专题二 细胞的代谢（下）（课件PPT）-【正禾一本通】2025年高考生物高三二轮专题复习高效讲义（新教材，不定项版）

高三二轮专题复习高效讲义 生 物 学 1 专题二 PPT下载 http:///xiazai/ 细胞的代谢 2 02 考点3 影响光合作用和细胞呼吸的因素 考向1 环境因素对细胞呼吸和光合作用的影响 考向2 光合作用与细胞呼吸的关系 03 专题创新考查 C3、C4、CAM途径与光呼吸 　 内容索引 课下巩固检测练（四） 04 05 主观大题专项练 细胞代谢类（卷一） 细胞代谢类（卷二） 01 考点2 光合作用和细胞呼吸的原理 考点2·光合作用和细胞呼吸的原理 考点3·影响光合作用和细胞呼吸的因素 考向1 环境因素对细胞呼吸和光合作用的影响 考向2 光合作用与细胞呼吸的关系 C3、C4、CAM途径与光呼吸 专题创新考查 课下巩固检测练（四） 细胞的代谢 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 主观大题专项练 细胞代谢类(卷一) 主观大题专项练 细胞代谢类(卷二) 谢谢观看 1.(2024·江苏高考)图中①～③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是(　　) A.该细胞器既产生ATP也消耗ATP B.①②分布的蛋白质有所不同 C.有氧呼吸第一阶段发生在③ D.②③分别是消耗O2、产生CO2的场所 解析：选C。线粒体是细胞呼吸的主要场所，可以分解有机物产生ATP，同时在线粒体内部可以合成蛋白质、DNA等，需要消耗ATP，A正确；线粒体外膜和内膜功能不同，所以分布的蛋白质有所不同，B正确；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，③是线粒体基质，C错误；②是线粒体内膜，在②中O2和[H]结合生成水，③是线粒体基质，在③中丙酮酸和水反应生成CO2，D正确。 2.(2024·江西高考)农谚有云：“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发，是“百谷”丰收的基础。下列关于种子萌发的说法，错误的是(　　) A.种子萌发时，细胞内自由水所占的比例升高 B.水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞 C.水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成 D.光合作用中，水的光解发生在类囊体薄膜上 解析：选C。种子萌发时，代谢加强，结合水转变为自由水，细胞内自由水所占的比例升高，A正确；水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞，不需要消耗能量，B正确；丙酮酸的生成属于有氧呼吸第一阶段，没有水的参与，C错误；光合作用中，水的光解属于光反应阶段，发生在类囊体薄膜上，D正确。 3.(多选)(2022·江苏高考)如图为生命体内部分物质与能量代谢关系示意图。下列叙述正确的是(　　) A.三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2并消耗O2 B.生物通过代谢中间物，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系 C.乙酰CoA在代谢途径中具有重要地位 D.物质氧化时释放的能量都储存于ATP中 解析：选BC。由图可知，三羧酸循环是代谢网络的中心，可产生大量的[H]和CO2，但不消耗O2，呼吸链消耗O2，A错误；由图分析可知，生物通过代谢中间物(如丙酮酸、乙酰CoA等)，将物质的分解代谢与合成代谢相互联系，B正确；由图分析可知，丙酮酸、乙酰CoA在代谢途径中将蛋白质、糖类、脂质、核酸的代谢相互联系在一起，具有重要地位，C正确；物质氧化时释放的能量一部分储存于ATP中，一部分以热能的形式散失，D错误。 4.(2023·河北高考)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需ATP须借助其膜上的转运蛋白H由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞H基因表达量下降，细胞质基质ATP向成熟叶绿体转运受阻。回答下列问题： (1)未成熟叶绿体发育所需ATP主要在__________合成，经细胞质基质进入叶绿体。 (2)光照时，叶绿体类囊体膜上的色素捕获光能，将其转化为ATP和______中的化学能，这些化学能经________阶段释放并转化为糖类中的化学能。 (3)研究者通过转基因技术在叶绿体成熟的叶肉细胞中实现H基因过量表达，对转H基因和非转基因叶肉细胞进行黑暗处理，之后检测二者细胞质基质和叶绿体基质中ATP相对浓度，结果如图。相对于非转基因细胞，转基因细胞的细胞质基质ATP浓度明显______。据此推测，H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被________(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗，细胞有氧呼吸强度________。 (4)综合上述分析，叶肉细胞通过下调______________阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体，从而防止线粒体________________________，以保证光合产物可转运到其他细胞供能。 解析：(1)由题干可知，拟南芥幼苗叶肉细胞的叶绿体在发育时，消耗的ATP主要来自自身线粒体，线粒体中能够大量合成ATP的化学反应在线粒体内膜上进行。(2)在植物光合作用的光反应阶段，光能被光合色素捕获后，转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段，ATP和NADPH中的化学能再进一步转化固定到糖类等有机物中。(3)由图可知，H基因过量表达后，细胞质基质中ATP含量下降，但叶绿体基质中ATP含量未显著改变，表明叶绿体消耗了从细胞质基质中转入的ATP。推测H基因过量表达后，大量的ATP转运至叶绿体中被消耗，细胞需代偿性提高线粒 体呼吸强度，以补充细胞质基质中的ATP。(4)由题意可知，ATP由细胞质基质向叶绿体转运过程中，H转运蛋白的数量是限制运输速率的一个主要因素。叶绿体成熟的叶肉细胞中H基因的表达下调，H转运蛋白的数量减少，进而ATP向叶绿体的流入被有效阻止，细胞质基质中的ATP可保持正常生理水平，从而避免了线粒体呼吸作用的额外增强、过多消耗光合产物，保证光合产物能被转运到其他细胞供能。 答案：(1)线粒体(或线粒体内膜)　(2)NADPH　暗反应　(3)降低　叶绿体　升高　(4)H基因表达(或H蛋白数量)　过多消耗光合产物(或有氧呼吸增强) 1.光合作用与细胞呼吸过程的联系 2.光合作用与细胞呼吸过程中各种化学元素的转化过程 (1)CO2中的C元素： (2)H2O中的H元素： (3)H2O中的O元素： 3.光合作用与细胞呼吸过程中能量的转换过程 4.模型法分析环境条件变化对光合作用过程中有关物质含量变化的影响 1.(2024·广东深圳二模)柠檬酸循环是指在多种酶的作用下，丙酮酸被激活最终产生二氧化碳的过程。下列有关柠檬酸循环的叙述，正确的是(　　) A.在线粒体的内膜上进行 B.没有还原型辅酶Ⅰ产生 C.反应过程需要消耗氧气 D.释放的能量主要是热能 解析：选D。由题干可知，“丙酮酸被激活最终产生二氧化碳”属于有氧呼吸第二阶段的反应，不需要氧气参与，发生在线粒体基质，有还原型辅酶Ⅰ产生，释放的能量主要是热能，少部分用于合成ATP，A、B、C错误，D正确。 2.(2024·黑龙江齐齐哈尔三模)我国科研团队创制了由能量模块、生物催化模块和辅因子三部分组成的人工光合细胞。典型的光合作用过程始于能量模块的光捕获，为能量丰富的辅因子提供电子，这些辅因子为生物催化模块提供能量。下列叙述错误的是(　　) A.能量模块可实现光能到化学能的转化 B.生物催化模块中包含催化色素吸收光能、CO2固定及C3还原的多种酶 C.富含能量的辅因子可为生物催化模块供能，典型的辅因子有NADPH等 D.与正常细胞相比，人工光合细胞因没有呼吸消耗而能积累更多的有机物 解析：选A。典型的光合作用过程始于能量模块的光捕获，即能量模块可实现光合色素对光能的捕获，并没有将光能转化为化学能，A错误；细胞进行生命活动(光合作用)离不开酶的催化，生物催化模块中包含催化色素吸收光能、CO2固定及C3还原的多种酶，B正确；光合作用的光反应阶段为暗反应阶段提供ATP和NADPH，由此可知，富含能量的辅因子可为生物催化模块供能，典型的辅因子有NADPH、ATP等，C正确；植物细胞进行呼吸作用会消耗有机物，与正常细胞相比，人工光合细胞因没有呼吸消耗而能积累更多的有机物，D正确。 3.(多选)(2024·河北承德二模)我国科学家设计了一种下图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP)，在高密度氢能的作用下，成功将CO2和H2转化为淀粉。ASAP由11个核心反应组成，依赖许多不同生物来源的工程重组酶。下列说法正确的是(　　) A.该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATP B.人工合成淀粉同样需要CO2的固定和C3的再生，最终将C6合成淀粉 C.ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响 D.大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化可能面临的难题 解析：选ACD。该反应器需要高能氢以及ATP还原C3，故该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATP，A正确；人工合成淀粉同样需要CO2的固定，但不需要C3的再生，B错误；由题意可知，ASAP代谢路线无需植物光合作用可直接合成淀粉，有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响，C正确；该反应器需要酶，大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化最可能面临的难题，D正确。 4.(2024·山东德州二模)番茄受低温伤害后叶肉细胞叶绿体受损严重，淀粉大量积累。Y基因过表达株系比野生型明显耐低温。下图为番茄叶肉细胞内光合作用过程中有机物合成及转运示意图。 (1)番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的______________上分布着捕获光能的色素有关。影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有__________(答出两项即可)。 (2)据图分析，低温影响R酶的活性进一步降低了光反应对光能的利用，其原因是_____________________________________________________________________________。低温下，叶绿体中丙糖磷酸增加，生成淀粉过多抑制光合作用，推测低温对磷酸转运体的抑制作用____(填“大于”或“小于”)对R酶的抑制。 (3)Y蛋白可进入细胞核作用于基因S、I、L的启动子。低温下Y基因过表达株系叶绿体内淀粉积累减少，细胞质基质中葡萄糖、蔗糖等可溶性糖的含量增加，因而具有更强的低温抗性。据此推测，Y基因过表达株系抗低温的机理是_________________________________________________________________________。 