2025届高三二轮复习生物：光合作用课件

光合作用的原理 考纲要求与考情解读 考点 三年考情分析 2025考向预测 光合作用的基本过程 2024山东T21,2024河北T19, 2024安徽T16, 2023全国甲T29,2023全国乙T2, 2023湖北T8,2023湖南T17, 2022全国甲T29,2021全国乙T29, 2021山东T16、T21,2021广东T12 1.考点预测：该命题点旨在考查教材中捕获光能的色素和叶绿体的结构，光合作用的探究历程、原理和应用，以及绿叶中色素的提取和分离和探究环境因素对光合作用强度的影响两个实验。 2.考法预测：题目情境的呈现或是文字描述，或是图表展示。高考题目中涉及具体生产生活实践中的不同植物的光合作用，如盐胁迫、干旱胁迫、强光等对植物光合速率的影响，还有C₄ 植物、 CAM植物等的光合作用。该命题点的试题情境多样，以下两种居多：一是当代科学家所做的一种或多种环境因素影响光合作用速率的实验数据表或坐标曲线图，二是大学教材中光合作 用过程的文字或图解、光呼吸、C₄ 途径和CAM 途径等。 环境因素对光合作用速率的影响 2024全国甲T29,2024全国新课T31, 2024湖北T4,2024北京T4, 2023全国乙T29,2023全国新课T2, 2023山东T21,2023广东T18, 2022全国乙T2,2022山东T21, 2022广东T18,2021广东T15, 2021河北T19 温故知新 (1)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢(　　) (2)用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰(　　) (3)植物工厂常采用无土栽培技术，应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同(　　) (4)类囊体产生的ATP和O2，参与CO2的固定与还原(　　) (5)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降(　　) × √ × × √ 建网络，梳主干 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体基质 【真题引领】(怎么考，考什么） 1．(2024·河北，19节选)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如图所示。 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用____________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是________________________________________________________。 (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中____光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为______和_______。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的____________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 蓝 类囊体薄膜 C5 糖类 紫外光 无水乙醇 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，选择红光可排除类胡萝卜素的干扰 核心提炼1:绿叶中色素的提取和分离实验、色素的吸收光谱 1.绿叶中色素的提取和分离实验要点 层析液 色素被破坏 胡萝卜素 叶绿素a 2.色素的吸收光谱 变式训练 1、科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图 Ⅰ )。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是______________________________________________；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持________(填“低温”或“常温”)。 保持类囊体内外的渗透压，避免类囊体破裂 低温 (2)在图 Ⅰ 实验基础上进行图 Ⅱ 实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是_______________________________________。 实验 Ⅱ 是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外氢离子浓度差 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ 所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是__________________________________________________________ 类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高 核心提炼2：探索光合作用原理的部分实验 【真题引领】(怎么考，考什么） 2、（2023·湖北高考8题）植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PS Ⅰ和PS Ⅱ光复合体，PS Ⅱ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PS Ⅱ光复合体上的蛋白质LHC Ⅱ，通过与PS Ⅱ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获（如图所示）。LHCⅡ与PS Ⅱ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（　　） A. 叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PS Ⅱ光复合体对光能的捕获增强 B. Mg2＋含量减少会导致PS Ⅱ光复合体对光能的捕获减弱 C. 弱光下LHC Ⅱ与PS Ⅱ结合，不利于对光能的捕获 D. PS Ⅱ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 C 核心提炼3：光反应 （1）光系统是由叶绿素、类胡萝卜素和蛋白质组成的复合物。光系统包括PS Ⅱ、PS Ⅰ两种类型。 主要功能是： 。 吸收、传递、转化光能 （2）吸收的光能的用途 一是将水分解产生氧和H＋，氧直接以氧分子的形式释放出去，H＋与氧化型辅酶Ⅱ(NADP＋)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)；二是在有关酶的作用下，提供能量促使ATP的合成。 (3)物质变化 ①2H2O―→O2＋4H＋＋4e－ 小结　电子的最初供体是水，最终受体是NADP＋，电子传递的最终产物是NADPH。 (4)能量变化 在PSⅡ中，日光激发叶绿素中的电子由低能状态转化为高能状态，随后能量转移到ATP中。高能电子再转化为低能电子，进入PSⅠ，PSⅠ中的能量变化为光能→电能→NADPH中的化学能。 拓展：类囊体薄膜两侧的质子浓度梯度是如何建立的呢？ 