专题2 第2讲 光合作用的拓展及其与细胞呼吸影响因素的分析应用 课下 专题检测·习题讲评(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考生物二轮复习专题增分方略(Ⅱ)

习题讲评课Ⅰ　选择小题夯基提速练 (本卷第1~7题每题4分,8~10题每题6分,满分46分) 一、单项选择题 1.(2024·渭南二模)当植物的光合速率大于呼吸速率时,植物积累有机物,从而能正常生长。下列有关植物光合作用和呼吸作用的叙述,错误的是 (　　) A.某植物叶片的净光合速率>0时,该植株的有机物可能会减少 B.光合作用光反应产生的ATP可为植物吸收矿质元素提供能量 C.玉米胚乳细胞进行无氧呼吸时只在第一阶段产生少量的能量 D.呼吸作用和光合作用产生的气体中的氧元素都可能来自反应物水中的氧 解析:选B　真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,而某植物叶片的净光合速率>0时,整个植株的呼吸速率可能大于光合速率,有机物消耗大于有机物合成,故会出现有机物减少的情况,A正确。光合作用光反应阶段产生的ATP不用于植物吸收矿质元素,B错误。玉米胚乳细胞进行无氧呼吸时只在第一阶段产生少量能量,第二阶段不能产生能量,C正确。呼吸作用产生的气体为二氧化碳,二氧化碳中的氧元素来自反应物水和丙酮酸中的氧(有氧呼吸第二阶段);光合作用产生的气体为氧气,氧气中的氧元素来自反应物水中的氧(光合作用的光反应阶段),D正确。 2.香草是一种草本植物,如图表示香草光合作用的主要过程(图中a~g为物质,①~⑥为反应过程)。下列相关叙述正确的是 (　　) A.b可在香草的细胞质基质和线粒体中被消耗 B.a是光合色素,能溶于无水乙醇等有机溶剂中,故用无水乙醇来分离色素 C.光反应阶段将光能转化为活跃的化学能储存在d、f中 D.当外界g含量突然升高时,在短时间内C3的含量升高 解析:选D　b是O2,可在香草的线粒体中被消耗,A错误;a是光合色素,能溶于无水乙醇等有机溶剂中,可用无水乙醇提取色素,而分离色素需使用层析液,B错误;光反应阶段将光能转化为活跃的化学能储存在c(ATP)、e(NADPH)中,C错误;当外界g(CO2)含量突然升高时,C3合成增多,C3的还原不变,故在短时间内C3的含量升高,D正确。 3.研究发现,玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一样具有卡尔文循环(固定CO2的初产物为C3,简称C3途径)外,还有另一条固定CO2的途径,固定CO2的初产物为C4,简称C4途径,这种植物为C4植物,其固定CO2的途径如图。研究发现,C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍。下列有关叙述错误的是 (　　) A.图中CO2进入叶肉细胞被固定的初产物是草酰乙酸 B.高温条件下,C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭 C.低浓度CO2条件下,C4植物可能比C3植物生长得好 D.苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞 解析:选B　图中CO2进入叶肉细胞后,与磷酸烯醇式丙酮酸结合,生成草酰乙酸,A正确;高温条件下,C4植物部分气孔关闭,胞间CO2浓度降低,其光合效率高的原因是C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco酶,故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用,B错误;低浓度CO2条件下,C4植物能够利用低浓度的CO2进行光合作用,C3植物则不能,因此该条件下C4植物可能比C3植物生长得好,C正确;由题图可知,苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞,D正确。 4.(2024·广州二模)下图中实线部分表示植物叶肉细胞的光合作用和光呼吸等正常的生命活动过程,虚线部分表示科学家通过基因工程所构建的新的光呼吸代谢支路。下列叙述错误的是 (　　) A.酶Rubisco既能催化CO2的固定,又能催化C5与O2反应 B.光呼吸会消耗一部分的C5,从而降低光合作用产物含量 C.新的光呼吸代谢支路,有利于植物积累有机物 D.