解析：(1)番茄叶肉细胞通常呈现绿色，与叶绿体的类囊体薄膜上分布着捕获光能的色素有关。Mg2＋是叶绿素的重要组成成分，而叶绿素的合成需要光照，因此影响番茄叶肉细胞中叶绿素含量的外界因素除了温度外，还有光照、Mg2＋。(2)据图分析，低温影响酶的活性进一步降低了光反应对光能的利用，其原因是低温降低了R酶的活性，使暗反应速率降低，从而为光反应提供的ADP、NADP＋、Pi减少，降低了光反应对光能的利用。由题意可知，低温条件下叶肉细胞内淀粉大量积累，说明低温对磷酸转运体的抑制作用大于对R酶的抑制。(3)由题意可推测Y基因过表达促进S基因转录使R酶增多从而促进丙糖磷酸的合成；抑制I基因转录减少淀粉合酶，从而减少淀粉合成对丙糖磷酸的消耗；促进L基因转录增加α­淀粉酶的量促进葡萄糖的生成，从而使Y基因过表达株系能抗低温。 答案：(1)类囊体薄膜　光照、Mg2＋　(2)R酶活性降低，暗反应速率降低，为光反应提供的ADP、NADP＋、Pi减少　大于　(3)促进S基因转录使R酶增多从而促进丙糖磷酸的合成；抑制I基因转录减少淀粉合酶，从而减少淀粉合成对丙糖磷酸的消耗；促进L基因转录增加α­淀粉酶的量促进葡萄糖的生成 1.(2024·北京高考)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是(　　) A.增加叶片周围环境CO2浓度 B.将叶片置于4 ℃的冷室中 C.给光源加滤光片改变光的颜色 D.移动冷光源缩短与叶片的距离 解析：选A。二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意；降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意；给光源加滤光片，减少了光源，会降低光合速率，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。 2.(2024·新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是______________，原因是______________________________________________________________________________________________。 (2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。 (3)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是________组，判断依据是___________________________________________________________________________________________________________________。 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会________(填“升高”“降低”或“不变”)。 解析：(1)植物进行光合作用时捕获光能的色素为叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故高等植物光合作用利用的光主要是红光和蓝紫光。(2)由题意知，a组的光合作用强度小于b组，a组光合作用消耗的二氧化碳也少于b组，所以，光照t时间后，a组CO2浓度大于b组。(3)若延长光照时间，c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组的光合速率等于呼吸速率；光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组的光合速率等于呼吸速率；而b组的光合速率大于呼吸速率，故光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的 答案：(1)红光和蓝紫光　光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光　(2)大于　(3)b　密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率　(4)升高 是b组。(4)分析图示，光照t时间后，c、d组的O2浓度相同且大于初始O2浓度，而c组的光照强度小于d组，说明限制d组光合速率的因素是CO2浓度。光照t时间后，将d组密闭装置打开，可补充二氧化碳，并以c组光照强度继续照光，则d组幼苗光合速率会升高。 3.(2024·贵州高考)农业生产中，旱粮地低洼处易积水，影响作物根细胞的呼吸作用。据研究，某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关，水淹过程中其活性变化如图所示。回答下列问题。 (1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，从物质和能量的角度分析，其代谢特点有_______________________________________________________________________________________________________；参与有氧呼吸的酶是____(填“甲”或“乙”)。 (2)在水淹0～3 d阶段，影响呼吸作用强度的主要环境因素是____________；水淹第3 d时，经检测，作物根的CO2释放量为0.4 μmol· g－1·min－1，O2吸收量为0.2 μmol·g－1·min－1，若不考虑乳酸发酵，无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的________倍。 (3)若水淹3 d后排水、作物长势可在一定程度上得到恢复，从代谢角度分析，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。 解析：(1)正常情况下，作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸，有氧呼吸是在氧气充足的情况下，将葡萄糖彻底氧化分解，将能量释放出来。随着水淹天数的增多，乙的活性降低，说明乙是与有氧呼吸有关的酶。(2)在水淹0～3 d阶段，随着水淹天数的增加，氧气含量减少，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强。CO2释放量为0.4 μmol·g－1·min－1，O2吸收量为0.2 μmol·g－1·min－1，有氧呼吸需要消耗氧气，葡萄糖消耗量、氧气消耗量和CO2释放量的比为1∶6∶6，无氧呼吸葡萄糖消耗量和CO2释放量的比为1∶2，有氧呼吸和无氧呼吸均产生0.2 μmol·g－1·min－1 CO2，所以无氧呼吸强度是有 氧呼吸强度的3倍。(3)若水淹3 d后排水，植物长势可在一定程度上得到恢复，一方面是排水后氧气含量上升，有氧呼吸增强，产生的能量增多；另一方面，由图可知，第4 d无氧呼吸有关的酶活性显著降低，可能是第4 d无氧呼吸产生的酒精毒害作用达到了一定程度，之后就很难恢复，所以要在水淹3 d排水。 答案：(1)需要氧气参与；有机物被彻底氧化分解；释放大量能量　乙　(2)O2的含量　3　(3)无氧呼吸积累的酒精较少，对细胞毒害较小；0～3 d无氧呼吸产生的能量维持了基本的生命活动；催化有氧呼吸的酶活性并未完全丧失 1.影响细胞呼吸的因素 (1)O2浓度 ①O2浓度为0，只进行无氧呼吸。 ②O2浓度超过10%，只进行有氧呼吸。 (2)CO2浓度 ①原理：CO2反馈性抑制细胞呼吸。 ②应用：增加CO2浓度窖藏储存果蔬。 (3)温度 ①原理：温度影响酶活性。 ②应用：低温储存果蔬，大棚夜间降温减少有机物消耗。 (4)含水量 ①原理：一定范围内，细胞内自由水含量越多，细胞代谢越旺盛，细胞呼吸越强。 ②应用：粮食储存前要进行晒干处理；水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。 2.影响光合作用的因素 (1)光照强度 ①原理：影响光反应阶段NADPH、ATP的生成。 ②P点限制因素：外因如温度、CO2浓度等，内因如色素含量、酶的数量和活性等。 (2)CO2浓度 ①原理：影响暗反应中C3的生成。 ②P点限制因素：外因如光照强度、温度等，内因如酶的数量和活性、色素含量、C5的含量等。 ③两个关键点：图乙中A点植物光合速率与细胞呼吸速率相等，此时的CO2浓度为CO2补偿点，而图甲中D点的CO2浓度是植物进行光合作用时最小CO2浓度，从 D 点才开始进行光合作用。 (3)温度 ①原理：温度影响酶的活性。 ②P点为光合作用最适温度。 (4)多因子影响 ①P点：限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。 ②Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，可采取适当提高图示中的其他因子的方法提高光合速率。 1.(2024·浙江台州二模)天南星科植物的线粒体内膜上具有细胞色素氧化酶(COX)和交替氧化酶(AOX)，低温条件下其体内产生的氰化物可抑制COX的活性而对AOX的活性无影响，细胞在AOX作用下消耗等量呼吸底物比正常情况产生更多热量，这种呼吸方式称为抗氰呼吸。下列叙述错误的是(　　) A.氰化物主要影响有氧呼吸第三阶段 B.低温条件下局部抗氰呼吸加强有利于提高细胞代谢速率 C.低温条件下COX合成缺陷型植株无法完成葡萄糖的氧化分解 D.与有氧呼吸相比，抗氰呼吸中有机物氧化分解生成的ATP较少 解析：选C。由题干可知，线粒体内膜上具有细胞色素氧化酶(COX)和交替氧化酶(AOX)，低温条件下其体内产生的氰化物可抑制COX的活性而对AOX的活性无影响，而线粒体内膜主要参与有氧呼吸第三阶段，所以氰化物主要影响有氧呼吸第三阶段，A正确；由题干信息可知，低温条件下其体内产生的氰化物可抑制COX的活性而对AOX的活性无影响，细胞在AOX作用下消耗等量呼吸底物比正常情况产生更多热量，有利于提高细胞代谢速率，B正确；由题可知，低温条件下其体内产生的氰化物可抑制COX的活性而对AOX的活性无影响，COX合成缺陷型植株无法合成COX，但其他的酶合成正常，依然可以完成葡萄糖的氧化分解，C错误；细胞在消耗等量呼吸底物情况下释放的能量是相等的，有氧呼吸中一部分能量用来合成ATP，其余部分以热能形式散失，抗氰呼吸比正常呼吸产生的热量多，则生成的ATP较少，D正确。 2.(2024·山东德州三模)液泡是一种酸性细胞器(H＋浓度高)，液泡酸化消失是导致线粒体功能异常的原因之一，具体机制如图所示(Cys为半胱氨酸)。下列叙述正确的是(　　) A.H＋以协助扩散的方式从细胞质基质进入液泡 B.抑制液泡膜上 Cys转运蛋白的活性也会导致线粒体功能异常 C.O2在线粒体基质中与[H]结合形成水，同时释放出大量能量 D.图示过程说明液泡和线粒体之间只有分工没有合作 解析：选B。液泡是一种酸性细胞器，其内部H＋浓度高，细胞质基质中的H＋在ATP水解酶的协助下逆浓度梯度进入液泡，属于主动运输，A错误；由题干信息可知，液泡酸化消失，H＋不能顺浓度梯度运出液泡，同时Cys不能借助液泡膜两侧H＋浓度梯度提供的电化学势能进入液泡，导致细胞质基质中Cys的浓度增大，抑制了Fe进入线粒体发挥作用，进而导致线粒体功能异常，由此推测，抑制液泡膜上Cys转运蛋白的活性也会导致线粒体功能异常，B正确；O2参与有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜上与[H]结合形成水，C错误；题图过程中液泡酸化消失，线粒体功能异常，体现了液泡和线粒体之间既有分工也有合作，D错误。 3.