内容正文:
课时冲关15 光合作用的影响因素及其应用 对应学生用书P389
[基础对点练]
一、单项选择题
1.(2025河南许平汝名校高三联考)水、二氧化
碳均是光合作用的原料,其含量的变化影响有
机物的合成速率.下列相关叙述正确的是
( )
A.水分子参与光反应阶段,植物吸收的水绝大
部分参与有机物的合成
B.植物缺水时叶面积减小,对光能的吸收和利
用减少
C.叶肉细胞中参与光合作用的 CO2 只来自外
界大气
D.环境中 CO2 含量增加可导致暗反应速率持
续增加
解析:B [水参与光反应阶段,植物吸收的绝大
部分水分通过蒸腾作用以水蒸气的形式散失,
A 错误;植物缺水时叶面积减小,植物对光能的
吸收和利用减少,从而导致光合速率降低,B正
确;叶肉细胞中参与光合作用的 CO2 来自外界
大气 和 叶 肉 细 胞 自 身 呼 吸 作 用 产 生 的 CO2,
C错误;环境中 CO2 含量增加不会导致暗反应
速率持续增加,暗反应速率还受到光反应产物
(ATP、NADPH)的影响,D错误.]
2.(2025黑龙江实验中学高三第二次月考)用打
孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵
抽出叶片内气体直至沉底,然后将等量的叶圆
片分别转至含有等浓度的NaHCO3 溶液的多个
培养皿中,然后给予一定的光照,在相同且适宜
的条件下,测量不同温度下的叶圆片全部上浮
至液面所用的平均时间(乙图中水温变化范围
对NaHCO3 分解速率的影响可以忽略不计),如
图所示.下列说法正确的是 ( )
A.叶片真正光合作用的最适温度一定位于
bc段
B.在cd段,主要是由于 NaHCO3 浓度下降、
CO2 减少导致上浮时间延长
C.上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对
大小
D.在ab段,随着水温的增加,净光合速率逐渐
减小
解析:C [真光合速率=净光合速率+呼吸速
率,由于温度变化也会影响呼吸酶的活性,所以
叶片真正光合作用的最适温度不一定位于 bc
段,A 错误;不同温度条件下的实验组中含有等
浓度的NaHCO3溶液,所以在cd段,不是由于
NaHCO3 浓度下降、CO2 减少导致上浮时间延
长,而是温度过高,导致光合作用酶活性降低,
使叶圆片上浮需要的时间延长,B错误;实验的
原理是当叶圆片抽取空气沉入水底后,光合作
用大于呼吸作用时产生的氧气在细胞间隙积
累,使圆叶片的浮力增加,叶片上浮,上浮至液
面的时间可反映净光合速率的相对大小,C 正
确;在ab段,随着水温的增加,叶圆片上浮需要
的时间缩短,说明氧气产生速率加快,净光合速
率逐渐增大,D错误.]
