适宜，Ａ正确；若突然降低 ＣＯ２浓度，短时间内ＣＯ２ 的固定量减少，Ｃ３ 生成减少而还原正 常进行，Ｃ５的消耗减少生成正常进行，导致烟草幼苗叶肉细胞 中Ｃ５ ／ Ｃ３的比值上升，Ｂ正确；由实验结果可知，ＩＡＡ促进烟草 幼苗净光合速率增大的最适浓度在１０ ｎｍｏｌ ／ Ｌ左右，Ｃ错误；由 实验结果可知，添加不同浓度的ＩＡＡ均使烟草幼苗的叶绿素含 量增加，说明ＩＡＡ可通过促进叶绿素的合成来提高烟草幼苗的 净光合速率，Ｄ正确。故选Ｃ。 ５．（１）ＣＯ２释放（或产生）　 温度　 （２）叶绿体　 光合作用速率大 于细胞呼吸速率　 （３）气孔部分关闭，ＣＯ２ 供应不足，导致光合 作用速率下降　 ＣＯ２的吸收速率虽然在下降，但吸收速率仍大 于零，导致大棚内ＣＯ２含量下降　 （４）Ｎ点低于Ｍ点，大棚中的 ＣＯ２含量减少，减少的ＣＯ２被番茄植株细胞用来合成有机物 解析：（１）曲线２为大棚内番茄植株ＣＯ２吸收速率，可代表净光 合速率，Ｏ ～ ａ时段（只进行呼吸作用）内温度较低，与呼吸作用 有关的酶的活性降低，导致单位时间内番茄植株细胞呼吸释放 （或产生）的ＣＯ２量在减少。 （２）ｃ点时，番茄植株ＣＯ２ 吸收速率为零，即净光合速率（＝总 光合速率－呼吸速率）为零，此时番茄植株的总光合速率等于 其呼吸速率，番茄植株叶肉细胞中能产生ＮＡＤＰＨ的细胞器是 叶绿体；综合考虑大棚内的所有生物，ｅ点时，净光合速率大于 零，此时番茄植株的总光合作用速率大于其呼吸作用速率。 （３）ｄ ～ ｅ时段，气温升高，植株蒸腾作用旺盛，使部分气孔关闭， ＣＯ２供应不足，导致光合作用速率下降，故曲线２在下降；ＣＯ２ 的吸收速率虽然在下降，但其吸收速率仍大于零（净光合速率 仍大于零），导致大棚内ＣＯ２含量下降，故曲线１也在下降。 （４）曲线１为大棚内ＣＯ２ 含量的变化，２４小时后大棚内的ＣＯ２ 含量比开始时减少，即Ｎ点低于Ｍ点，大棚中的ＣＯ２含量减少， 减少的ＣＯ２被番茄植株细胞用来合成有机物，说明植株有有机 物的积累，有机物总量有所增加。 ６．（１）能量　 渗透　 （２）光合色素主要吸收红光和蓝紫光　 红光 蓝光＝ ３２　 叶绿素和氮的含量最高，光合作用最强 （３）光合速率最大且增加值最高　 升高温度　 减少环境污染， 实现能量多级利用和物质循环再生 解析：（１）植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光 合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸 收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离 子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因 渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。 （２）分析图乙可知，与ＣＫ组相比，Ａ、Ｂ、Ｃ组的干重都较高。结 合题意可知，ＣＫ组使用的是白光照射，而Ａ、Ｂ、Ｃ组使用的是红 光和蓝光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故Ａ、Ｂ、Ｃ组吸收 的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物 干重更高。由图乙可知，当光质配比为Ｂ组（红光蓝光＝ ３２）时，植物的干重最高；结合图甲可知，Ｂ组植物叶绿素和氮 含量都比Ａ组（红光蓝光＝ １２）、Ｃ组（红光蓝光＝ ２１） 高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即Ｂ组植物的光 合作用速率大于Ａ组（红光蓝光＝ １２）、Ｃ组（红光蓝光 ＝ ２１）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生 菜产量的增加。 （３）由图可知，在２５ ℃时，提高ＣＯ２浓度时光合速率增幅最高， 因此，在２５ ℃时，提高ＣＯ２ 浓度对提高生菜光合速率的效果最 佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高 ＣＯ２浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使 光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减 少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。 Ｂ组 １． Ｄ　 分析题图可知，当ＣＯ２浓度一定时，光合速率会随着温度的 升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温 度的继续升高而减小，Ａ正确；分析题图可知，当ＣＯ２ 浓度为 ２００ μＬ·Ｌ －１时，最适温度为２５ ℃左右；当ＣＯ２浓度为３７０ μＬ·Ｌ                                                                          －１ —３３５—