(多选)(2024·江西九江二模)某植物为适应热带干旱地区的环境，形成了独特的CO2利用模式，即白天气孔开放程度小，夜晚开放程度大，如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.据图推测过程①②③发生在不同细胞中 B.该植物白天CO2吸收速率大于O2释放速率 C.该植物在夜间无法通过卡尔文循环积累产物 D.该模式有利于植物白天减弱蒸腾作用而保水 解析：选AB。据图推测过程①②③发生在同一细胞中，A错误；白天气孔开放程度小，CO2吸收速率小于O2释放速率，B错误；由于黑暗中没有光反应提供的ATP和NADPH，该植物在夜间无法通过卡尔文循环积累产物，C正确；该类植物采用苹果酸代谢途径，白天气孔开放程度小，可防止该类植物白天过度蒸腾作用导致的水分大量散失，D正确。 4.(2024·山东日照二模)植物气孔导度可以影响光合作用。科研人员以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物气孔导度以及光合作用的影响，实验结果如下表(表中数据为相对值)。 处理 气孔导度 胞间CO2浓度 光合速率 白光 1 1 1 蓝光 1.71 0.57 1.42 红光 0.64 0.78 0.85 (1)绿色植物叶肉细胞中的叶绿体能捕获光能、进行光合作用的结构基础是其含有与光合作用有关的______________。叶绿体将捕获的光能转化为________________中的化学能，供暗反应阶段利用。 (2)由实验结果可知，不同光质对气孔导度的影响情况是___________________________________________________________________________。相对于红光处理组，蓝光处理组的胞间CO2浓度较低，据表分析，其主要原因是________________________________。 (3)研究人员对获得的该高等绿色植物的突变体A进行研究发现，在弱光条件下，突变体A的气孔导度高于野生型，但突变体A的光合速率与野生型基本相同，推测出现该现象的可能原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)色素和酶　ATP和NADPH　(2)蓝光促进气孔开放，红光抑制气孔开放　光合速率大，消耗的CO2多　(3)弱光下限制光合速率的因素主要是光照强度，而不是CO2浓度 1.(2023·北京高考)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 解析：选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，植物都在进行光合作用，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。 2.(2024·全国甲卷)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是________________________________________________________________________________________。 (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是________________________________________________________________。 (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是________________________________________________________________________(答出1点即可)。 (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在____________________________最大时的温度。 解析：(1)有机物的积累速率代表净光合速率，而净光合速率＝光合速率－呼吸速率。由图可知，该植物叶片在温度a和c时光合速率相等，但呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度a和c时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温度a和c时的有机物积累速率不相等。(2)在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等(即该植物叶片的净光合速率为0，没有有机物积累)，该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，这些细胞需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少。(3)温度 较高时，蒸腾作用较强，植物气孔部分关闭，气孔部分关闭时，通过气孔进入叶片的二氧化碳减少，暗反应速率降低，导致光合速率降低，同时，温度过高还会影响暗反应相关酶的活性，导致暗反应速率降低。(4)植物的净光合速率越大，积累的有机物越多，因此为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在净光合速率最大时的温度。 答案：(1)不相等　有机物的积累速率代表净光合速率，而净光合速率＝光合速率－呼吸速率，由图可知，该植物叶片在温度a和c时光合速率相等，但呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度a和c时的净光合速率不相等，因此该植物叶片在温度a和c时的有机物积累速率不相等　(2)在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等(即该植物叶片的净光合速率为0)，没有有机物积累，由于该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，且需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少　(3)温度超过b时，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少(或温度超过b时，与暗反应有关酶的活性降低)　(4)光合速率与呼吸速率差值(或净光合速率) 3.(2024·安徽高考)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下列问题。 组别 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)旗叶从外界吸收1分子 CO2与核酮糖­1，5­二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3­磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3­磷酸甘油酸接受________________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为________________________。 (2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的____________、____________(填科学方法)。 (3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。 结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①_________________________________________________________； ②______________________________________________________________。 解析：(1)在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成的两个3­磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后在叶绿体基质中转化为核酮糖­1，5­二磷酸(C5)和淀粉等。(2)与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。(3)题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大，究其原 因有：①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转化，光反应增强，促进旗叶光合作用；②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合速率。 答案：(1)ATP和NADPH　核酮糖­1，5­二磷酸和淀粉等　(2)减法原理　加法原理　(3)增大　与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转化，光反应增强，促进旗叶光合作用　与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合速率 1.光合速率与呼吸速率 (1)量的关系： 实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 (2)四个关键点： 2.自然环境中一昼夜植物细胞呼吸与光合作用变化曲线 (1)a点：凌晨低温，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。 (2)b点：开始进行光合作用。 (3)c、h点：光合速率与呼吸速率相等。 (4)h点：有机物积累量最大。 (5)m点：结束光合作用。 (6)d～e段：下降的原因是气孔关闭，CO2供应不足。 (7)f～h段：下降的原因是光照强度减弱。 3.密闭容器中一昼夜CO2和O2含量的变化 (1)C、E点：光合速率等于呼吸速率。 (2)若图1中N 点低于虚线，该植物一昼夜表现为生长，其原因是 N 点低于 M 点，说明一昼夜密闭容器中 CO2浓度减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。 (3)若图2中N点低于虚线，该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于 M点，说明一昼夜密闭容器中 O2浓度减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。 1.(2024·四川绵阳三模)空心莲子草是一种有害杂草，菟丝子是一种只能营寄生生活的植物。某兴趣小组研究空心莲子草被菟丝子寄生后其叶片的光合特性，相关数据如下表。下列分析错误的是(　　) 分组 寄生组 对照组 净光合速率/(μmolCO2·m－2·s－1) 16.42 22.29 气孔导度/(mmol·m－2·s－1) 0.36 0.55 胞间CO2浓度/(mmol·mol－1) 260.56 253.81 叶绿素相对含量 17.11 19.52 注：气孔导度的大小反映气孔的开放程度。 A.菟丝子细胞中的能量转换不包括光能→活跃的化学能 B.表中的净光合速率，指的是叶片吸收外界CO2的速率 C.寄生组叶片净光合速率下降是由气孔导度减小引起的 D.叶绿素相对含量的变化，对叶片净光合速率影响较大 解析：选C。