第二单元 第8课时 光合作用的影响因素及应用（教师用书word）-【步步高】2024年高考生物大一轮复习讲义（浙科版 浙桂第二版）

第8课时　光合作用的影响因素及应用 课标要求　活动：探究不同环境因素对光合作用的影响。 考点一　环境因素对光合速率的影响 1．真正(总)光合速率、表观(净)光合速率和细胞呼吸速率的辨析 (1)根据概念辨析 ①细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。 ②表观(净)光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。 ③真正(总)光合速率：是指植物在光照条件下，从外界环境中吸收的CO2的量，加上细胞呼吸释放的CO2的量，即植物实际同化的CO2的量，又称总光合速率，净光合速率小于真正光合速率，即真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。 (2)根据关键词判定(单位时间、单位叶面积内的量) 检测指标 细胞呼吸速率 净光合速率 真正光合速率 CO2 释放量(黑暗) 吸收量(植物)、减少量(环境) 利用量、固定量、消耗量 O2 吸收量(黑暗)、消耗量(黑暗) 释放量(植物)、增加量(环境) 产生量、生成量、制造量、合成量 葡萄糖 消耗量(黑暗) 积累量、增加量 产生量、生成量、制造量、合成量 (3)通过细胞器气体交换量辨析 (4)通过坐标图辨析 ①A点时，只进行细胞呼吸；绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。 ②AB段随着光强度的增强，光合作用强度也增强，但仍小于细胞呼吸强度；B点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度，即光补偿点。 ③BC段随着光强度的增强，光合作用强度增强；C点对应的光强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为表观(净)光合速率。 ④真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率。 用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下： a．光合作用产生的O2量＝实测的O2释放量＋细胞呼吸消耗的O2量。 b．光合作用固定的CO2量＝实测的CO2吸收量＋细胞呼吸释放的CO2量。 c．光合作用产生的葡萄糖量＝葡萄糖的积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗的葡萄糖量。 2．影响光合作用的外部因素分析 (1)单因子变量的影响 思考　水分和N、P、K等是如何影响光合作用的？ 提示　水分影响气孔的开闭，N、P、K等矿质元素超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫，同时N、Mg等矿质元素也是合成叶绿素、酶的原料。 (2)多因子对光合速率的影响 1．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　) A．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等 B．光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多 C．温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D．其他条件不变，光强度适当增强时，两曲线的交点将向左下方移动 答案　A 解析　分析题意与图像可知，图中的虚线代表表观光合作用，实线代表细胞呼吸。在光照下，光合作用制造的有机物总量(真正光合作用量)＝细胞呼吸消耗的有机物量(呼吸量)＋有机物的净积累量(表观光合作用量)，即某温度下图中实线所对应的量加上虚线所对应的量就是真正光合作用量。光照相同时间，在25 ℃条件下植物积累的有机物的量最多，B错误；由图可知，温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量仍在增加，只是表观光合速率开始下降，C错误；两曲线的交点表示某温度时，有机物的净积累量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等，当其他条件不变，光强度适当增强时，表观光合作用量增大，两曲线的交点将向右上方移动，D错误。 2．(2023·杭州高三联考)将玉米的PEPC酶基因与PPDK酶基因导入水稻后，在某一温度下测得光强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响如图1；在光照为1 000 lx下测得温度对光合速率的影响如图2。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．PEPC酶基因与PPDK酶基因不影响水稻的呼吸强度 B．用温度25 ℃重复图1相关实验，a点向右上方移动 C．两类水稻积累有机物的最适温度相同 D．转双基因水稻更适合栽种在强光照环境中 答案 　B 解析 　根据图1可知，两种水稻的起点相同，说明呼吸速率相同，即PEPC酶基因与PPDK酶基因不会影响水稻的呼吸强度，A正确；结合两图可知，图1是在30 ℃时做的实验，用温度25 ℃重复图1相关实验，则净光合速率减小，a点向左下移动，B错误；由图2曲线可知，两类水稻积累有机物的最适温度相同，大约都是35 ℃，C正确；图2中温度相同时，转双基因水稻光合速率强，更适合栽种在强光照环境中，D正确。 