3.(2025安徽天域大联考高三第一次测试)叶绿
体随着光照强度的变化,在细胞中的分布和位
置也会发生相应改变,称为叶绿体定位.野生
型(WT)拟南芥叶片呈深绿色,对叶片的一部分
(整体遮光,中部留出一条窄缝)强光照射1h
后,被照射的窄缝处变成浅绿色(提示叶绿体发
生了迁移),而突变体chup1-2叶片(CHUP1
基因突变)经强光照射后叶色不变,实验过程和
原理 如 图 所 示.已 知 CHUP1 基 因 编 码 的
CHUP1蛋白能与叶绿体移动有关的肌动蛋白
(构成细胞骨架中微丝蛋白的重要成分)相结
合.下列相关叙述错误的是 ( )
A.强光照射后,野生型细胞中的叶绿体发生了
位置和分布的变化,以减少强光的伤害
B.若破坏细胞微丝蛋白后叶绿体定位异常,推
测微丝蛋白可能与叶绿体的运动有关
C.在弱光照射下,CHUP1突变体中叶绿体的
定位和分布是正常的
D.CHUP1蛋白缺失型拟南芥比野生型拟南芥
在弱光下暗反应生成C5 的速率低
解析:C [强光照射后,野生型细胞中的叶绿体
发生了位置和分布的变化,以减少光能的吸收,
避免强光的伤害,提高适应环境的能力,A 正
确;细胞骨架与细胞运动、分类、分化以及物质
的运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相
关,处理破坏细胞内的微丝蛋白(细胞骨架成
分)后,叶绿体定位异常,可知叶绿体的定位与
微丝蛋白有关,B正确;题意显示,已知CHUP1
基因 编 码 的 CHUP1 蛋 白 能 与 叶 绿 体 移 动 有
关,且图中显示 CHUP1蛋白缺失的叶肉细胞
中叶绿体不会因为光照强弱而发生改变,据此
推测,在弱光照射下,CHUP1突变体中叶绿体
的定位和分布是不正常的,即叶绿体不会聚集
到光照部位,C错误;弱光条件下,CHUP1蛋白
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高考总复习 生物学
缺失型拟南芥的叶绿体不会聚集到照光部位,
因而光反应比野生型拟南芥弱,产生的 ATP和
NADPH 少,因而C3 还原速率下降,因此,在弱
光下暗反应生成C5 的速率低,D正确.]
4.(2025北京通州区检测)农作物的光合作用强
度与其产量直接相关.科研人员研究了光照强
度和CO2 浓度对某种植物光合作用强度的影
响,绘制出成熟叶片在两种CO2 浓度条件下,光
合作用强度随光照强度的变化曲线(如下图).
下列说法正确的是 ( )
A.单位叶片中A 点的光合作用强度一定大于
呼吸作用强度
B.D 点以后限制光合作用强度的内因可能是酶
浓度
C.CO2 浓度由B 点调至C 点瞬间,叶绿体中C3
含量下降
D.若该曲线是在最适温度下测得,突然降低温
度,D 点会向右上方移动
解析:B [曲线代表总光合强度,呼吸强度未
知,A 错误;CO2 浓度由 B 点调至C 点 瞬 间,
C3的合成增加,消耗暂时不变,所以 C3 含量上
升,C错误;若该曲线是在最适温度下测得,突
然降低温度,光合速率降低,D 点会向左下方移
动,D错误.]
5.(2025贵州遵义模拟)为探究CO2 浓度对不同
作物光合速率的影响,研究人员以大豆、甘薯、
花生、水稻为实验材料,分别进行三种不同的实
验处理:甲组提供大气CO2 浓度,乙组提供大气
CO2 浓度倍增环境,丙组先在大气 CO2 浓度倍
增的环境中培养60d,测定前一周恢复为大气
CO2 浓度.整个实验过程保持适宜的光照强度
和充足的水分,实验结果如图.下列说法错误
的是 ( )
A.本实验自变量为CO2 浓度和作物的种类
B.根据乙组光合速率高于甲组推测 CO2 浓度
越高作物产量越高
C.乙组光合速率相较甲组未加倍的原因可能是
NADPH 和 ATP供应限制
D.丙组光合速率低于甲组可能是长时间高浓度
CO2 降低了CO2 固定酶的活性
解析:B [据题干和图可知,该实验的自变量是
CO2 浓度和作物种类,A 正确;由甲组和乙组实
验结果比较可知,随着CO2 浓度的增加,乙组作
物的光合作用速率比甲组的光合作用速率更
高,即随着CO2 浓度的增加,作物的光合作用速
率随之提高,CO2 浓度也会影响呼吸速率,因为
不知道呼吸速率的变化情况,故根据乙组光合
速率高于甲组不能推测CO2 浓度越高作物产量
越高,B错误;光合作用中光反应为暗反应提供
ATP 和 NADPH,暗 反 应 为 光 反 应 提 供
NADP+ 、ADP和 Pi;当 CO2 浓度倍增时,光合
速率并没有倍增,其限制因素可能是光反应为
暗反应提供的 ATP和 NADPH 不足,或者是暗
反应 中 固 定 CO2 的 酶 数 量 不 足,从 而 影 响 了
CO2 的固定,C 正确;由图可以看出,丙组的光
合作用速率比甲组低,推测可能是作物长期处
于高 CO2 浓度环境引起固定 CO2 的酶的活性
降低,D正确.]