拓展　(1)质子浓度(电化学)梯度的建立 ①PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋； ②质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；③另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。 (2)合成ATP 类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，因此类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合成酶顺浓度梯度流出，而ATP合成酶利用质子顺浓度梯度流出释放的能量来合成ATP。 2．植物体内光系统Ⅰ (PSⅠ) 、细胞色素复合体(Cb6/f) 、光系统Ⅱ(PSⅡ) 等结构能形成如图所示的线性电子传递和环式电子传递两条途径。线性电子传递中，电子经PSII、Cb6/f 和PSI 最终产生 NADPH和ATP。环式电子传递中,电子在PSI 和Cb6/f 间循环, 仅产生ATP 不产生 NADPH。高温胁迫会引发活性氧 ROS (如自由基、H₂O₂等)的积累而造成光抑制。下列说法错误的是（    ）    A．PSI和PSⅡ具有吸收利用光能, 并进行电子传递的作用 B．膜两侧H⁺浓度梯度的形成与水的光解、PQ 蛋白的运输及 NADPH的合成密切相关 C．ROS 会催化光系统中的蛋白质水解造成光抑制 D．与线性电子传递相比，环式电子传递能够提高ATP/NADPH 比例 C 变式训练 　3、（2024·安徽高考16题）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。 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 。 ATP和NA DPH 核酮糖-1，5-二磷酸和淀粉等 （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）。 减法原理 加法原理 【真题引领】(怎么考，考什么） （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。 增大 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、传递和转换，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作用速率 核心提炼4：暗反应、光反应与暗反应的关系 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 暗反应的过程 (1)物质变化 (2)光合产物的主要形式 光合作用旺盛时，很多植物合成的糖类通常会以淀粉的形式临时储存在叶绿体中，假如以大量可溶性糖的形式存在，则可能导致叶绿体吸水涨破。蔗糖是大多数植物长距离运输的主要有机物，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是非还原糖性质较稳定。 光反应和暗反应的联系 NADPH的作用：作为活泼的还原剂，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 变式训练 3.淀粉和蔗糖是叶肉细胞光合作用的两种主要终产物，Pi在二者分配过程中起到了重要调节作用，其过程如图所示。下列叙述正确的是 A.磷是生物膜的重要组分，中心体和 　核糖体不含磷 B.CO2形成磷酸丙糖的过程中，NADPH 　不供能，只作为还原剂 C.若光照骤减，短时间内核酮糖-1,5-二 　磷酸的含量减少 D.若抑制磷酸转运器的功能，卡尔文循环会马上停止 C 光呼吸、C4植物、CAM植物 【真题引领】(怎么考，考什么） 4、（2024·吉林高考21题）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。 在叶绿体中：C5＋CO2 2C3 ① C5＋O2 C3＋C2 ② 在线粒体中：2C2＋NAD＋ C3＋CO2＋NADH＋H＋ ③ 注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。 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 。 CO2的固定 细胞质基质 线粒体基质 (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 。 光呼吸 呼吸作用 净光合速率=总光合速率-呼吸速率-光呼吸 速率，7—10时，随着光照强度的增加，与WT相比，株系1、株系2，增强了总光合速率，降低了光呼吸强度 不能 总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率+光呼吸速率，在图3中，能看到净光合速率，但无法得知呼吸作用速率和光呼吸速率 (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 。 与株系2与WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 1.光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭， 阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco具有两面性(或双功能)。 (2)过程 (3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4)不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 (5)有利影响 ①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径； ②在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 (6)二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 2. 光抑制与光保护 光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能下降，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PS Ⅱ系统。光抑制的发生及光保护的三道防线如下图所示： 4、研究发现，强光照条件下植物叶肉细胞会进行光呼吸。光呼吸是由于O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。该酶既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后在线粒体中生成CO2，如下图。下列说法正确的是（　　） A．Rubisco是一个双功能酶，不具备专一性 B．光呼吸可以消耗掉多余的O2，减少自由基产生，降低对细胞结构的损伤 C．较强的光呼吸对于光合作用产物的积累是很有利的 D．