归纳提升　三类曲线的相关分析 考点二　活动：探究环境因素对光合作用的影响 实验拓展　(1)设置温度作为自变量：用上述装置探究温度对光合速率的影响，可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中控制自变量——温度。 (2)设置CO2浓度作为自变量：用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响，可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCO3溶液来控制自变量——CO2浓度。 3．(2023·嘉兴高三期末)取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，平均分成四组，各置于相同的密闭装置内，在其他条件相同且适宜的情况下，分别置于四种不同的温度条件下(t1<t2<t3<t4)。测得光照相同时间后各装置内O2的增加值及黑暗条件下各装置内O2的消耗值，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．在实验温度范围内，呼吸作用强度随着温度的升高而升高 B．在四种温度条件下，植物在t3温度时光合作用生成的O2总量最多 C．t4温度下，将装置置于光下8 h后，再置于黑暗中8 h后装置内O2总量不变 D．光下叶肉细胞中O2浓度最高的场所是叶绿体的类囊体膜 答案　B 解析　黑暗中O2的消耗值代表呼吸作用强度，图中呼吸作用强度随着温度的升高而升高，A正确；光合作用生成O2总量＝光下O2增加值(净光合速率)＋黑暗中O2消耗值，t3温度时光合作用O2生成量约为12.5＋8＝20.5(mg/h)，t4温度时O2生成量为12＋12＝24(mg/h)，B错误；t4温度下，光下O2增加值＝黑暗中O2消耗值，故该温度下将装置置于光下8 h后，再置于黑暗中8 h后装置内O2总量不变，C正确；O2在类囊体膜产生，光下此处O2浓度最高，D正确。 4．图甲为某校生物兴趣小组探究光强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图，图乙为所测得的实验结果。请据图回答下列问题： (1)图甲中NaHCO3溶液的作用是___________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)请写出控制本实验自变量的一种方法：___________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)为了防止无关变量对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，请问对照装置如何设置？ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)实验测得，当用40 W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动，这是因为此时_______________________________________________________________________________ ________________________。 (5)图甲所示装置无法测得A点数据，除非将其中的NaHCO3溶液换为__________溶液，且将装置放在__________环境中。 答案　(1)维持密封瓶内CO2量的稳定　(2)用不同功率的灯泡(或改变灯与广口瓶的距离)　(3)将装置中的茉莉花换成等量的死花，其他设置与装置甲一样　(4)光合速率等于呼吸速率　(5)NaOH　黑暗(或遮光) 解析　(2)实验的自变量是光强度，可以用不同功率的电灯泡或改变相同功率的电灯泡与实验装置之间的距离来控制光强度的变化。(3)该实验通过液滴移动的距离表示光合作用强度，由于气压变化等物理因素也可以导致液滴移动，因此为了消除物理因素对实验结果的干扰，可以将装置中的茉莉花换成等量的死花，其他设置与装置甲一样，以纠正无关变量对实验结果的影响。(4)用40 W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动，说明光合作用产生的氧气与需氧呼吸吸收的氧气相等，即光合作用强度与细胞呼吸强度相等。(5)光照条件下既进行光合作用，也进行细胞呼吸，测得的数值是净光合作用量，为了测得真正光合作用强度，需要将其中的NaHCO3溶液换为NaOH溶液，且将装置放在黑暗或遮光条件下测出细胞呼吸强度，用测得的净光合作用强度＋细胞呼吸强度才是植物真正光合作用强度。 考点三　光合作用与细胞呼吸的综合应用 1．光合作用与细胞呼吸的区别与联系 2．光合作用与细胞呼吸在物质、能量上的联系 (1)物质联系 ①C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2 ②O：H2OO2H2O ③H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O (2)能量联系 3．光合作用与需氧呼吸中供氢体(NADH、NADPH)、ATP来源与去路 5．如图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列叙述错误的是(　　) A．