在农业生产中,可通过给大棚通风的方式,提高农作物的光呼吸 解析:选D　叶肉细胞中Rubisco能催化O2与CO2竞争性结合C5,A正确;光呼吸中O2与C5结合生成C3与C2,C2最终又生成CO2,参与CO2固定的C5减少,导致光合作用产物含量降低,B正确;新的光呼吸代谢支路,将C2转化为叶绿体内的CO2,增大叶绿体中CO2浓度,促进叶绿体中CO2的固定,有利于植物积累有机物,C正确;在农业生产中,给大棚通风可增大大棚中的气体交换速率,增大大棚中的CO2浓度,降低O2浓度,可降低农作物的光呼吸,D错误。 5.都匀毛尖色泽翠绿,外形匀整,条索卷曲,是中国十大名茶之一,具有抗氧化、抗辐射、抗衰老、清热解毒的功效。科研人员为研究干旱胁迫对都匀茶苗光合速率的影响,进行了一系列的实验,结果如下表所示。下列有关叙述错误的是 (　　) 组别 处理 叶绿素含量/ (mg·g-1) O2释放速率/ (μmol·m-2·s-1) 甲 未胁迫 6.68 8.79 乙 轻度胁迫 4.63 3.01 丙 中度胁迫 2.27 -0.27 丁 重度胁迫 1.63 -0.87 A.都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关 B.乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关 C.中度胁迫和重度胁迫下茶苗光合速率小于零 D.实验表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量来影响光合速率的 解析:选C　由题意可知,都匀毛尖色泽翠绿,具有抗氧化的功效,可见都匀毛尖色泽翠绿与叶绿素未被氧化有关,A正确;由题表可知,与对照组相比,随着干旱胁迫程度的增加,叶绿素含量逐渐下降,O2释放速率逐渐减慢,因此乙组O2释放速率减慢与叶绿素含量减少有关,B正确;中度胁迫和重度胁迫下茶苗的叶绿素含量低,光合速率小于呼吸速率,但不为零,C错误;由题表可知,与对照组相比,随着干旱胁迫程度的增加叶绿素含量逐渐下降,O2释放速率逐渐减慢,即净光合速率减慢,表明干旱胁迫是通过影响叶绿素的含量来影响光合速率的,D正确。 6.(2024·聊城模拟)强光胁迫会导致大豆出现光抑制现象。接近光饱和点的强光会导致大豆的光系统Ⅱ(PSⅡ)出现可逆失活,失活状态的PSⅡ加强了能量耗散,以避免受到进一步破坏。该过程中起重要作用的是参与构成PSⅡ的D1蛋白。强光下D1即开始降解,其净损失率与PSⅡ单位时间接受的光量子数呈正相关。编码D1的基因psbA定位于叶绿体基因组,科研人员尝试将蓝细菌psbA导入大豆细胞核(纯合品系R),结果发现在强光下D1的降解率并没有下降,但光饱和点提高了。下列说法错误的是 (　　) A.强光下D1的降解速率可超过其补充速率 B.PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中 C.品系R的核psbA表达产物应定位于叶绿体基质 D.强光下部分气孔关闭时,可能导致短时间内C5的含量增加,阻碍暗反应的进行 解析:选C　强光下D1的降解速率可超过其补充速率,导致PSⅡ单位时间接受的光量子数减少,A正确;PSⅡ等吸收的光能一部分储存在ATP、NADPH中,一部分以热能的形式散失,B正确;由题干信息可知,D1蛋白参与构成PSⅡ,PSⅡ是进行光反应的系统,因此编码D1的基因psbA表达产物应定位于叶绿体类囊体薄膜(基粒)上,C错误;强光下部分气孔关闭时,CO2吸收减少,CO2的固定减慢,短时间内C3的还原不变,C5的含量会积累,阻碍暗反应的进行,D正确。 7.(2024·保定模拟)下图表示某实验小组对影响小麦和玉米光合速率的因素的研究结果。CO2补偿点是植物净光合速率等于0时的外界CO2浓度,CO2饱和点是植物光合速率最大时的外界最小CO2浓度。下列相关说法正确的是 (　　) A.图1所示实验的自变量为光照强度,温度是无关变量 B.光照强度为P时,小麦和玉米的CO2固定速率相等 C.相比于玉米,小麦能够较好地适应较低浓度的CO2环境 D.一般情况下,玉米的CO2补偿点和CO2饱和点均低于小麦的 解析:选D　图1所示实验的自变量为光照强度以及植物种类,温度是无关变量,A错误;根据图1,光照强度为P时,小麦和玉米的CO2吸收速率相等,但根据曲线与纵轴交点分析,二者呼吸速率不同,故CO2固定速率不相等,B错误;根据图2,胞间CO2浓度较低时,玉米有更大的光合速率,故相比于小麦,玉米能够较好地适应较低浓度的CO2环境,C错误;根据图2,玉米的CO2补偿点(净光合速率为0时的CO2浓度)和CO2饱和点(光合速率最大时的最小CO2浓度)均低于小麦的,D正确。 二、不定项选择题 8.(2024·德州三模)植物叶肉细胞既能进行光合作用也能进行呼吸作用,两代谢过程中存在多种物质的转化,如水的分解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。