菟丝子是一种只能营寄生生活的植物，不能进行光合作用，细胞中的能量转换不包括光能→活跃的化学能，A正确；净光合速率表示方法可以用光照条件下单位时间内O2释放量、CO2吸收量、有机物的积累量来表示，表中用叶片吸收外界CO2的速率来表示净光合速率，B正确；与对照组相比，寄生组气孔导度减小，叶绿素相对含量降低，因此，寄生组叶片净光合速率下降的原因可能是气孔导度减小或叶绿素含量降低，寄生组胞间CO2浓度比对照组高，说明气孔导度减小对叶片净光合速率影响较小，叶绿素相对含量的变化对叶片净光合速率影响较大，C错误，D正确。 2.(多选)(2024·吉林白山二模)选择健壮的、处于生长期的某种绿色植物的同一叶片进行不同比例的完全遮光处理，在适宜光照下检测未遮光处理叶片的光合速率和淀粉含量，结果如下图所示。下列分析正确的是(　　) A.本实验检测了未遮光处理叶片的总光合速率 B.未遮光叶片的光合速率与其淀粉含量呈负相关 C.遮光比例增加时，未遮光叶片中的淀粉输出量增加 D.据图分析，摘除植物非光合作用器官，叶片的光合速率上升 解析：选BC。实验检测的未遮光处理叶片的CO2吸收速率是净光合速率，A错误；该实验结果说明未遮光叶片的光合速率与其淀粉含量呈负相关，B正确；随着遮光叶片比例增加，未遮光叶片淀粉含量下降，淀粉输出量增加，C正确；植物非光合作用器官相当于遮光叶片，摘除植物非光合作用器官，淀粉输出量减少，光合速率下降，D错误。 3.(2024·湖南长沙三模)炎热干燥的天气往往会导致植物出现光呼吸现象，图1表示植物叶肉细胞发生的光呼吸过程简图，光呼吸发生的原因是图中的R酶的双功能性，当CO2与O2浓度之比较高时，R酶能够催化CO2与C5反应生成C3，反之，当CO2与O2浓度之比较低时，光呼吸水平增加，R酶就会更多地催化C5与O2反应，生成乙醇酸(C2)，C2最后在相应细胞器中可转化成C3和CO2。请完成以下问题： (1)炎热干燥的天气导致植物出现光呼吸的原因是__________________________________________________________________。 (2)比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点：__________________________________________________________________(描述三个方面)。 (3)研究发现，水稻等作物的光合产物有较大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，这些作物中光呼吸存在的意义是__________________________________________________________________________________________。 (4)科研人员设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径R (依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力)。同时，利用RNA干扰技术降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，进而减少____________________________，从而影响光呼吸。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如图2所示。据此回答： ①当胞间CO2浓度较低时，野生型植株与替代途径植株的光合速率相比__________。 ②当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株光合速率的大小关系为__________________，分析其原因是_______________________________________________________________________________________。 解析：(3)光呼吸的主要生理意义如下：①防止强光对叶绿体的破坏，强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质的积累会产生自由基从而损伤叶绿体，而强光下，光呼吸作用加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害；②清除乙醇酸对细胞的毒害，乙醇酸(C2)对细胞有毒害作用，而光呼吸能利用乙醇酸从而清除其毒害作用；③回收碳元素，C2可转化为C3和CO2, 通过光呼吸过程又返回到卡尔文循环中，不至于全部流失掉，即通过光呼吸回收了一部分碳元素。(4)图1显示乙醇酸在叶绿体中产生后需要运输到线粒体，因此若利用RNA干扰技术降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋 白的表达量，则乙醇酸从叶绿体向过氧化物酶体的转运会减少。①据图2分析，当胞间CO2浓度较低时，野生型植株与替代途径植株的光合速率相比无明显差异。②据图2分析，当胞间CO2浓度较高时，R＋RNA干扰组的光合速率最高，R组次之，而野生型组的光合速率最弱，其原因可能是R途径能够更快速、高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少(叶绿体内乙醇酸浓度高)时R途径更高效。 答案：(1)炎热干燥天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，气孔关闭，CO2 吸收减少，光合作用产生的O2在叶片中堆积，使得CO2与O2浓度之比降低，光呼吸水平增加　(2)条件：光呼吸发生在光照条件下，有氧呼吸在有光、无光条件下均能发生；场所：光呼吸的发生需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与，有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物质角度：光呼吸利用O2、CO2和C5生成乙醇酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2与水　(3)避免光反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害， 同时消除乙醇酸对细胞的毒害，回收碳元素，减少碳的流失　(4)乙醇酸从叶绿体向过氧化物酶体的转运　①无明显差异　②R＋RNA干扰>R>野生型　R途径能够更快速、高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少时R途径更高效 1.(2024·黑吉辽高考)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2的值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是____________过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是__________和______________。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自______和________(填生理过程)。7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是________________________________________________________________________________________。据图3中的数据____________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是______________________________________________。 (4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成2个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH，合成少量ATP，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。(3)由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了来自外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了 改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程，因此与WT相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为CO2浓度，因此无法得出呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由图2、图3可知，在相同光照强度和CO2浓度下，与株系2相比，转基因株系1的净光合速率最大，积累有机物较多，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 答案：(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质　(3)光呼吸　细胞呼吸　7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程　不能　总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时二氧化碳的释放速率，图3的横坐标为CO2浓度，无法得出呼吸速率　(4)相同光照强度和CO2浓度下，转基因株系1的净光合速率最大，积累有机物较多 2.(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______________(答出3点即可)。 (2)正常条件下，植物叶片光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________________________________(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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体薄膜，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、NADPH和ATP。(2)叶片光合作用产物为糖类等有机物，一部分用于建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(3)干旱会导致气孔开度减小，通过气孔进入叶肉细胞的CO2减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。 答案：(1)O2、NADPH和ATP　(2)叶片光合作用产物为糖类等有机物，一部分用于自身呼吸消耗或建造植物体结构　(3)干旱条件下，植物细胞间CO2浓度低，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 1.C4途径 (1)代谢过程 (2)意义：提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。 2.CAM途径 (1)代谢途径 (2)意义：CAM植物夜间吸收CO2，适应干旱环境。 3.暗反应与光呼吸 4.光系统与电子传递链 1.(2024·广东广州二模)光照充足时，叶肉细胞中Rubisco催化O2与CO2竞争性结合C5。