若植物缺镁，则首先会受到显著影响的是③ B．②的进行与⑤⑥密切相关 C．蓝细菌中④发生在叶绿体基质中 D．若叶肉细胞③中O2的产生量小于⑥中O2的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少 答案　C 解析　镁是合成叶绿素的重要成分，光反应阶段需要叶绿素吸收光能，若植物缺镁，则叶绿素的合成受到影响，首先会受到显著影响的生理过程是③光反应过程，A正确；②是植物细胞通过主动转运吸收无机盐离子的过程，需要消耗能量，故与⑤⑥过程密切相关，B正确；蓝细菌是原核生物，没有叶绿体，C错误；若图中③光反应过程O2的产生量小于⑥需氧呼吸过程O2的吸收量，则表观(净)光合作用量小于0，该植物体内有机物的量将减少，D正确。 6．(2023·丽水高三一模)甲图表示某植物的部分细胞结构和相关代谢情况，a～f代表O2或CO2；乙图表示20 ℃时光照强度对该植物光合作用的影响(以测定的CO2吸收量与CO2释放量为指标)。请据图回答下列问题： (1)甲图叶绿体中的ADP从________________向______________上移动。 (2)乙图C点时，细胞内产生ATP的场所有______________________________。 (3)甲图中，a～f中可以代表氧气的是______________________________________________。 (4)乙图中，当把E点的光强度提高到D点的光强度时，短期内三碳酸的含量会____________，五碳糖的含量会________。(填“增加”或“减少”) (5)乙图D点时，该植物总光合速率是呼吸速率的______倍，若该植物长期处于B点的状态，该植物体内有机物含量将________(填“增加”或“减少”)。 答案　(1)叶绿体基质　类囊体膜　(2)叶绿体、线粒体、细胞溶胶　(3)a、c、f　(4)减少　增加　(5)5　减少 解析　(1)光合作用光反应阶段合成ATP，场所在类囊体膜，运输到叶绿体基质，在碳反应阶段分解为ADP和Pi，ADP和Pi又从叶绿体基质向类囊体膜移动。(2)乙图C点时，细胞内既进行细胞呼吸又进行光合作用，能产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞溶胶。(3)在甲图中，叶绿体进行光合作用消耗二氧化碳，产生氧气，线粒体进行需氧呼吸消耗氧气，产生二氧化碳，所以a、c、f代表氧气，b、d、e代表二氧化碳。(4)乙图中，当把E点的光强度提高到D点的光强度时，光反应阶段加快，产生的ATP和NADPH增加，三碳酸的还原速率加快，短期内三碳酸的含量会减少，同时CO2的固定不变，短期内五碳糖的含量会增加。(5)乙图中D点时，净光合速率为6.0 mg/h，呼吸速率为1.5 mg/h，总光合速率为7.5 mg/h，此时该植物总光合速率是呼吸速率的5倍。图中B点状态为呼吸速率大于光合速率，消耗的有机物比产生的有机物多，有机物积累量为负值，长期处于B点的状态，该植物体内有机物含量将减少。 1．(2020·浙江7月选考，25)将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是(　　) A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率 B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大 C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中b～c段对应的关系相似 D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中a～b段对应的关系相似 答案　A 解析　测得的植物叶片的光合速率表示表观光合速率，叶绿体光合作用消耗的二氧化碳可代表叶绿体真正光合速率，A正确；叶绿体是光合作用的主要场所，其结构被破坏，会使光合速率降低，故与无破碎叶绿体的光合速率相比，存在破碎叶绿体的光合速率偏小，B错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，光合速率一直处于较低水平，叶片内蔗糖合成较少，无法达到b点水平，故叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中a～b段对应的关系相似，C错误；当植物处于开花期时，叶片合成的蔗糖大量向花朵运输，若此时人为摘除花朵，叶片合成的蔗糖会在叶片处积累，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中b～c段对应的关系相似，D错误。 2．(2021·浙江6月选考，23)渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HCO形式提供，山梨醇为渗透压调节剂，0.33 mol·L－1时叶绿体处于等渗状态。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，光合速率大小相似 B．渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大 C．低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降 D．