某叶片有机物量为M,先黑暗处理两小时,叶片重量的变化量为2;再光照两小时叶片重量变为M+4(光强恒定)。下列相关叙述正确的是 (　　) A.若给该叶片提供O,四小时后有机物中也能检测出18O B.该光照强度下,此叶片每天至少光照12小时,叶片有机物的量才不会减少 C.光合作用和呼吸作用过程中产生的NADPH和NADH都储存了活跃的化学能 D.CO2的产生和CO2的消耗都在生物膜上进行 解析:选AC　给植物提供O,其参与有氧呼吸第二阶段可生成C18O2,C18O2参与光合作用,可在有机物中检测出18O,A正确;某叶片有机物量为M,先黑暗处理两小时,叶片重量的变化量为2,再光照两小时叶片重量变为M+4(光强恒定),则说明每小时呼吸值为2÷2=1,净光合速率为[M+4-(M-2)]÷2=3,则一天呼吸消耗1×24=24,24÷3=8小时,故该光照强度下,此叶片每天至少光照8小时,叶片有机物的量才不会减少,B错误;光合作用产生的NADPH和呼吸作用产生的NADH都储存了活跃的化学能,C正确;CO2的产生在线粒体基质,CO2的消耗在叶绿体基质,都不在生物膜上进行,D错误。 9.某兴趣小组测得小麦种子在萌发前后CO2的吸收速率如图所示,下列叙述错误的是 (　　) A.种子萌发前随时间推移有机物的消耗量逐渐增大 B.小麦种子萌发前产生CO2的场所是线粒体基质 C.与花生种子相比较,小麦种子萌发时O2消耗量/CO2释放量的值高 D.种子萌发后第6天,小麦的净光合速率为15 mL CO2·g-1·h-1 解析:选BC　种子萌发前只能进行呼吸作用消耗有机物,且据图可知随时间推移CO2的释放速率逐渐增大,故随着时间的推移有机物的消耗量逐渐增大,A正确;小麦种子萌发前进行无氧呼吸时,产生CO2的场所是细胞质基质,进行有氧呼吸时,CO2在有氧呼吸的第二阶段产生,场所是线粒体基质,B错误;花生种子含有的脂肪较多,代谢时消耗的O2更多,所以与花生种子相比较,小麦种子萌发时O2消耗量/CO2释放量的值低,C错误;光照下CO2的吸收速率=净光合速率,据题图可知,种子萌发后第6天,小麦的净光合速率为15 mL·g-1·h-1,D正确。 10.光照条件下,叶肉细胞中的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(见表),SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。下列叙述正确的是 (　　) SoBS浓度/(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 光合作用强度/ (μmol CO2·m-2·s-1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7 光呼吸强度/ (μmol CO2·m-2·s-1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3 A.光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的基质中 B.研究发现水稻光呼吸缺陷型不能在正常大气CO2浓度条件下存活,只有在高CO2浓度条件才能存活,说明在正常大气CO2浓度条件下,光呼吸是不可缺少的生理活动 C.为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,应在100~300 mg/L而不是0~200 mg/L再设置有一定浓度梯度的一系列实验组进一步进行实验 D.与未喷施SoBS溶液相比,喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片的光补偿点高 解析:选ABC　C5位于叶绿体基质中,则O2与C5结合发生在叶绿体基质中,A正确;研究发现水稻光呼吸缺陷型不能在正常大气CO2浓度条件下存活,只有在高CO2浓度条件才能存活,这说明了在正常大气CO2浓度条件下,光呼吸是不可缺少的生理活动,B正确;为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度,据题表可知,应在表中光合作用强度-光呼吸强度的最大值的两侧浓度之间,即应在100~300 mg/L再设置有一定浓度梯度的一系列实验组进一步进行实验,C正确;叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度即为光补偿点,与对照相比,喷施100 mg/L SoBS溶液后,光合作用固定的CO2增加,光呼吸释放的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,D错误。 