6.(2025山东潍坊联考)光能超过光合系统所能
利用的数量时,光合功能会下降,这种现象称为
光抑制.光抑制主要表现为光系统Ⅱ光化学效
率以及饱和光强下光合速率的降低,光系统Ⅱ
最大光化学效率(Fv/Fm)可用来表示光抑制程
度.当光系统从环境中吸收的光能超出其光能
利用能力时,光能以热能的形式耗散,称为非光
化学淬灭(NPQ 为非光化学淬灭系数).科研
人员研究了抗坏血酸(AsA)对甜椒低温弱光条
件下的光抑制程度和机理,结果如图1和图2.
下列说法错误的是 ( )
图1
图2
A.光照过强可能使光系统Ⅱ蛋白受损,光反应
合成的 NADPH、ATP减少,光合速率降低
B.4 ℃下更易发生光抑制,因低温使暗反应速
率变慢、需能减少,导致光能过剩
C.题中实验的自变量有两个,即低温胁迫和弱
光双重因素
D.低温下,AsA处理能够减轻光抑制的机理是
增加了热耗散
705
第二单元 细胞的能量供应和利用
解析:C [由题可推测,光照过强可通过使光系
统Ⅱ蛋白受损,从而使得光合能力下降,进而使
得光反应产生的 NADPH、ATP减少,光合速率
降低,A 正确;据图1可知,4℃比25℃环境条
件下Fv/Fm 低,说明4℃时容易发生光抑制,
其原因可能是温度降低,使酶的活性降低,进而
使光合作用速率减慢,光合作用能够利用的光
能减 少,导 致 光 能 过 剩,更 容 易 发 生 光 抑 制,
B正确;由图2可知,题中实验的自变量有2个,
即低温胁迫和 AsA 处理因素,C错误;由图2可
知,AsA 处理时 NPQ 相对于仅有低温胁迫时
增大,可推断 AsA 处理能够减轻光抑制的原理
是 AsA 处理使更多的光能以热能形式散失,从
而降低了光能对光合作用的抑制,D正确.]
[素养提升练]
二、不定项选择题
7.(2025湖南三湘创新发展联合体高三联考)在
光照强度等其他条件相同且适宜的情况下,测
定了某幼苗在不同温度下的 CO2 吸收速率,在
黑暗条件下测定了该幼苗在不同温度下的 CO2
生成速率,实验结果如表所示.下列叙述正确
的是 ( )
温度/℃ 25 30 35 40 45 50 55
CO2 吸收速率
μmolCO2
dm-2h-1
30404020 -10 -30 -20
CO2 释放速率
μmolCO2
dm-2h-1
15203040 35 30 20
A.分析表中的数据,可知35℃时植物实际光合
速率最大
B.若进一步测量实际光合速率的最适宜温度,
需要在30~40℃设置温度梯度继续实验
C.若昼夜时间相等,植物在25~35℃时可以正
常生长
D.30℃与40 ℃时实际光合速率相同,说明酶
的活性不受温度的影响
解析:ABC [CO2 吸收速率代表净光合速率,
黑暗条件下 CO2 生成速率代表呼吸速率,两者
的和为实际光合速率,因此可算出表中35℃时
植物实际光合速率最大,A 正确;图示温度范围
内,35℃时植物实际光合速率最大,进一步测最
适温度,应在35 ℃左右的范围内设置梯度,即
需要在30~40 ℃设置更小的温度梯度继续实
验,B 正确;若昼夜时间相等,有机物的积累量
=净光合速率×12-呼吸速率×12,由表中数
据可知植物在25~35 ℃时净光合速率大于呼
吸速率,可 以 积 累 有 机 物 正 常 生 长,C 正 确;
30℃与40℃时净光合速率不相同,实际光合速
率相同,但在这两个温度下光合作用的酶活性
不同.30℃是低温,酶的活性受到抑制,适当升
高温度酶的活性可以恢复;40℃是高温,酶空间
结构可能受到破坏,适当降低温度,酶的活性不
可以恢复,D错误.]