破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低 答案　A 解析　由图可知，与等渗相比，低渗对完整叶绿体 ATP合成影响不大，但放氧率较低，放氧率可以代表光合速率，故说明低渗条件下光合速率较低，A错误；由图乙可知，渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大，B正确；由图甲可知，低渗条件下，即使叶绿体完整率没有明显降低的范围内，叶绿体放氧率仍明显降低，即光反应速率下降，影响了碳反应，即卡尔文循环效率下降，C正确；由图甲可以看出，低渗条件下叶绿体完整率越低，放氧率也越低，D正确。 3．(2021·浙江6月选考，27)不同光强度下，无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响如图甲；16 h光照，8 h黑暗条件下，无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响如图乙。回答下列问题： (1)叶片细胞中，无机磷主要贮存于________，还存在于细胞溶胶、线粒体和叶绿体等结构，光合作用过程中，磷酸基团是光反应产物________________的组分，也是卡尔文循环产生并可运至叶绿体外的化合物__________________的成分。 (2)图甲的O～A段表明无机磷不是光合作用中__________过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下，与高磷相比，低磷条件的蔗糖和淀粉含量分别是____________；不论高磷、低磷，24 h内淀粉含量的变化是_________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)实验可用光电比色法测定淀粉含量，其依据是_____________________________________ ____________________。为确定叶片光合产物的去向，可采用__________法。 答案　(1)液泡　ATP和NADPH　三碳糖(或三碳糖磷酸)　(2)光反应　较低、较高　光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少　(3)淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含量在一定范围内成正比　同位素示踪 解析　(2)根据图甲高磷和低磷曲线，O～A段重合，可分析出此阶段无机磷不会限制光合作用。由图乙可知，光照下，与高磷相比，低磷条件的蔗糖和淀粉含量分别是较低、较高；不论高磷、低磷，24 h内淀粉含量的变化是光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少。 4．(2022·浙江6月选考，27)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 /( mg CO2·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强度。光合曲线指光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________，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的__________；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低______________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中__________________________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__________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至____________中。 (3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均__________。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.<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。 答案　(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度下就能达到净光合大于0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变高。(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。 5．(2022·浙江1月选考，27)不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理(30 s/次)，实验结果如图2，图中“蓝光＋绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光＋绿光＋蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。 