O2和CO2与Rubisco的亲和力与各自的相对浓度有关，相对浓度高则与Rubisco的亲和力高。O2与C5结合后经一系列的反应，最终释放CO2的过程称为光呼吸。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.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过程 解析：选D。叶肉细胞中Rubisco催化O2与CO2竞争性结合C5，催化CO2与C5生成C3，催化O2与C5生成C3与C2，A正确；光呼吸过程中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过程，D错误。 2.(2024·湖南衡阳三模)水稻和玉米都是重要的粮食作物。水稻属于C3植物(图1)，通过卡尔文循环完成碳的固定和还原。玉米是C4植物(图2)，碳的固定多了C4途径，其光合作用需要叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成。回答下列问题： (1)水稻的叶肉细胞中过程②需要光反应提供______________(写出2种)。检测玉米植株光合产物——淀粉的产生场所应选择____________(填“叶肉细胞”或“维管束鞘细胞”)中的叶绿体。 (2)与水稻相比，玉米对炎热环境的适应能力更强，原因是玉米在炎热环境中：一方面可以__________，减少水分的散失；另一方面其叶肉细胞中具有CO2泵，能在细胞间隙______________的情况下正常生长。 (3)玉米是农业生产应用价值最高的作物之一。在我国很多地区，将玉米与豆科植物分行相间种植，这样种植的意义是______________________________________________(答出一点)。 解析：(1)C3的还原是暗反应过程，需要光反应提供的ATP和NADPH。玉米是C4植物，从图中看出，该类植物通过光合作用产生淀粉的场所是维管束鞘细胞中的叶绿体。(2)在炎热环境中，植物为降低蒸腾作用而关闭气孔减少水分散失；与水稻相比，玉米的叶肉细胞中具有CO2泵，利用低浓度CO2的能力更强，利于光合作用的进行，更适应炎热环境。 答案：(1)ATP和NADPH　维管束鞘细胞　(2)关闭气孔　CO2浓度较低　(3)更充分地利用土壤中的无机盐(或使空气中的CO2得到充分高效利用，或分层种植可更有效地利用光能) 3.(2024·重庆模拟)光合作用是生物从非生物环境中获取能量的主要途径，包含一系列光化学反应和物质转变过程，大致分为原初反应(光能的吸收、传递和转化)、电子传递和光合磷酸化以及碳同化三大步骤。 (1)“绿叶中色素的提取和分离”实验中滤纸条上色素带最宽的是____________。参与光能的吸收、传递的光合色素称为天线色素，天线色素将吸收的光能传递至特殊状态下的叶绿素a，即反应中心色素(P)，P受激发转变为激发态(P*)并释放出电子，电子经电子传递链最终传至电子受体NADP＋；同时失去电子的P*从电子供体(D)夺取电子，失去电子的原初电子供体向其他电子供体夺取电子，依次至最终的电子供体H2O，并通过光合磷酸化形成ATP。上述过程中发生的化学反应有__________________________________________________________(填反应式，答出两个即可)。 碳同化是指植物利用光反应形成的同化产物将CO2还原转化成糖类等有机物的过程，该过程发生的具体场所是____________。景天酸代谢途径(CAM途径)是某些植物特有的CO2固定方式：夜间气孔开放，通过一系列反应将CO2转化为苹果酸，并储藏在液泡中(图1)；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体进行暗反应(图2)。与普通C3植物相比，CAM途径植物的光合作用产物______(填“较少”或“较多”)，理由是__________________________________。 (3)冰叶日中花属于诱导性CAM途径植物，水分充足时，叶片直接进行暗反应，同化CO2，长期干旱时，冰叶日中花会转换为CAM途径。结合上述信息，试简要阐述该植物转化CO2固定方式的生态学意义：___________________________________________________________________________________________。 解析：(1)利用各色素随层析液在滤纸上扩散速度的不同，从而分离色素，最宽的色素带是含量最多的叶绿素a。光合作用的光反应为水的光解，产物是O2、NADPH、ATP，由题干可知其中的反应为2H2O 4H＋＋O2↑＋4e－，NADP＋＋H＋＋2e－ NADPH，ADP＋Pi＋能量ATP。(2)碳同化发生在光合作用的暗反应阶段，反应场所是叶绿体基质。由题图可知，CAM途径植物的光合作用要先在夜间将CO2转化为苹果酸，白天所需CO2来源于液泡中储存的苹果酸，由于CAM途径植物的液泡储存苹果酸的能力有限，白天进行光合作用时CO2供应较少，因此与普通C3植物相比，CAM途径植物的光合作用产物较少。(3)冰叶日中花在不同环境下通过不同途径进行光合作用，其生态学意义是保障自身在适宜环境下有较高的光合速率，同时提高对逆境的适应能力。 答案：(1)叶绿素a　2H2O4H＋＋O2↑＋4e－，NADP＋＋H＋＋2e－NADPH，ADP＋Pi＋能量ATP(答出两个即可)　(2)叶绿体基质　较少　CAM途径植物的液泡储存苹果酸的能力有限，白天进行光合作用时CO2供应较少　(3)冰叶日中花通过转化CO2固定方式，可以保障自身在适宜环境下有较高的光合速率，同时提高对逆境的适应能力 4.(2024·福建福州三模)当光照强度大于光饱和点时，常引起光抑制或光损伤。科研人员探究了小球藻对光照强度的生理响应变化及机制。光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统等光合复合体组成，如下图所示。 (1)位于类囊体薄膜上的光系统是由蛋白质和__________组成的复合物。适宜环境下，H2O裂解释放的电子(e－)经过一系列传递，最终被________接受，该过程产生的ATP和NADPH用于卡尔文循环中的____________。 (2)强光会造成叶绿体内电子积累导致活性氧(ROS，一种自由基)大量增加，请用自由基学说解释强光下小球藻光合作用降低的原因：______________________________。 (3)强光下，图示中e－的转移途径为e－→NADP＋→________(氧化剂)，从而解除了光抑制。从细胞外收集亚铁氰化钾，为未来清洁能源的开发提供了思路，从能量转换角度分析其原因是________________________________________________________。 解析：(1)位于类囊体薄膜上的光系统是由蛋白质和光合色素组成的复合物。由图示可知，H2O裂解释放的电子经过一系列传递，最终被NADP＋接受，该过程产生的ATP和NADPH用于卡尔文循环中的C3的还原。(2)强光下小球藻光合作用降低的原因是强光下产生的活性氧(ROS)攻击磷脂、蛋白质等，造成类囊体破坏、光合作用相关酶活性下降。(3)强光下，图示中e－的转移途径为e－→NADP＋→铁氰化钾，铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾的过程吸收了外溢电子的能量，将部分太阳能转化为化学能，从而解除了光抑制。 答案：(1)光合色素　NADP＋　C3的还原　(2)强光下产生的活性氧(ROS)攻击磷脂、蛋白质等，造成类囊体破坏、光合作用相关酶活性下降　(3)铁氰化钾　铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾的过程吸收了外溢电子的能量，将部分太阳能转化为化学能 一、选择题 1.(2024·广西柳州三模)铁皮石斛是我国的名贵中药，土壤盐碱含量是影响其生长的主要因素。科研人员为扩大铁皮石斛的种植范围及推动我国盐碱地的开发利用，进行了铁皮石斛在不同浓度的盐胁迫下的生长实验，部分检测结果如图1、图2所示。下列相关分析错误的是(　　) A.可用无水乙醇提取叶绿素等光合色素 B.S4组固定CO2过程中消耗的NADPH和ATP较CK组少 C.根据实验结果可推测，S1组较S3组单位时间内可制造更多有机物 D.若要铁皮石斛在高浓度盐碱地种植获得经济效益，需考虑用水性价比 解析：选B。可用无水乙醇提取叶绿素等光合色素，因为光合色素能溶解到有机溶剂无水乙醇中，A正确；固定CO2过程中不会消耗光反应产生的NADPH和ATP，B错误；实验结果显示，S1组较S3组叶绿素含量高，且Rubisco活性更高，因而可推测，S1组较S3组单位时间内可制造更多有机物，C正确；若要铁皮石斛在高浓度盐碱地种植获得经济效益，需考虑用水性价比，因为在高浓度盐碱地上种植铁皮石斛需要消耗更多的水，D正确。 2.(2024·湖南永州三模)将某植物引种到新环境后，其光合速率较原环境发生了一定的变化。将在新环境中产生的该植物种子培育的幼苗再移回原环境，发现其光合速率变化趋势与其原环境植株一致。在新环境中该植物的光合速率等生理指标日变化趋势如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A.新环境中该植株光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的 B.图中光合作用形成ATP最快的时刻是10：00左右 C.10：00～12：00时光合速率明显减弱，其原因可能是酶的活性减弱 D.气孔导度增大，能够提高蒸腾速率，有助于植物体内水和有机物的运输 解析：选D。生物的表型既由基因型决定，也受环境影响，在新环境中产生的后代，其遗传特性与亲代基本相同，从而排除遗传因素的影响；当迁回原环境后，其光合速率又恢复为原环境的速率，说明原环境与新环境的光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的，A正确。光反应和暗反应共同构成光合作用，10：00时光合速率最大，因此光反应最快，形成ATP的速率也最快，B正确。10：00～12：00时光合速率明显减弱，但此阶段气孔导度很高，因此限制光合作用的因素不是CO2浓度，影响因素可能是10：00～12：00温度较高降低了光合作用相关酶的活性，光合速率明显下降，C正确。气孔导度增大，能够提高蒸腾速率，有助于植物体内水分和无机盐的运输，D错误。 3.(2024·湖北十堰二模)某研究小组测定了植物甲和乙在一定的CO2浓度和适宜温度条件下，光合速率随光照强度的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.在光照强度为b时，植物甲的实际光合速率与植物乙的相同 B.在光照强度为b时，若每天光照12 h，则植物乙无法正常生长 C.同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是叶肉细胞中叶绿素含量不同 D.将植物甲、乙分别置于黑暗环境中，植物甲单位时间内消耗的有机物更多 解析：选B。在光照强度为b时，植物甲的净光合速率与植物乙的相同，但是呼吸速率不相同，因此实际光合速率不同，A错误；在光照强度为b时，若每天光照12 h，白天积累的有机物恰好等于夜晚呼吸消耗的有机物，因此植物乙无法正常生长，B正确；同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是遗传物质不同，C错误；由图可以看出，植物乙的呼吸速率更大，因此将植物甲、乙分别置于黑暗环境中，植物乙单位时间内消耗的有机物更多，D错误。 4.(2024·安徽合肥三模)研究人员对某地红松进行了光合指标日变化的相关测定，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.