习题讲评课Ⅱ　基准考法大题保分练 (本卷共4题,满分60分) 1.(13分)(2024·保定三模)棉花是我国重要的经济作物,适宜在光照充足的条件下生长。某科研小组为了解棉花品种A、B的光合特性,在其开花期进行了一系列实验,结果如图所示。已知,在暗反应过程中,RuBP羧化酶是催化CO2固定的关键酶。回答下列问题: (1)由图甲可知,棉花品种　　　　更适合在强光下生长,结合图乙、图丙分析其原因是　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)叶绿素位于　　　　　　　,其吸收的光能可转化并储存在　　　　　　　　中,这部分能量可用于暗反应中　　　　(填生理过程)。  (3)在暗反应过程中,RuBP羧化酶发挥作用的场所是　　　　　　　,当环境中O2浓度大于CO2浓度时,RuBP羧化酶又会催化C5和O2反应生成C3和C2进行光呼吸,而淀粉酶只能催化淀粉分解,说明RuBP羧化酶的专一性比淀粉酶　　　　(填“强”“弱”或“相同”),CO2/O2的值　　　　(填“越大”或“越小”),越有利于光呼吸的发生。  解析:(1)根据图甲可知,在较强的光照强度下,品种A比品种B的净光合速率更高,积累的有机物更多,据此可推测,棉花品种A在强光照的环境中种植能产生更高的经济价值,结合图乙、图丙分析其原因是品种A叶绿素含量和RuBP羧化酶活性均高于品种B,在强光下净光合速率更高。 (2)叶绿素位于(叶绿体)类囊体薄膜,其吸收的光能可转化并储存在ATP、NADPH中,这部分能量可用于暗反应中C3的还原。 (3)RuBP羧化酶可催化CO2的固定,其发挥作用的场所是叶绿体基质。根据题意当环境中O2浓度大于CO2浓度时,RuBP羧化酶又会催化C5和O2反应生成C3和C2进行光呼吸,而淀粉酶只能催化淀粉分解,说明RuBP羧化酶的专一性比淀粉酶弱,CO2/O2的值越小,越有利于光呼吸的发生。 答案:(1)A　品种A叶绿素含量和RuBP羧化酶活性均高于品种B,在强光下净光合速率更高 (2)(叶绿体)类囊体薄膜　ATP、NADPH　C3的还原　(3)叶绿体基质　弱　越小 2.(14分)(2024·衡水模拟)海水稻是指能在盐(碱)浓度0.3%以上的盐碱地生长,且单产可达300 kg/亩以上的一类水稻品种。海水稻比其他普通水稻具有更强的抗涝、抗盐碱、抗倒伏、抗病虫等能力。科研人员进行室内盆栽实验,测定了海水稻、普通水稻生长至抽穗期(作物积累有机物的关键生长期)的相关代谢指标,结果如图所示。请回答下列问题: (1)随着抽穗天数的增加,海水稻叶片细胞间CO2 浓度在升高,若气孔导度不变,说明叶肉细胞的暗反应速率在　　　　。  (2)与海水稻相比,普通水稻单株种子干重会降低16%,假设海水稻与普通水稻呼吸速率相等,结合图示信息推测,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  其他条件不改变的情况下,增加普通水稻环境中的CO2 浓度,　　　　(填“一定”或“不一定”)能提高普通水稻单株种子干重,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)若抽穗35天后,海水稻的净光合速率降为0,此时其叶肉细胞的光合速率　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。  解析:(1)随着抽穗天数的增加,海水稻叶片细胞间CO2浓度在升高,若气孔导度不变,则吸收的CO2不变,说明叶肉细胞暗反应利用的CO2减少,暗反应速率在降低。 (2)抽穗后,由于普通水稻叶绿素含量较少,光反应弱,进一步导致暗反应也弱,但其呼吸速率与海水稻相同,所以积累的有机物少,与海水稻相比,普通水稻单株种子干重会降低。抽穗后,普通水稻胞间CO2浓度较高,光合速率低,说明CO2不是限制光合作用的主要因素,即使增加环境中的CO2浓度,种子的干重也不一定增加。 (3)由于植株中大多数种类的细胞只进行呼吸作用,所以海水稻的净光合速率降为0时,其叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。 答案:(1)降低　(2)抽穗后,由于普通水稻叶绿素含量较少,光反应弱,进一步导致暗反应也弱,但其呼吸速率与海水稻相同,所以积累的有机物少　不一定　抽穗后,普通水稻胞间CO2浓度较高,光合速率低,说明CO2不是限制光合作用的主要因素,即使增加环境中的CO2浓度,种子的干重也不一定增加　(3)大于 3.