回答下列问题： (1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用________方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中____________________的还原。 (2)据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是___________________ _______________________________________________________________________________。 气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被________光逆转。由图1、图2可知蓝光也可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞的光合产物增多，也可以促进K＋、Cl－的吸收等，最终导致保卫细胞____________________，细胞吸水，气孔开放。 (3)生产上选用____________LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的__________或______________、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。 答案　(1)层析　三碳酸　(2)光合速率大，消耗的二氧化碳多　蓝　溶质浓度升高 (3)不同颜色　光强度　光照时间 6．(2021·浙江1月选考，27)现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。 回答下列问题： (1)实验中可用95%酒精溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的______________，计算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较________，以适应低光强环境。由乙图分析可知，在________条件下温度对光合速率的影响更显著。 (2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种________反应。光反应的产物有________________和O2。 (3)图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率________________________，理由是________________________________________________________________________。 (4)绿藻在20 ℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30 μmol·g－1·h－1，则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成________μmol的三碳酸。 答案　(1)光密度值　高　高光强　(2)吸能　ATP、NADPH　(3)小　绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率　(4)360 解析　(2)在光反应中，叶绿素a参与吸收、传递和转化光能的过程，故光反应是一种吸能反应，光反应的产物有ATP、NADPH和O2。(4)由图乙可知，绿藻在20 ℃、高光强条件下的放氧速率为150 μmol·g－1·h－1，此条件下其细胞呼吸的耗氧速率为30 μmol·g－1·h－1，则绿藻的真正光合速率为180 μmol·g－1·h－1。在光合作用中，氧气的产生速率等于二氧化碳的消耗速率，且1个二氧化碳分子与1个五碳糖结合，形成1个六碳分子，这个六碳分子分解成2个三碳酸，故在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗180 μmol CO2，生成360 μmol的三碳酸。 课时精练 一、选择题 1．如图表示真核细胞中两种生物膜结构及其上所发生的部分生理过程，a、b、c、d代表膜上的成分。下列叙述错误的是(　　) A．两种生物膜均具有能量转换功能，与此功能有关的膜蛋白是b、d B．图甲所示生物膜是线粒体内膜，a是具有催化功能的膜蛋白 C．图乙所示生物膜是类囊体膜，c是分布着光合色素的膜蛋白 D．两种生物膜都能增大相关细胞器的膜面积 答案　A 解析　图甲所示过程为需氧呼吸的电子传递链，对应的生物膜为线粒体内膜；图乙所示过程为光合作用的光反应，对应的生物膜为类囊体膜，膜上有色素分布。两种生物膜均具有能量转换功能，与此功能有关的膜蛋白包括a、b、c、d。 2．百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．图中B物质可能是葡萄糖 B．线粒体和细胞溶胶均能产生CO2 C．PEP、五碳糖均能与CO2结合 D．夜间细胞液pH可能会下降 答案　A 解析　在需氧呼吸过程中，进入线粒体的是丙酮酸，而不是葡萄糖；由题图可知，CO2与PEP、五碳糖结合分别形成OAA和PGA；液泡内的液体称为细胞液，夜间时苹果酸进入细胞液中，使细胞液pH下降。 3．