光照强度是影响红松净光合速率的主要环境因素之一 B.红松植株一昼夜有机物积累最多的时刻是18时 C.在11时至12时间，红松叶绿体中C3的含量增加 D.适当补充水分可以缓解图中中午时段红松出现的现象 解析：选C。影响植物光合作用的主要环境因素有光照强度、温度和二氧化碳浓度等，因此光照强度是影响红松净光合速率的主要环境因素之一，A正确；在18时之前，净光合速率大于0，由此可知红松植株一昼夜有机物积累最多的时刻是18时，B正确；在11时至12时间气孔导度降低，导致CO2的供应减少，影响光合作用暗反应中CO2的固定，但光反应仍正常进行，引起细胞中C3含量相对下降，C5含量相对增多，C错误；适当补充水分可以缓解中午时段红松出现的气孔导度和净光合速率下降的现象，D正确。 5.(2024·陕西宝鸡三模)水稻是典型的喜温农作物，生长周期较短。图1是水稻光合作用过程示意图，图2是将水稻植株置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中，改变温度和光照强度，测定得到的CO2吸收速率。据图分析下列叙述错误的是(　　) A.图1中②表示NADPH和ATP，③表示NADP＋和ADP、Pi B.图1中若停止①的供应，一段时间后O2的产生速率将会减小 C.当光照强度大于8时，25 ℃与15 ℃条件下水稻制造有机物的速率相同 D.35 ℃条件下，光照强度为2时，一昼夜光照12 h，植物不能正常生长 解析：选C。图1是水稻植株光合作用示意图，图中①表示CO2，②表示NADPH和ATP，③表示NADP＋、ADP和Pi，A正确；若停止①的供应，产生C3的速率减小，对ATP、NADPH的消耗减少，从而抑制光反应的进行，因此一段时间后O2的产生速率将会减小，B正确；分析图2可知，25 ℃呼吸消耗有机物多，15 ℃呼吸消耗有机物少，而两温度下净光合作用量相同，又因为总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以25 ℃下水稻制造有机物的速率大于15 ℃下，C错误；35 ℃条件下，光照强度为2时，光合作用积累有机物少于呼吸作用消耗的有机物，所以该植株光照12 h，黑暗12 h，植物不能正常生长，D正确。 6.(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为长期在一定光照强度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.相同光强下三角叶滨藜净光合速率大于野姜 B.野姜能够在较低光照强度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 解析：选A。分析图a可知，当光照强度较弱时，相同光强下三角叶滨藜净光合速率小于野姜，A错误；分析图a可知，当PAR>800时野姜净光合速率不再变化，因此野姜能够在较低光照强度达到其最大光合速率，B正确；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制因素，增加CO2可能会提高野姜光合速率，C正确；分析图b可知光下生长的三角叶滨藜光饱和点更大，表明叶片的光合作用特性与其生长条件有关，D正确。 7.(多选)(2024·山东潍坊三模)氧苯酮(BP­3)是一种紫外线的吸收剂。为探究BP­3对植物光合作用和呼吸作用的影响，某研究小组以龙须菜为实验材料，探究适宜光照强度下不同浓度BP­3对光合作用和呼吸作用的影响，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.本实验的自变量是BP­3的浓度和时间 B.在一定浓度范围内，BP­3可抑制龙须菜的光合作用，促进其呼吸作用 C.BP­3可能通过破坏光合色素的结构影响龙须菜的光合作用 D.随着光照强度的增加，龙须菜呼吸耗氧速率不断下降 解析：选AC。由题图可以看出，该实验的自变量是BP­3的浓度和时间，A正确；与BP­3浓度为0的对照组相比，随BP­3浓度的增大，植物呼吸耗氧速率逐渐减小，净光合放氧速率也逐渐减小，说明BP­3对光合作用和呼吸作用都有抑制作用，可能通过破坏光合色素的结构影响龙须菜的光合作用，B错误，C正确；由题干信息可知，该实验在适宜光照强度下进行，因此不能得出随着光照强度的增加，龙须菜呼吸耗氧速率不断下降的结论，D错误。 8.(多选)(2024·黑龙江哈尔滨三模)如图是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)。下列叙述正确的是(　　) A.ATP生成所需的能量直接来源于磷脂双分子层两侧H＋浓度差，最终来源于光能 B.图中e表示电子，可移动载体①②和复合物Ⅱ使磷脂双分子层两侧的H＋浓度差变小 C.图示反应中，电子的最终供体是水，最终受体是NADP＋ D.希尔反应中的氧化剂可以是NADP＋、铁盐等 解析：选ACD。ATP的合成是利用H＋顺浓度差运输的势能，在ATP合酶的催化作用下，将ADP和Pi转化为ATP，故ATP生成所需的能量直接来源于磷脂双分子层两侧H＋浓度差，而磷脂双分子层两侧H＋浓度差又是光能驱动水的光解形成的，因此，ATP生成所需的能量最终来源于光能，A正确。据图可知，e表示电子，在可移动载体①②及复合物Ⅱ的作用下，H＋由叶绿体基质进入类囊体腔中，使得H＋的浓度差变大，B错误。根据图中所示，水光解后产生氧气、H＋和电子，故最终提供电子的物质为水；水光解后NADP＋被还原为NADPH，故最终接受电子的物质为NADP＋，C正确。希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP＋的作用相似，做氧化剂与水光解产生的H＋反应，D正确。 二、非选择题 9.(2024·四川成都三模)棉花是重要的经济作物，叶片光合产物的形成及输出是影响棉花产量的重要因素。分析并回答下列问题： (1)棉花叶片光合作用过程如图所示，字母A～G代表物质。在光照充足的环境中，图中物质B的去路有____________________________________________________________________。F形成三碳糖时需要的D有____________。 (2)植物光合产物的运输会对光合作用造成影响。现利用14C标记的CO2探究棉花光合作用强度和光合产物的运输情况。部分实验数据如表所示，其中A组表示留棉铃(果实)处理，B组表示去棉铃(果实)处理。 组别 A组 B组 净光合速率/(μmol·m－2·g－1) 4.3 2.8 气孔开放程度/(mmol·m－2·g－1) 41.4 29.7 叶片的相对放射性强度/% 27.1 48.2 根的相对放射性强度/% 15.4 20.8 果实的相对放射性强度/% 38.6 － ①光合作用的产物主要以蔗糖的形式通过韧皮部运输到植株各处。分析实验数据可知，A组棉花光合作用的产物主要运输到____中，B组棉花光合作用的产物主要积累在______中。 ②与A组相比，B组棉花的净光合速率较低。结合表中数据，从暗反应角度分析，出现该现象的主要原因是_____________________________，暗反应速率较低；从光合产物的运输角度分析，原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________，抑制了光合作用。 解析：(1)由图可知，A为水，B为氧气，F为C3，D为ATP和NADPH。在光照充足的环境中，光合作用强度大于呼吸作用强度，图中物质B(氧气)的去路是一部分进入线粒体用于细胞呼吸，一部分释放到外界环境中。F是C3，形成三碳糖时需要光反应产生的ATP和NADPH还原和供能。(2)①光合作用的产物主要以蔗糖的形式通过韧皮部运输到植株各处，且向生长旺盛部位转运更多。根据表中放射性强度的分布可推测(放射性强度越强的部位，光合产物越多)，A组棉花光合作用的产物主要运输到果实中，B组棉花光合作用的产物主要积累在叶片中。②与A组相比，B组棉花的净光合速率 较低。表中数据显示，B组叶片气孔开放程度较低，CO2供应不足，因此，暗反应速率较低，进而抑制了光反应速率，表现为净光合速率下降；从光合产物的运输角度分析，应该是由于B组棉花无果，光合产物运输受阻，导致光合产物更多留在叶片中，抑制了光合作用，表现为净光合速率下降。 答案：(1)一部分进入线粒体用于细胞呼吸，一部分释放到外界环境　ATP和NADPH　(2)①果实　叶片　②B组叶片气孔开放程度较低，CO2供应不足　B组棉花无果，光合产物输出受阻，导致光合产物更多留在叶片中 10.(2024·湖南长沙二模)为探究遮光处理对马铃薯植株光合作用和产量的影响，以荷兰7号马铃薯品种原种为实验材料，苗齐后进行正常光照(CK)、单层遮光网遮盖处理(Z1)、双层遮光网遮盖处理(Z2)三组实验。回答下列问题。 (1)提取马铃薯绿叶中的色素，需在研钵中加入______________________________(填3种即可)和适量绿叶进行充分研磨，过滤后的滤液经过层析，在滤纸上出现的最宽的色素带是________(填色素种类)。 (2)遮光后，植物短时间内C5含量______。若在正常生长的马铃薯块茎膨大期去除块茎，则马铃薯叶片的光合速率将______。 (3)不同程度遮光条件下，测出荷兰7号马铃薯光合作用的生理指标如图所示。不同遮光条件下，气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)的值均减小，Gs减小引起Pn减小的原因是_________________________________________________________________。不同遮光条件下，胞间CO2浓度(Ci)的值都增大，结合信息分析其原因是_________________________________________________________。 解析：(1)由于叶绿体中的色素易溶解在有机溶剂无水乙醇中，故在提取绿叶中色素时，用无水乙醇提取绿叶中的色素；为了有助于充分研磨，需向研钵中加入少量的二氧化硅；碳酸钙可与细胞内的酸性物质反应，故为了防止研磨过程中色素被破坏，需向研钵中加入少量的碳酸钙。绿叶中叶绿素a含量最多，故条带最宽。(2)遮光后，光反应速率下降，产生的ATP和NADPH均减少，使C3还原减弱，生成的C5的量减少，导致C5的含量下降。若在正常生长的马铃薯块茎膨大期去除块茎，会导致光合作用产物运输受阻，则马铃薯叶片的光合速率将减小。(3)植物通过气孔吸收CO2，气孔 导度Gs减小，叶肉细胞从外界环境吸收的CO2减少，叶肉细胞暗反应速率减小，净光合速率减小。气孔是CO2进出细胞的结构，遮光条件下，净光合速率减小，叶肉细胞消耗CO2减少，同时气孔导度减小，CO2难以从气孔扩散至外界环境，导致胞间CO2浓度(Ci)的值都增大。 答案：(1)二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇　叶绿素a　(2)下降　减小　(3)气孔导度减小，叶肉细胞从外界环境吸收的CO2减少，叶肉细胞暗反应速率减小，净光合速率减小　遮光条件下，净光合速率减小，叶肉细胞消耗CO2减少，同时气孔导度减小，CO2难以从气孔扩散至外界环境 1.(2024·吉林长春三模)研究人员在春季白天全光照条件下，对东北草莓(野生品种)和“红颜”草莓(栽培品种)的部分光合作用指标的日变化规律进行了研究，结果如下图所示。回答下列问题。 (1)草莓进行光合作用时，在____________(填场所)中相关酶的作用下，从大气中吸收的CO2依次经过__________和__________过程最终转化为储存着能量的有机物。 (2)据图分析，12：00～13：00时东北草莓的净光合速率降低是由________(填“气孔”或“非气孔”)限制因素所导致的，判断的依据是_______________________________________。 (3)“红颜”草莓在16：00～18：00胞间CO2浓度明显升高，其主要原因是___________________________________________________________________________。 (4)比较两种草莓，种植________草莓产量更高，理由是该草莓__________________。 解析：(1)草莓吸收CO2进行暗反应，其场所是叶绿体基质，草莓从大气中吸收的CO2依次经过CO2的固定和C3的还原过程最终转化为储存着能量的有机物。(2)据图分析，12：00～13：00时气孔导度和胞间CO2浓度均增加，所以东北草莓的净光合速率降低是由非气孔限制因素所导致的。(3)16：00～18：00光照强度下降引起光反应速率的下降，进而导致暗反应中CO2的消耗量减少，所以“红颜”草莓在16：00～18：00胞间CO2浓度明显升高。(4)据图可知，“红颜”草莓的净光合速率大，产量高，所以“红颜”草莓产量更高。 答案：(1)叶绿体基质　CO2的固定　C3的还原　(2)非气孔　12：00～13：00时东北草莓叶片气孔导度和胞间CO2浓度均增加　(3)16：00～18：00光照强度下降引起光反应速率的下降，进而导致暗反应中CO2的消耗量减少　(4)“红颜”　净光合速率大，产量高 2.大豆和其他作物间作可以改善土壤肥力，提高农作物产量，其中大豆—玉米的间作种植是一种常见的种植模式。某农业研究所研究了大豆、玉米的单作及两者间作模式下，两种农作物的光合指标及产量，结果如表所示。回答下列问题： 种植模式 单作 间作 大豆 玉米 大豆 玉米 叶绿素含量/(mg·g－1) 20 50 24 58 胞间CO2含量/(μmol·m－2·s－1) 279 306 307 320 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 16 18 11 22 单株平均产量/g 103 265 84 505 (1)与单作相比，间作使大豆的叶绿素含量明显升高，这会导致大豆吸收的_______光明显增多。 (2)大豆—玉米间作后，玉米的产量明显提高。据表分析，原因是________________________________________________(答出2点)。 (3)研究人员认为，大豆—玉米间作对于两种农作物并不能都实现增产，其依据是_________________________________________________________________。 (4)某地积极推广大豆—玉米间作模式，收获大豆、玉米后，再将秸秆还田。结果发现氮肥的使用量有所减少，土壤中的氮素含量有所提升。根据所学知识分析，出现该结果的原因可能是_______________________________________________。 解析：(1)叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，主要吸收蓝紫光和红光。(2)叶绿素参与光反应过程，CO2是暗反应的原料，从表中可知，间作后，玉米的叶绿素含量和胞间CO2浓度均明显增加，从而提高了玉米的光反应和暗反应速率，实现玉米单株平均产量的增加，实现增产。(3)据表可知，与单作相比，大豆—玉米间作后，玉米的单株平均产量明显增加，但大豆的单株平均产量明显降低，故大豆—玉米间作对于两种农作物并不能都实现增产。(4)大豆的根部富含根瘤菌，根瘤菌具有固氮的能力，从而固定土壤中的氮元素供大豆、玉米利用，减少氮肥的使用量；同时秸秆还田后会被土壤中的微生物分解，从而增加土壤的氮素含量。 答案：(1)蓝紫光和红　(2)大豆—玉米间作能提高玉米的叶绿素含量，提高光反应速率，同时，玉米的胞间 CO2浓度增加，提高暗反应速率　(3)大豆—玉米间作后，玉米的单株平均产量明显增加，但大豆的单株平均产量明显降低　(4)大豆的根部富含根瘤菌，根瘤菌具有固氮的能力，从而固定土壤中的氮元素供大豆、玉米利用，减少氮肥的使用量；同时秸秆还田后会被土壤中的微生物分解，从而增加土壤中的氮素含量 3.(2024·重庆九龙坡二模)图a是水稻的光合作用暗反应及相关过程示意图。卡尔文循环的Rubisco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，此代谢过程消耗ATP和NADPH)。该酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。据图回答下列问题： (1)图a中，叶肉细胞卡尔文循环中第一个光合还原产物是________________(填具体名称)，该产物进一步的转化过程需要消耗____________。 (2)已知ATP和NADPH的积累会对叶绿体造成伤害，据图b分析，在干旱、高光照强度环境，水稻光呼吸的积极意义是____________________________________________________。 (3)某研究团队将蓝细菌的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_______________________(答出2点即可)。 (4)科学家预测，大气CO2浓度提高会引起温度不断升高，带来的负面作用会抵消CO2浓度升高对农作物产量的影响。请根据所学知识解释这个预测：_____________________________________________________________________________。 解析：(1)由图a可知，叶肉细胞卡尔文循环中，CO2固定的产物是3­磷酸甘油酸，3­磷酸甘油酸被ATP、NADPH还原为3­磷酸甘油醛，故叶肉细胞卡尔文循环中第一个光合还原产物是3­磷酸甘油醛，其进一步的转化过程需要消耗ATP。(2)光呼吸是指绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应，此代谢过程消耗ATP和NADPH。由图b可知，在干旱、高光照强度环境，植物光反应产生ATP和NADPH较多，光呼吸可以消耗多余的ATP和NADPH, 从而对细胞起保护作用。(3)在光饱和条件下，水稻细胞中Rubisco等酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP和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 等，这些因素都有可能导致水稻的光合作用强度无明显变化。(4)大气CO2浓度提高会引起温度不断升高，气温上升导致Rubisco酶活性下降，催化 CO2固定速率下降，导致暗反应速率降低，且气温上升，蒸腾作用剧烈，导致气孔关闭，大气CO2浓度虽然升高，但胞间CO2浓度降低，导致暗反应速率降低，因此CO2升高，可能不会导致农作物的产量提高。 答案：(1)3­磷酸甘油醛　ATP　(2)干旱、高光照强度下，植物光反应产生ATP和NADPH较多，光呼吸可以消耗多余的ATP和NADPH，对细胞起保护作用　(3)Rubisco等酶的活性达到最大，对 CO2的利用率不再提高；受到 ATP和 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等　(4)气温上升导致Rubisco酶活性下降，催化 CO2固定速率下降，导致暗反应速率降低(或气温上升，蒸腾作用剧烈，导致气孔关闭，大气CO2浓度虽然升高，但胞间CO2浓度降低，导致暗反应速率降低) 4.(2024·河北邢台一模)黑藻是多年生沉水草本植物，是生物学实验常用的材料之一。实验小组研究了水温和光照强度对黑藻光合作用的影响，结果如图所示。回答下列问题： (1)在光合作用的过程中，叶绿素主要吸收可见光中的____________。分析图1结果，随着温度的升高，低光强条件下叶绿素a的含量________，其生理意义是____________________________________________________________________________________________。 (2)分析图2结果，与低光强相比，高光强条件下的净光合速率________，原因是________________________________________。与25 ℃相比，30 ℃条件下黑藻放氧速率下降，可能的原因是________________________________________________________________。 解析：(1)叶绿素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。分析图1结果，低光强下，黑藻中的叶绿素a含量随温度升高而增多，其生理意义是为了吸收更多的光，以便适应低光强。(2)分析图2结果，同温度下，高光强下黑藻的放氧速率(净光合速率)更大，其原因是在高光强下，黑藻可以吸收更多的光，从而使光合速率较高。净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，同光强下，与25 ℃相比，30 ℃条件下黑藻放氧速率(净光合速率)下降，可能是因为温度较高时，呼吸速率增大，光合速率下降，从而使净光合速率下降。 答案：(1)红光和蓝紫光　增多　吸收更多的光，以适应低光强　(2)较高　高光强下，黑藻吸收更多的光使光合速率较高　呼吸速率增大，光合速率下降 1.(2024·湖南长沙三模)光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，RuBP(C5)既可与CO2结合，经酶催化生成PGA(C3)进行光合作用；又可与在此酶催化下生成1分子PGA和1分子PG(C2)，进行光呼吸(如图)。回答下列问题： (1)Rubisco分布在____________(具体场所)，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为________________________________________________________________________。 (2)据图分析，参与光呼吸的细胞器有________________________________，细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是___________________________________________________________________________。植物通过光呼吸能增强对强光环境的适应，其生理意义是________________________________________________________________________。 (3)光照过强可使植物光反应阶段的关键蛋白D1受损，出现光抑制现象，导致其光合作用效率大幅降低。研究表明，Ca2＋能够缓解因光照过强引起的D1蛋白含量下降。以天竺葵为实验材料，设计实验验证该结论，简要写出实验思路：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)Rubisco催化暗反应中CO2的固定过程，CO2与C5反应生成C3的过程称为CO2的固定，发生在叶绿体基质中。(2)据图分析可知，光呼吸的完成需要叶绿体、过氧化物酶体、线粒体等细胞器参与。光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和高O2低CO2情况下发生的生理过程，Rubisco是一种双功能酶，可与CO2结合发生CO2的固定，又可与O2结合发生光反应。高浓度CO2可减少Rubisco与O2结合，减少光呼吸，还可促进Rubisco与CO2结合，提高光合作用(暗反应)速率。