(17分)(2024·鞍山模拟)小球藻具有CO2浓缩机制(CCM),可利用细胞膜上的HC蛋白(ictB)将海水中的HC转运进细胞,在碳酸酐酶(CA)作用下HC和H+反应生成CO2,使细胞内的CO2浓度远高于海水。为研究不同光照强度和CO2浓度对CCM的影响,科研人员将培养在海水中的小球藻分别置于低光低CO2(LL)、低光高CO2(LH)、高光低CO2(HL)、高光高CO2(HH)四种条件下培养,四组小球藻均处于最适温度。测定结果如下图所示。 (1)通过测定色素提取液在　　　　(填“红光”“蓝紫光”或“红光和蓝紫光”)下的吸光率,可计算小球藻中叶绿素的含量。  (2)据图1可知,影响海水中小球藻生长的主要因素是　　　　　　。随着培养时间的延长,培养液pH达到稳定时的pH称为pH补偿点。据图2结果可知,HL组的pH补偿点　　　　(填“最高”或“最低”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)为研究光合作用中碳原子的转移路径,科学家曾经进行如下实验:向小球藻悬浮液中通入14CO2,用14CO2同化处理不同的时间→用沸腾的酒精处理→蒸发浓缩→双向纸层析(第一次层析后,将滤纸旋转90°进行第二次层析的方法)→放射自显影。结果如下: ①据图3(点样处位于图中滤纸左下角)可知,CO2被固定生成的第一种产物是　　　　,光反应产生的　　　　　　　　为该产物最终还原成糖类提供能量。14CO2同化5 s的结果显示,PEPA、PGA和磷酸糖在　　　　(填“垂直”或“水平”)方向层析时溶解度差异显著。  ②本实验是通过控制　　　　　　来探究CO2中碳原子的转移路径。  解析:(1)植物叶绿体中含叶绿素和类胡萝卜素,叶绿素吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素吸收蓝紫光,为排除类胡萝卜素的干扰,因此通过测定色素提取液在红光下的吸光率,可计算小球藻中叶绿素的含量。 (2)分析图1的曲线结果发现高光低CO2(HL)、高光高CO2(HH)这两组的小球藻细胞密度明显高于低光低CO2(LL)、低光高CO2(LH)两组,这说明光照强度相较于CO2浓度来说对小球藻的生长影响更大。因为HL置于低CO2条件下,该组细胞外CA活性最高,H+和HC反应生成CO2被小球藻利用,导致培养液中H+浓度下降最快,pH最高,因此HL组的pH补偿点最高。 (3)①据图3可知,0.5 s时,只有PGA,因此CO2被固定生成的第一种产物是PGA,ATP和NADPH为该产物还原成糖类提供能量。14CO2同化5 s的结果显示,PEPA、PGA和磷酸糖在水平方向上扩散的距离无明显差异,但在垂直方向上扩散的距离有明显差异,因此它们在垂直方向层析时溶解度差异显著。 ②本实验是通过控制反应时间来探究CO2中碳原子的转移路径。 答案:(1)红光　(2)光照强度　最高　HL组置于低CO2条件下,该组细胞外CA活性最高,H+和HC反应生成CO2被小球藻利用,导致培养液中H+浓度下降最快,pH最高　(3)①PGA　ATP和NADPH　垂直　②反应时间 4.(16分)(2024·怀化二模)CO2浓度变化会对植物光合速率产生影响。研究人员选用2个番茄材料,进行CO2浓度对番茄光合速率的影响研究(一个是栽培种,另一个是适应高光强、低温等逆境的野生种)。在光照强度设定为800 μmol·m-2·s-1条件下,CO2浓度分别为设定为300、800、1 300 μL·L-1三个浓度,对呼吸作用和光合作用的速率影响结果如图1 A和图1 B所示,对光补偿点和光饱和点的影响结果如图2 A和图2 B所示(PAR:太阳辐射中被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量称为光合有效辐射;本实验用PAR测定光补偿点和光饱和点来分析光合速率)。回答下列问题。 (1)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应的场所是　　　　　　　　;在暗反应阶段CO2被固定形成C3后,在有关酶的作用下,接受　　　　　　　　释放的能量,随后会被还原。  (2)据图1 A可知,提高CO2的浓度,2个番茄材料中,　　　　　的呼吸速率下降趋势更为显著;图1 B显示,2个番茄材料的光合速率对CO2的响应基本一致,均体现出随CO2浓度升高而　　　　　　　　的现象。  (3)结合图2分析,CO2浓度从300 μL·L-1增至800 μL·L-1时,2个番茄材料光合速率随之提高,出现这种变化的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  在上述CO2浓度增加超过一倍的情况下,光合速率没有倍增的限制因素可能是　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答三点)。  