(2023·金华高三模拟)为了研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下相关实验：将长势相同的该植物幼苗均分成若干组，分别置于不同温度下(其他条件相同且适宜)，暗处理1 h，再光照1 h，测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法错误的是(　　) A．32 ℃时植物的光合速率大于呼吸速率 B．24小时恒温26 ℃条件下，当光照时间超过4小时，该植物幼苗能正常生长 C．该植物进行光合作用时，当光强度突然增加，三碳酸的量减少 D．将该植物放在H218O的水中培养，光照一段时间后可以在体内发现(CH218O) 答案　B 解析　32 ℃时，暗处理1 h后的重量变化是－4 mg，说明呼吸速率是4 mg/h，光照1 h后与暗处理前的变化是0 mg，说明此条件下光合速率是8 mg/h，光合速率大于呼吸速率，A正确；据图中信息可知，26 ℃条件下呼吸速率是1 mg/h，光合速率是3＋1＋1＝5 mg/h，设在光强度适宜且恒定、一昼夜恒温26 ℃条件下，至少需要光照x小时以上，该番茄幼苗才能正常生长，则有5x－1×24＝0，可求出x＝4.8 h，B错误；当光强度突然增加时，光反应增强，产生的ATP和NADPH增多，从而促进三碳酸的还原，但是二氧化碳固定形成的三碳酸的过程不受影响，故当光强度突然增加时，三碳酸的量减少，C正确；将该植物放在H218O的水中培养，H218O先通过需氧呼吸第二阶段进入C18O2，然后再通过光合作用碳反应进入到有机物(CH218O)中，D正确。 4．如图表示在适宜温度和CO2浓度下的大棚中，光强度对某植物光合作用的影响。下列有关说法正确的是(　　) A．光强度在d点时，光反应最强，细胞中的ATP大量积累 B．b点时叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度 C．植物细胞呼吸产生的CO2总量＝S2＋S4 D．大棚用红色或蓝紫色薄膜对提高棚内植物的产量最有效 答案　B 解析　光合作用光反应产生的ATP供碳反应利用，在一个恒定条件下，ATP量处于一个动态平衡，不会大量积累，A错误；图示为光强度对植物光合作用的影响，由图可知，b点时植物既不吸收二氧化碳也不释放二氧化碳，即植物绿色部分的总光合作用强度与整个植物(包括根等不见光的部位)的呼吸作用强度相等，所以叶肉细胞的光合作用强度大于其呼吸作用强度，B正确；光强度的变化不影响细胞呼吸强度，因此细胞呼吸释放的二氧化碳一直与光强度为零时植物释放的二氧化碳量相等，由图可知，植物细胞呼吸释放的二氧化碳为S1＋S2＋S4，C错误；植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光，但也吸收其他光；用红色或蓝紫色薄膜会减少其他光的透过率，减少植物的产量，所以应选用无色透明薄膜，D错误。 5．如图表示某植物在不同温度条件下(适宜的光照和CO2浓度)的净光合速率和呼吸速率曲线，下列有关说法错误的是(　　) A．甲代表净光合速率，乙代表呼吸速率 B．据图可知，最有利于植物生长的温度为30 ℃ C．40 ℃时，光合作用停止，60 ℃时，呼吸作用停止 D．该植物与呼吸作用有关酶的最适温度高于与光合作用有关酶的最适温度 答案　C 解析　30 ℃时，净光合速率最大，最有利于植物生长，B正确；40 ℃时，光合速率等于呼吸速率，超过55 ℃后两曲线重合，光合作用停止，60 ℃时，呼吸作用停止，C错误；与光合作用有关的酶对温度较敏感，故呼吸作用有关酶的最适温度较高，D正确。 6．科研人员以番茄为实验材料，研究按一定比例组合的红光和蓝光对番茄幼苗光合作用的影响，实验结果如下表。下列分析不合理的是(　　) 组别 叶绿素含量 /(mg·g－1) 类胡萝卜素含量 /(mg·g－1) 气孔导度/(mmol·m－2·s－1) 胞间CO2浓度/(μmol·mol－1) 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 白光 2.03 0.22 164.67 276.67 5.30 红光 2.73 0.29 142.38 359.67 4.26 蓝光 1.73 0.17 222.00 326.67 7.28 红蓝组合光(红∶蓝＝1∶1) 2.47 0.25 263.33 268.00 7.71 红蓝组合光(红∶蓝＝3∶1) 2.82 0.32 280.00 224.67 9.95 注：气孔导度是指气孔的开放程度。 A．不同光质会影响光合色素含量，进而影响光反应过程 B．红蓝组合光下叶肉细胞对CO2的利用率高于单一蓝光 C．红光组的净光合速率较低主要受限于碳反应速率 D．在温室中使用白光比单独使用红光或蓝光均更有利于植株生长 答案　D 解析　光合色素在光反应阶段能够吸收、传递、转换光能，因此根据表格数据可知，不同光质会影响光合色素含量，进而影响光反应过程，A正确；单一蓝光时胞间CO2浓度为326.67 μmol·mol－1，而红蓝组合光的胞间CO2浓度均低于蓝光，且气孔导度较高，即红蓝组合光下叶肉细胞对CO2的利用率高于单一蓝光，B正确；红光组的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均较高，但是气孔导度最低，因此净光合速率较低主要受限于碳反应速率，C正确；根据表格数据可知，蓝光条件下净光合速率比白光和红光下都高，因此单独使用蓝光比白光更有利于植物生长，D错误。 7．研究人员研究了摩西球囊霉(Gm)对铜胁迫下白术幼苗光合特性的影响，部分结果如图(Pn表示光合速率，Gs表示气孔导度)。下列分析合理的是(　　) A．