持续强光照时突然停止光照，CO2释放量先减少后增加至稳定 B 变式训练 5、（2023·湖南高考17题，节选）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（Km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： 【真题引领】(怎么考，考什么） (1)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度______(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是____________(答出三点即可)。 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，使维管束鞘细胞内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸 (2)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__________________(答出三点即可)。 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 3.C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 (1)比较C4植物、CAM植物固定CO2 的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空 间上错开；CAM植物两次固定CO2 是时间上错开。 (2)比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和 CAM途径都只起固定CO2的作用，最终 还是通过C3途径合成有机物。 C4植物的CO2补偿点低，光合午休小的原因： ①PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力，气孔关闭时，仍然能够利用极低浓度的CO2。②玉米已先通过C4途径把CO2储存起来形成C4，气孔关闭时，C4分解产生CO2，用于光合作用，所以气孔关闭对玉米影响不大。 4. 蓝细菌的CO2浓缩机制 蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。 5、景天科植物有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2先形成苹果酸储存在液泡中，当白天气孔关闭时，液泡中的苹果酸经脱羧作用，释放出CO2用于光合作用，下列叙述错误的（ ） A．该代谢途径可防止景天科植物在白天大量 散失水分，有利于适应干旱环境 B．景天科植物白天进行光合作用，暗反应固 定的CO2来自于苹果酸脱羧作用 C．与常见的C3途径植物相比，夜间将景天科 植物放置于室内更有益于人体健康 D．白天，突然降低外界CO2浓度，景天科植 物叶肉细胞中C3的含量无明显变化 B 变式训练 素养表达：1.CAM植物的叶肉细胞，在夜晚____(填“是”或“否”)进行暗反应生成有机物，原因是___________________________________________________________。 2.CAM植物中CO2固定的途径和发生时间分别是_________________。 3.CAM植物夜晚细胞中的pH会下降的原因：_____________________ _。 夜晚没有光，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和NADPH，只是对CO2进行暂时固定，不进行暗反应 CAM途径：夜晚；卡尔文循环：白天 夜晚细胞固定CO2，生成苹果酸储存在液泡中 否 光合速率的影响因素 6.（2024·重庆·高考）重庆石柱是我国著名传统中药黄连的主产区之一，黄连生长缓慢，存在明显的光饱和（光合速率不再随光强增加而增加）和光抑制（光能过剩导致光合速率降低）现象。 (1)探寻提高黄连产量的技术措施，研究人员对黄连的光合特征进行了研究，结果见图1。 ①黄连的光饱和点约为 umol*m-2*s-1。光强大于1300umol*m-2*s-1后，胞间二氧化碳浓度增加主要是由于 。 ②推测光强对黄连生长的影响主要表现为 。 黄连叶片适应弱光的特征有 （答2点）。 500 光合作用受到抑制，消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加 黄连在弱光随光强增加生长快速达到最大， 光照过强其生长受到抑制 叶片较薄，叶绿素较多，（叶色深绿， 叶绿体颗粒较大，叶绿体类囊体膜面积更大） 【真题引领】(怎么考，考什么） (2)黄连露天栽培易发生光抑制，严重时其光合结构被破坏（主要受损的部位是位于类囊体薄膜上的色素蛋白复合体），为减轻光抑制，黄连能采取调节光能在叶片上各去向（题图2）的比例，提升修复能力等防御机制，具体可包括 （多选）。①叶片叶绿体避光运动，②提高光合产物生成速率，③自由基清除能力增强，④提高叶绿素含量，⑤增强热耗散。 (3)生产上常采用搭棚或林下栽培减轻黄连的光抑制，为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施施及其作用是 。 ①②③⑤ 合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳提高暗反应 考点分析： 光合作用的影响因素及光合作用的原理在生产实践中的应用 核心提炼：4.光合作用的影响因素 CO2浓度 温度 酶 1.光照 (1)光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗反应速率。 二轮P31 (2)阳生植物的光饱和点远远高于阴生植物，而C4植物的光饱和点高于C3植物。 (3)强光伤害——光抑制：主要发生在PSⅡ中，过强的光照强度会在PSⅡ部位产生活性氧等自由基，自由基为强氧化剂，不及时清除会破坏附近的叶绿素及蛋白质，从而使光合器官受损，光合活性下降。因此植物会产生一系列的保护措施： ①通过叶片运动、叶绿体运动减少光能的吸收； ②加强光呼吸、蒸腾作用等加强热耗散； ③增加活性氧的清除系统； ④加强PSⅡ的修复循环等。 2、CO2浓度 暗反应 CO2补偿 光合速率与细胞呼 吸速率相等 进行光合作用所需CO2 的最低浓度 CO2饱和 有机肥 CO2浓度 3、温度 酶的活性 增大 最适 酶的活性 光合速率与呼吸速率相等 昼夜温差 有机物积累　 4、水分或矿质元素 原料 介质 CO2 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响细胞中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2＋)； ②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度； ③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害 气孔 1.(2024·山东，21节选)从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度/(μmolCO2·mol－1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄速度慢的原因是_________________________________________________________ _________________________________________________________________。 