8.(2025江西南昌二中高三月考)为探究高温和
高CO2 浓度对盆栽番茄植株中的可溶性糖(含
量越多,果实越甜)和淀粉含量的影响,科研人
员进行了分组实验,测得实验45天时相关物质
含量情况如图,下列叙述正确的是 ( )
A.每组选1株番茄在其他条件相同且适宜条件
下进行实验
B.在常态CO2 浓度条件下,高温可促进番茄光
合作用的进行
C.在高CO2 浓度条件下,高温可促进番茄光合
作用的进行
D.由结果可知,提高番茄果实甜度的措施是提
高温度和CO2 浓度
解析:BD [每组选1株番茄样本太少,可能会
导致结果不准确,A 错误;光合作用会产生淀
粉,淀粉会水解产生可溶性糖,在常态CO2 浓度
条件下,相比常温(对照组),高温条件下,番茄
植株中的可溶性糖和淀粉含量都更高,说明高
温可促进番茄光合作用的进行,B 正 确;在 高
CO2 浓度条件下,相比高温,低温条件下(对照
组),番茄植株中的淀粉含量更高,而可溶性糖
含量更低,说明在高CO2 浓度条件下,高温可抑
制番茄光合作用的进行,C 错误;由结果可知,
高温+高 CO2 浓度条件下,可溶性糖(含量越
多,果实越甜)最高,说明提高番茄果实甜度的
措施是提高温度和CO2 浓度,D正确.]
三、非选择题
9.(2025江西部分学校高三联考)某地属于中温
带干旱气候区,随着气温升高和干旱加剧,研究
人员研究了正常温度下的干旱胁迫对枸杞品种
A、B生长的影响,相关实验结果如表所示.回
答下列问题.
枸杞
品种
检测
指标
正常
供水
轻度干
旱胁迫
中度干
旱胁迫
重度干
旱胁迫
品
种
A
胞间 CO2 浓
度/(mmol
mol-1)
24923208151576611218
净光合速率/
(μmolm-2
s-1)
2426 1592 1247 698
品
种
B
胞间 CO2 浓
度/(mmol
mol-1)
2467114235130169128
净光合速率/
(μmolm-2
s-1)
33651786 479 249
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高考总复习 生物学
(1)在上述实验中,环境温度和环境中的CO2 浓
度属于 变量.
(2)随着干旱胁迫程度的加深,植物的水分供应
不足,导致光反应产生的
(答出2点)减少,进而直接影响暗反应过程中
,这是光合速率降低的原
因之一.
(3)据表分析,在正常温度条件下,干旱胁迫对
于品种 A的光合速率的影响是
.
研究人员推测高温处理会增强这种影响,请在
上述实验的基础上设计实验来验证该结论,写
出简要的实验思路:
.
(4)根据表中实验结果分析,随着当地气候的变
化,更适合在当地种植的枸杞品种是 .
解析:(1)据表格分析,本实验的自变量是干旱
程度(正常水分、轻度干旱、中度干旱和重度干
旱),而环境温度和环境中的CO2 浓度会影响实
验结果,但不是实验要控制的因素,属于无关变
量,应保持相同且适宜.
(2)在光反应阶段,光能被叶绿体内类囊体膜上
的色素捕获后,将水分解,形成 ATP 和 NADPH,
从而使光能转化成 ATP中的化学能,所以水分
供应不足会导致光反应的产物 ATP和 NADG
PH 减少,从而影响暗反应中C3 的还原,使得有
机物合成减少,净光合速率降低.