铜胁迫下，接种Gm不能使白术幼苗光合速率完全恢复正常水平 B．铜胁迫下，Gm促进光合作用的机理之一是促使气孔导度增大 C．实验过程中，光强度、CO2浓度等无关变量只需保持相同即可 D．若研究膜脂质的分解产物丙二醛(MDA)的含量，则可能铜离子400组的MDA比200组的要低 答案　B 解析　仅铜胁迫下，光合速率明显降低，但在铜离子相对浓度为200时，接种Gm，光合速率与没有铜胁迫时基本相等，可见，在低浓度铜胁迫下，接种Gm能使白术幼苗光合速率完全恢复正常水平；图中显示，接种Gm后光合速率Pn的变化趋势与Gs的变化趋势相似，由推理可知，Gm可能通过促使气孔导度增大来促进光合作用；本实验中光强度、CO2浓度等属于无关变量，但无关变量对实验的过程也存在至关重要的影响，它们不仅需要在各组之间平衡或相等，还需要保证不影响正常的生理代谢，因此需要“相同且适宜”；MDA为膜脂质的分解产物，铜胁迫可能破坏类囊体膜导致光合速率下降，综合推理，铜离子浓度高，胁迫作用强，产生的MDA多。 8．(2023·湖州高三测试)为了证明光照条件下类囊体膜上才能产生ATP和NADPH，且CO2转化为光合产物的过程不需要光，某兴趣小组用高速离心法破坏叶绿体膜，得到类囊体膜和叶绿体基质的混合提取物。将该提取物在不含CO2的条件下光照一段时间后，再用离心法去掉类囊体膜，接着在黑暗条件下，往叶绿体基质中加入14CO2，结果在其中检测到含14C的光合产物。你认为在以上实验的基础上还应增设一组实验为(　　) A．有类囊体膜的叶绿体基质，无光照，加入14CO2，检测光合产物，再加入ATP、NADPH，再次检测光合产物 B．有类囊体膜的叶绿体基质，有光照，加入14CO2，检测光合产物，再加入ATP、NADPH，再次检测光合产物 C．无类囊体膜的叶绿体基质，有光照，加入14CO2，检测光合产物，再加入ATP、NADPH，再次检测光合产物 D．无类囊体膜的叶绿体基质，无光照，加入14CO2，检测光合产物，再加入ATP、NADPH，再次检测光合产物 答案　A 解析　题干实验能证明光照条件下类囊体膜能产生ATP和NADPH，黑暗条件下CO2可转化为光合产物，但不能证明黑暗条件下是否产生ATP和NADPH，故需要增设一组实验：有类囊体膜的叶绿体基质，无光照，加入14CO2，检测光合产物，再加入ATP、NADPH，再次检测光合产物，A符合题意。 9．图甲表示O2浓度对某种蔬菜产生CO2的影响，图乙表示当其他条件均适宜时，该种蔬菜在不同温度和不同光强度条件下的光合速率变化情况。下列叙述正确的是(　　) A．图甲中影响a点位置高低的主要环境因素是温度 B．图甲中b点所代表的含义与图乙曲线与横坐标相交点的含义相同 C．图乙中若降低CO2浓度，则P点向右下方移动 D．图乙中与15 ℃相比，在25 ℃条件下该植物的光强度较高，导致光合速率较大 答案　A 解析　图甲中b点所代表呼吸作用最弱，图乙中曲线与横坐标的交点表示呼吸速率与光合速率相等，B错误；图乙中若降低CO2浓度，则P点向左下移动，C错误；图乙中与15 ℃相比，在25 ℃条件下该植物的酶活性较高，导致光合速率较大，D错误。 10．农业生产上往往会根据具体情况采用单作或间作的种植方式。单作是指在同一块田地上种植一种作物；间作是指在同一块田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物。将桑树和大豆分别单作或间作，测得两种植物的光合速率如图所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响 B．与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大 C．间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率 D．大豆植株开始积累有机物时的最低光强度单作大于间作 答案　D 解析　间作时桑树呼吸强度变大，大豆呼吸强度变小，A错误；与单作相比，间作时桑树光合作用的光饱和点增大，而大豆光合作用的光饱和点减小，B错误；大豆在光强度达到两条曲线相交之前时，间作的光合速率比单作高，C错误；大豆单作时的光补偿点大于间作时的，所以大豆植株开始积累有机物时的最低光强度单作大于间作，D正确。 11．为研究高温对不同植物光合速率的影响，研究者将甲、乙、丙三种植物从25 ℃环境移入40 ℃环境中培养，测得相关数据如图所示。下列结论正确的是(　　) A．40 ℃环境下三种植物的光合速率均下降 B．与处理前相比，甲植物光反应速率加快，CO2吸收速率几乎不变 C．处理后，丙植物光合作用时吸收CO2的速率最慢 D．与乙植物相比，丙植物光合速率降低的原因主要是光反应受到了限制 答案　D 解析　据题图可知，甲植物40 ℃环境下的光合速率上升，A错误；与处理前相比，甲植物光合速率上升，甲植物CO2吸收速率应增大，B错误；由于图中纵坐标表示的是处理后占处理前的比例，故无法比较处理后实际的CO2吸收速率，C错误；由于与乙植物相比，丙植物的气孔导度减少较少，而光能捕获效率减少较多，故说明其光反应受到了限制，D正确。 12．如图表示在夏季中某天24 h内(有一段时间乌云遮蔽)，一株水稻叶肉细胞内的五碳糖相对含量的变化趋势。据图分析，下列相关叙述错误的是(　　) A．bc段三碳酸的含量会逐渐下降，碳反应速率会加快 B．cd和fg段五碳糖的变化原因分别是乌云遮蔽和午休 C．导致gh和hi段五碳糖相对含量变化的原因不尽相同 D．