突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿 素的合成、提高类囊体膜蛋白稳定性，有利于维持叶绿素含量稳定 变式训练 教材P97 (2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点______(填“高”或“低”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 高 突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下，突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高 检测指标 植株 14天 21天 28天 胞间CO2浓度/(μmolCO2·mol－1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是_____________________________________________ 叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，图中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型 2.(2024·湖南，17节选)钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题： (1)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量______，从叶绿素的合成角度分析，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。 减少 缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞 对Mg、N等元素的吸收，使叶绿素合成减少 (2)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因(包括1个核基因和1个叶绿体基因)编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：①_____________________________________________； ②____________________________________________________； ③__________________________________________________； ④基因测序；⑤_______________________。 分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA 根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物 利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳 和已知基因序列进行比较 变式训练 素养表达 1.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_____________________________________(答出1点即可)。 2.植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是________________________________________________________。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是__________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________。 自身呼吸消耗或建造植物体结构 增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用 根细胞通过呼吸作用产生的二氧化碳溶于水形成碳酸， 导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变 3.种植海水稻时，应做到合理密植的原因是________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少答2点)。 4.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_________________________________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是______________________________________________________________。 作用面积或提高光能利用率；减少农作物对CO2等的竞争或有利于通风；减少农作物对无机盐和水分的竞争；防止叶片相互遮挡从而减少有机物的消耗等 合理密植有利于增加光合 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 提炼：传统农业生产模式及应用 7.(2024·全国甲卷，29)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_______________________________________________________ _______________________________________________________。 不相等 该植物叶片在温度A和C时光合速率相等，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 (2)在温度D时，该植物体的干重会减少，原因是___________________________。 在温度D 时，该植物叶片的净光合速率为0，没有有机物积累，但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，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_________________________________________________________________________(答出一点即可)。 (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。 温度超过B 时，随着温度升高，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少(或温度超过B时，随着温度升高，与暗反应有关酶的活性降低) 光合速率与呼吸速率差值(或净光合速率) 【真题引领】(怎么考，考什么） 提炼5：深度解读总光合速率与呼吸速率的关系 (1)光补偿点对应的两种生理状态 ①整个植株： ②叶肉细胞： (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) 光合作用强度＝细胞呼吸强度 光合作用强度>细胞呼吸强度 (3)D 点：代表饱和点对应的最大光合速率,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 ②NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ③ADP＋Pi＋能量ATP ①CO2固定：CO2＋C52C3 ②C3的还原：2C3(CH2O)＋C5 $$