解析:(1)光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,光反应为暗反应提供ATP和NADPH。CO2是光合作用的原料,在暗反应阶段,CO2被固定后形成C3分子,C3接受ATP和NADPH释放的能量,被还原为糖类。 (2)据图1 A可知,提高CO2的浓度,栽培种番茄和野生种番茄的呼吸速率均下降,但栽培种下降趋势更显著。图1 B显示,随着CO2浓度升高,栽培种番茄和野生种番茄的光合速率均是先上升再下降。 (3)随CO2浓度升高,2个番茄材料的光补偿点均降低,光饱和点均升高,可以更充分地利用光能,光合速率提高。当CO2浓度倍增时,光合作用的限制因素可能是光反应为暗反应提供的ATP和NADPH不足;或者暗反应中固定CO2的酶活性低(或数量不足),从而影响CO2的固定;或者C3的还原酶活性低,导致C3还原速率慢,生成C5数量少,影响CO2的固定,进而影响光合速率,也可能是有机物积累导致了光合速率不能倍增。 答案:(1)叶绿体类囊体薄膜　ATP和NADPH (2)栽培种　先上升后下降　(3)随CO2浓度升高,2个番茄材料的光补偿点均降低,光饱和点均升高,可以更充分地利用光能,光合速率提高　NADPH和ATP供应限制、固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等 习题讲评课Ⅲ　创新考法大题增分练 (本卷共4题,满分60分) 1.(14分)(2024·天津模拟)植物的光呼吸是在光下消耗O2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2)。 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2可知,12~14时,　　　　(填“外源”或“内源”)G酶表达量显著升高,推测此时段转基因水稻光呼吸　　　　。  (3)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→　　　　　→因此水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。(填编号所描述的现象)  A.但光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B.但光合产物可以及时运输到籽粒 C.但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 解析:(1)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,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)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,而14时左右温度升高导致植物部分气孔关闭,胞间CO2浓度下降,由此推测外源G酶基因表达除光强影响外,还可能与气孔导度、CO2浓度、温度等因素有关。 ②据图2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。 (3)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。即相关机理为C→A→B。 答案:(1)R酶　暗反应(或CO2的固定) (2)①气孔导度(或CO2浓度或温度)　②内源　增强　(3)C→A→B 2.(15分)(2024·湖北高考)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小,控制CO2进入和水分的散失,影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料,研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r),进行了相关实验,结果如图2所示。 回答下列问题: (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致保卫细胞　　　　(填“吸水”或“失水”),引起气孔关闭,进而使植物光合作用速率　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。  (2)图2中的wt组和r组对比,说明高浓度CO2时rhc1基因产物　　　　(填“促进”或“抑制”)气孔关闭。  (3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是　　　　　　　　　。  (4)根据实验结果判断:编码蛋白甲的基因是　　　　(填“ht1”或“rhc1”)。  解析:(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,其细胞液浓度降低,渗透压下降,从而导致保卫细胞失水,引起气孔关闭;气孔关闭会导致CO2的吸收减少,进而使植物光合作用速率减小。 (2)图2中的wt组和r组对比,高浓度CO2时r组气孔开放度更高,说明无rhc1基因产物气孔开放度会增大,即rhc1基因产物促进气孔关闭。 (3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是脱落酸含量上升,导致气孔关闭,减少水分散失,从而适应短暂干旱环境。 (4)结合图1中蛋白甲、乙、丙的关系可知,在缺失蛋白甲的条件下,植物不能接收到高浓度CO2刺激信号,气孔开放度大,符合r组实验结果,因此推测编码蛋白甲的基因是rhc1;而在缺失蛋白乙的条件下,不能调控蛋白丙,蛋白丙调控气孔关闭,对应h组和h/r组,因此推测编码蛋白乙的基因是ht1。 答案:(1)失水　减小　(2)促进　(3)脱落酸含量上升,导致气孔关闭,减少水分散失,从而适应短暂干旱环境　(4)rhc1 3.(15分)(2024·青岛二模)植物光合作用的光反应依赖光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。PSⅡ复合体含有光合色素,能吸收光能并分解水。研究发现,捕光色素复合体捕获传递的光能超出光系统“使用量”时,会发生光抑制现象。高温胁迫也会导致PSⅡ产生光抑制现象,机理如图所示[活性氧(ROS)氧化性非常强,会破坏细胞组分]。 (1)结合上述信息分析,影响光合速率的外部因素主要有　　　　　　　　。  (2)PSⅡ复合体分解水会产生　　　　　　　　,其中　　　　可用于形成NADPH。  (3)研究发现,高温胁迫导致PSⅡ处的放氧复合体(OEC)及光合电子传递链失活,从而导致光抑制。此外,ROS过量合成,一方面通过　 　　　　　　　　　　　　,另一方面通过　　　　　　　　　　　　,引起PSⅡ光抑制。  (4)当植物处于高温环境中,会通过代谢调节过程,使叶绿素含量降低,引起叶片衰老。该过程的积极意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)影响光合速率的外部因素主要有光照强度、温度。 (2)PSⅡ复合体分解水会产生H+、电子和氧气,其中H+、电子与NADP+在酶的催化作用下可合成NADPH。 (3)由题图可知,高温胁迫会导致活性氧(ROS)过量合成,ROS过量合成能氧化并破坏与PSⅡ相关的细胞组分,引起PSⅡ光抑制;D1蛋白与PSⅡ的电子传递有关,ROS过量合成也会抑制D1蛋白从头合成,这也引起PSⅡ光抑制。 (4)当植物处于高温环境中,会通过代谢调节,降低叶绿素含量,引起叶片衰老,减少叶绿素捕获的光能,减弱植物受到光的伤害。 答案:(1)温度和光照强度　(2)H+、电子和氧气　H+、电子　(3)直接损伤光合组分　抑制D1蛋白的从头合成　(4)减少叶绿素捕获的光能,减弱植物受到光的伤害 4.(16分)(2024·北京石景山模拟)阅读以下材料,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　　　　(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。 解析:(1)分析题图可知: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)分析题图可知: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;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;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,c错误。故选a、b。 (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。 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,黑暗情况下,淀粉分解形成麦芽糖和葡萄糖,进入细胞质基质合成蔗糖,运至其他部位,用于生长。 学科网（北京）股份有限公司 $$