通过图中曲线可判断出bi时间段有机物积累量增加 答案　D 解析　bc段表示光照增强，光反应生成的NADPH和ATP增加，三碳酸还原量增加，三碳酸的含量会逐渐下降，碳反应速率会加快，A正确；cd段表示光照减弱，原因是乌云遮蔽，fg段可能是温度太高，气孔关闭，故五碳糖的变化原因不同，B正确；gh段五碳糖相对含量变化的原因可能是温度降低，二氧化碳供应增加，hi段五碳糖相对含量变化的原因是光强度降低，C正确；通过图中曲线无法得到结论，有机物含量不一定增加，D错误。 二、非选择题 13．(2023·衢州高三二模)随着大气臭氧层的不断破坏，到达地球表面的紫外线(UV)辐射也越来越强。研究发现，高辐射量的紫外辐射会对藻类产生各种不同的负面影响。羊栖菜是一种重要的大型经济海藻，为研究太阳紫外辐射对羊栖菜生长和光合作用的影响，设计了如下对照实验：全波段阳光辐射PAR＋UV-A＋UV-B(280～700 nm)，记为PAB组；去除UV-B辐射即PAR＋UV-A(320～700 nm)，记为PA组；以及去除紫外线即光合有效辐射PAR(400～700 nm)，记为P组，实验结果如图所示。回答下列问题： (1)叶绿素a的测定：取藻体0.2 g置于20 mL的甲醇中，加入的甲醇的作用是____________。 (2)羊栖菜在光反应过程中，可将水分解成________________________，故可通过检测____________________________________来测定其光合速率；还可通过在样品中加入____________的NaHCO3溶液，培养一段时间，去除无机碳，干燥后用仪器测量放射量来检测光合速率。 (3)据图分析由P组可知，羊栖菜的光合速率受光合有效辐射强度影响，且_______________ ________________________________。 (4)研究显示羊栖菜对紫外线辐射很敏感，因此在人工养殖时应注意____________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________。 答案　(1)溶解色素　(2)氧气、e－和H＋　单位时间单位面积羊栖菜释放氧气量　同位素14C标记　(3)光合速率与光合有效辐射强度成正比(光合有效辐射强度越强，光合速率越高)　(4)利用合适的装置，减少紫外线辐射对羊栖菜的伤害 解析　(1)甲醇的作用是溶解叶绿素a。(2)植物在光反应过程中可以将水分解为氧气、e－和H＋，故可以通过检测单位时间单位面积羊栖菜释放的氧气量来测定其光合速率；用同位素14C标记NaHCO3溶液，羊栖菜可以利用NaHCO3溶液释放的二氧化碳进行光合作用，因此可以培养羊栖菜一段时间后，去除无机碳，干燥后用仪器测量放射量来检测光合速率。 14．光合作用是生命的发动机，也是地球上生物圈形成与运转的关键环节，更是未来能源的希望。图甲为叶绿体中光合作用部分过程的简化示意图(①和②是可移动载体)；图乙为某实验小组探究影响光合作用环境因素的实验装置。回答下列问题： (1)图甲中所示的生物膜是__________膜，其中含有光合色素的复合物是________(用罗马数字表示)。与图甲中复合物Ⅳ具有相似功能的物质还存在于真核生物的____________膜上。 (2)图甲中e－表示电子，当环境中CO2浓度适度增加时，e－在磷脂双分子层上传递的速度将________(填“增大”或“减小”)。 (3)在适宜的条件下离体培养叶绿体，若向培养液中加入某种物质，该物质阻断复合物Ⅳ对H＋的运输，则ATP的生成速率将________(填“增大”或“减小”)。ATP为碳反应提供_____________________________________________________________________________。 (4)由图乙装置可分析，该实验小组测量光合速率的指标是______________________________ ____________________________________________。若突然增加光源与装置的距离，则短时间内叶绿体中含量会增加的是________(填“三碳酸”或“五碳糖”)。 答案　(1)类囊体　Ⅰ和Ⅲ　线粒体内　(2)增大　(3)减小　能量和磷酸基团　(4)单位时间、单位面积氧气释放量(氧气释放速率)　三碳酸 解析　(1)图甲中吸收光能，进行水的光解，表示光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体膜，因此图甲中所示的生物膜是类囊体膜，光合色素能够吸收和传递光能，因此图中含有光合色素的复合物是Ⅰ和Ⅲ。图甲中复合物Ⅳ能运输H＋，还能催化ATP的形成，该物质还可以分布在线粒体内膜上，将H＋运进线粒体内膜的同时催化ATP合成。(2)环境中CO2浓度适度增加时，碳反应速率加快，会消耗更多光反应产物NADPH和ATP，故图中的电子在磷脂双分子层上传递的速度将加快，以形成更多的NADPH和ATP。(3)由图甲可知，复合物Ⅳ对H＋的运输促成了ATP的合成，若此过程被阻断，ATP生成速率将会下降。ATP水解为碳反应提供了能量和磷酸基团。(4)图乙为某实验小组探究影响光合作用环境因素的实验装置，可用单位时间、单位面积氧气释放量(氧气释放速率)来表示表观光合速率，若默认为不同条件下呼吸速率不变，也可用单位时间、单位面积氧气释放量(氧气释放速率)来比较光合速率的大小；若突然增加光源与装置的距离，则光强度减弱，光反应产生的ATP和NADPH减少，碳反应还原三碳酸的速率减小，短时间内CO2固定速率不变，因此短时间内叶绿体中三碳酸含量增加，而五碳糖减少。 学科网（北京）股份有限公司 $$