光呼吸能产生CO2，植物通过光呼吸能增强对强光环境的适应，是因为强光照射下，通过光呼吸能补充气孔关 闭造成的CO2不足。(3)根据实验结论“Ca2＋能够缓解因光照过强引起的D1蛋白含量下降”分析，实验的自变量为是否有Ca2＋以及光照强度的强弱，因变量是D1蛋白的含量。因此实验思路为将生长状况相同的天竺葵随机均分成三组，分别在过强光照、过强光照加Ca2＋处理和适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1蛋白含量。 答案：(1)叶绿体基质　CO2的固定　(2)叶绿体、过氧化物酶体、线粒体　高浓度CO2可减少Rubisco与O2结合，减少光呼吸，还可提高光合作用(暗反应)速率　强光照射下，通过光呼吸能补充气孔关闭造成的CO2不足　(3)将生长状况相同的天竺葵随机均分成三组，分别在过强光照、过强光照加Ca2＋处理和适宜光照三种条件下培养，其他条件相同且适宜，培养一段时间后，检测各组D1蛋白含量 2.(2024·河北衡水二模)花生是抗旱耐瘠的经济和油料作物之一，全国约有70%的花生种植在干旱半干旱地区的瘠薄砂质土壤上。土壤水分亏缺和营养不足是限制干旱半干旱地区作物生长发育和产量的主要因素，直接影响植物生长及对养分的吸收利用。科研工作者将长势一致的花生植株分别进行处理，培养一段时间后测定相关指标，处理方式及结果如下表。回答下列问题： 组别 处理方式 生物量/(g/植株) 根系总酚含量/(mg/g) 甲组 正常供水＋不施氮肥 5.07 4.19 乙组 正常供水＋施用氮肥 5.43 4.62 丙组 __________ 3.71 3.41 丁组 干旱胁迫＋施用氮肥 4.64 4.14 (1)本实验中丙组的处理方式应为__________________________。与甲组相比，丙组生物量较低的原因是___________________________________。 (2)氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况，原因是氮参与花生细胞中______________(答出两种)等物质的形成。花生播种时一般宜浅播，原因是_______________________________________________。 (3)研究表明，干旱会引起过氧化物积累而对植物产生伤害，酚类物质可提高过氧化物酶的活力。请结合本实验，分析施用氮肥提高花生抗旱性的机制：________________________________________。 解析：(1)本实验的实验目的是探究施氮肥对花生抗旱性的影响及调控机制，实验自变量为是否干旱胁迫＋是否施用氮肥，因此丙组的处理方式是干旱胁迫＋不施氮肥。与甲组相比，丙组生物量较低的原因是土壤缺水，植物气孔导度减小，二氧化碳吸收减少，光合作用减弱，有机物的合成减少。(2)叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)等物质中均含有氮元素，因此氮素供应是否充分在很大程度上影响着花生的生长发育状况。花生播种时一般宜浅播，原因是花生油脂含量较多，油脂C、H比例高，参与细胞呼吸时耗氧量大，浅播可以保证种子的萌发有充足的氧气。 答案：(1)干旱胁迫＋不施氮肥　土壤缺水，植物气孔导度减小，二氧化碳吸收减少，光合作用减弱，有机物的合成减少　(2)叶绿素、磷脂(酶、ATP、NADPH)　保证种子的萌发有充足的氧气　(3)氮元素存在的情况下，有利于相关酶的合成，有利于酚类物质合成有关基因的表达，从而有利于提高过氧化物酶的活力来消除和减轻因干旱引发的活性氧化伤害，增强作物的抗旱性 3.水稻科研人员一直致力于改良品质、增加产量等方面的研究。紫云英是豆科植物，其根系可共生固氮菌，固定空气中的N2，是南方稻田常见的绿肥作物。研究发现，紫云英—水稻轮作时水稻产量会提高(轮作是指在一定年限内，同一块田地上按预定的顺序，轮换种植不同种农作物的生产方式)。请回答下列问题： (1)紫云英—水稻轮作时，在不额外施加氮肥的情况下，水稻产量会______，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)为研究喷施外源化学制剂对水稻耐热性的影响，某同学连续3天每日17：00对不同盆栽水稻分别喷施等量的22.04 mmol/L KH2PO4溶液(T1组)、20.00 mmol/L CaCl2溶液(T2组)和2.50 mmol/L Na2SiO3·9H2O溶液(T3组)，并置于人工气候箱进行连续5天高温培养，测定水稻剑叶的相关生理指标，实验结果如下表所示： 测定时间 高温处理5天 组别 T1 T2 T3 CK(对照组) 光饱和点/(μmol·m－2·s－1) 1 450 1 530 1 030 1 010 最大净光合速率/(μmol·m－2·g－1) 23.1 19.5 10.29 8.06 ①对照组中叶肉细胞在光照条件下产生O2的具体部位是__________________。 ②现需要测定水稻剑叶的总光合速率，还应再测定水稻剑叶____________________CO2的速率。 ③实验结果表明，能显著增强水稻剑叶在高温胁迫下利用光能的处理是______组，这可能与______元素能增强水稻的光反应强度有关，原因是_____________________________________________________________________________________________________(至少答出两点)。 解析：(1)紫云英是豆科植物，其根系可共生固氮菌，固定空气中的N2，增加土壤中N元素，可为水稻提供丰富的氮肥，从而增加水稻产量，据此可推测，紫云英—水稻轮作可在不额外施加氮肥的情况下，增加水稻产量。(2)①O2是光合作用光反应的产物，光反应过程发生于叶绿体类囊体薄膜。②现需要测定水稻剑叶的总光合速率，还应测定水稻剑叶黑暗条件下释放(呼吸作用产生)CO2的速率，因为总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和。③实验结果表明，在T1组处理条件下，最大净光合速率最大，故能显著增强水稻剑叶在高温胁迫下利用光能的处理是喷施22.04 mmol/L KH2PO4溶液，该组光合速率增加的原因可能与P元素能增强光反应强度有关，另外P元素参与合成磷脂，使类囊体薄膜的面积增大；参与合成ADP和Pi，为合成ATP提供充足的底物；参与合成NADPH，为暗反应提供原料，因此有利于光合速率的提高。 答案：(1)持续增加　紫云英是豆科植物，其根系可共生固氮菌，固定空气中的N2，多次轮作增加土壤中N元素，持续为水稻提供丰富的氮肥，从而持续增加水稻产量　(2)①叶绿体类囊体薄膜　②黑暗条件下释放　③T1　P　P元素参与合成磷脂，使类囊体薄膜的面积增大；P元素参与合成ADP和Pi，为合成ATP提供充足的底物；P元素参与合成NADPH，为暗反应提供原料 4.(2024·江西南昌三模)玉米和小麦都是重要的粮食作物。小麦属于C3植物，通过卡尔文循环完成碳的固定和还原。玉米是C4植物，碳的固定多了C4途径，其光合作用需要叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成。玉米叶肉细胞中的PEP酶具有很强的CO2亲和力。图 1 为玉米植株相关细胞内物质转化过程，图2为研究人员在晴朗的夏季白天测定玉米和小麦净光合速率的变化。回答下列问题： (1)实验室研究玉米叶片中色素种类及相对含量。利用纸层析法分离色素时，与类胡萝卜素相比，叶绿素在滤纸条上扩散速率________，原因是____________________________。 (2)若玉米的维管束鞘细胞叶绿体中只能进行暗反应，推测其可能缺少的结构是______。图1中过程②需要光反应提供的物质是______________。 (3)综上分析，玉米植株净光合速率为图2中曲线__________。由此可见，随着全球变暖，C4植物比 C3植物有更高的增产潜力，原因是_____________________。 研究表明，在弱光条件下，用10 mg/L 5­氨基乙酰丙酸(ALA)浇灌小麦幼苗根系，小麦幼苗的抗寒性增强。有人认为，小麦幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的，而是由ALA浇灌根系引起的。欲验证上述结论，以小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量为检测指标(可溶性蛋白的含量越高，则抗寒性越强)，设计实验验证，请完善实验思路及预期结果： ①实验思路：将长势相同的小麦幼苗随机均分为三组，A组___________________；B组在弱光条件下培养，用等量的蒸馏水浇灌小麦幼苗根系；C组在无弱光条件下培养，并用适量的 10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系。其他条件相同且适宜，一段时间后，检测小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。 ②预期结果：____________________________________________________。 解析：(2)若玉米的维管束鞘细胞叶绿体中只能进行暗反应，不能进行光反应，而光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，因而推测其可能缺少的结构是基粒(或类囊体或类囊体薄膜)。图1中过程①为CO2的固定，过程②为C3的还原，过程②需要光反应提供的物质是ATP和NADPH。(3)图2中上午9：30～12：30，曲线乙表示的净光合速率下降，而后表现为上升，显然曲线乙对应的植物表现为光合午休现象，而玉米叶肉细胞中PEP酶可固定低浓度的CO2，因而玉米没有光合午休现象，故图2中曲线甲表示玉米植株净光合速率。由此可见，随着全球变暖，C4 植物比C3植物有更高的增产潜力，这是因为高温下，植物气孔开度降低，与C3植物相比，C4植物更容易 在低CO2环境中积累有机物。(4)本实验的目的是验证小麦幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的，而是由ALA浇灌根系引起的，则该实验的自变量为是否用ALA浇灌实验组植物根部细胞，以及是否接受弱光照射，因变量是小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。因此本实验的设计思路为：将长势相同的小麦幼苗随机均分为三组，A组在弱光条件下培养，并用适量的10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系；B组在弱光条件下培养，用等量的蒸馏水浇灌小麦幼苗根系；C组在无弱光条件下培养，并用适量的 10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系；其他条件相同适宜，一段时间后，检测小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。能够支持上述结论的实验结果为：A组与C组小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等，且含量显著高于B组。 答案：(1)慢　叶绿素在层析液中的溶解度低于类胡萝卜素　(2)基粒(或类囊体或类囊体薄膜)　ATP和NADPH　(3)甲　高温下，植物气孔开度降低，与C3植物相比，C4植物更容易在低CO2环境中积累有机物　(4)①在弱光条件下培养，并用适量的10 mg/L ALA浇灌小麦幼苗根系　②A组与C组小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等，且含量显著高于B组 $$