(3)据表分析,在正常温度条件下,干旱胁迫对
于品种 A 的光合速率的影响是使植物的气孔关
闭,导致吸收CO2 的减少,从而进一步抑制光合
作用的进行,净光合速率降低.设计实验验证
高温处理会使光合速率降低,可以在干旱胁迫
的基础上设计正常温度、高温组处理进而检查
胞间CO2 浓度和净光合速率.
(4)根据表中实验结果分析,在正常供水和各种
干旱胁迫下,均是品种 A 的胞间 CO2 浓度和净
光合速率高,因此随着当地气候的变化,更适合
在当地种植品种 A.
答案:(1)无关
(2)ATP和 NADPH C3 的还原
(3)胞间 CO2 浓度降低和净光合速率降低 在
干旱胁迫的基础上设计正常温度、高温组处理
进而检查胞间CO2 浓度和净光合速率
(4)品种 A
10.(2025山东枣庄高
三月考)植物吸收的
光能超过光合作用
所能利用的量时,引
起光能转化效率下
降的现象称为光抑制.光抑制主 要发生在
PSⅡ,PSⅡ是由蛋白质和光合色素组成的复
合物,能将水分解为O2 和 H+ 并释放电子.电
子积累过多会产生活性氧破坏 PSⅡ,使光合
速率下降.中国科学院研究人员提出“非基因
方式电子引流”的策略,利用能接收电子的人
工电子梭(铁氰化钾)有效解除微藻的光抑制
现象,实验结果如图所示.
(1)PSⅡ将水分解释放的电子用于与 结
合,形成 NADPH.该过程中发生的能量转化
是
.
(2)据图分析,当光照强度由Ⅰ1 增加到Ⅰ2 的
过程中,对照组微藻的光能转化效率 (填
“下降”“不变”或“上升”),理由是
.
(3)根据实验结果可知,当光照强度过大时,加
入铁氰化钾能够有效解除光抑制,原因是
.
(4)若将对照组中经Ⅰ1 和Ⅰ3 光照强度处理的
微藻分别加入铁氰化钾后置于Ⅰ3 光照强度
下, (填“Ⅰ1”或“Ⅰ3”)光照强度处理的微
藻光合放氧速率较高.
解析:(1)光反应中,水分解为氧气、H+ 和电
子,电子与 H+ 、NADP+ 结合形成 NADPH,该
过程中光能转化为 NADPH 中活跃的化学能.
(2)由图可知光照强度从Ⅰ1 增加到Ⅰ2 的过程
中,对照组微藻的光合放氧速率不变,光合作
用利用的光能不变,但由于光照强度增加,因
此光能转化效率下降.
(3)由题干信息可知,“电子积累过多会产生活
性氧破坏 PSⅡ,使光合速率下降”,推测铁氰
化钾能将光合作用产生的电子及时导出,使细
胞内活性氧水平下降,降低 PSⅡ受损伤的程
度,因而能够有效解除光抑制.
(4)对照组中经Ⅰ1 光照强度处理的微藻 PSⅡ
没有被破坏,加入铁氰化钾后,光抑制解除,置
于Ⅰ3 光照强度下,光合放氧速率会升高;而
Ⅰ3 光照强度下,微藻细胞中 PSⅡ已经被累积
的电子破坏,加入铁氰化钾后并不能恢复,光
合放氧速率仍然较低.
答案:(1)NADP+ 和 H+ 光能转化为化学能
(2)下降 光照强度由Ⅰ1 增加到Ⅰ2 过程中,
光照强度增加,光合作用利用的光能不变
(3)铁氰化钾能将光合作用产生的电子及时导
出,使细胞内活性氧水平下降,降低PSⅡ受损
伤的程度
(4)Ⅰ1
905
第二单元 细胞的能量供应和利用