第1部分 专题6 光合作用（专题突破练）-【第一梯队】2026年高考生物二轮专项突破教用word

专题6　光合作用 高考真题风向练 考点1　光合作用的原理及应用:T1、T2、T3、T5　　　考点2　光合作用与细胞呼吸的综合:T4、T6、T7 1.(2025山东,13,2分)“绿叶中色素的提取和分离”实验操作中要注意“干燥”,下列说法错误的是(　B　) A.应使用干燥的定性滤纸 B.绿叶需烘干后再提取色素 C.重复画线前需等待滤液细线干燥 D.无水乙醇可用加入适量无水碳酸钠的95%乙醇替代 2.(2025安徽,2,3分)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验,下列叙述错误的是(　C　) A.用打孔器打出叶圆片时,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以进行对比实验 C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化,可计算出实际光合作用强度 D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,可能与其接受的光照强度不同有关 3.(2025湖南,17,12分)对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料,其化学性质稳定。研究发现,某细菌不能在无氧条件下生长,在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚,并释放CO2。在Burk无机培养基和光照条件下,培养某栅藻(真核生物)的过程中,对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚(40 mg·L-1)的降解情况,开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验,结果如图b。回答下列问题: (1)栅藻的光合放氧反应部位是叶绿体(填细胞器名称)。图a结果表明,对硝基苯酚抑制栅藻的光合放氧反应。 (2)细菌在利用对硝基苯酚时,限制因子是氧气。 (3)若Ⅰ中对硝基苯酚含量为20 mg·L-1,培养10 min后,推测该培养液pH会升高,培养液中对硝基苯酚相对含量基本不变。 (4)细菌与栅藻通过原始合作,可净化被对硝基苯酚污染的水体,理由是栅藻进行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境,细菌降解水体中的对硝基苯酚,并将产生的CO2提供给栅藻进行光合作用。 4.(2025河南,17,10分)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。 回答下列问题: (1)光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。 (2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述①③④组(填组别)进行对比分析,该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度(答出2点即可)。 (3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率始终大于(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断依据是④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点也就是总光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组。 5.(2025黑吉辽蒙,21,11分)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S),并做了相关研究。实验结果表明,这一改良提高了该作物的光合速率(如图)和产量潜力。回答下列问题。 注:光照强度在曲线②和③中为n,在曲线①中为n×120%。 (1)Rubisco在叶绿体的基质中催化C5与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成(CH2O),这一过程中能量转换是(ATP和NADPH中)活跃的化学能转换为有机物中稳定的化学能。 (2)据图分析,当胞间CO2浓度高于B点时,曲线②与③重合是由于光照强度不足。A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是CO2浓度。胞间CO2浓度为300 μmol·mol-1时,曲线①比②的光合速率高的具体原因是与曲线②相比,曲线①中S植株获得的光照更强,光反应生成了更多的ATP和NADPH,用于暗反应还原C3,生成有机物的速率更快。 (3)研究发现,在饱和光照和适宜CO2浓度条件下,S植株固定CO2生成C3的速率比WT更快。使用同位素标记的方法设计实验直接加以验证,简要写出实验思路。 答案　用放射性同位素14C标记CO2供作物进行光合作用,在饱和光照、适宜CO2浓度等相同条件下,同时培养相同数量的长势良好且生理状况相似的WT植株和S植株,检测并比较相同时间内两组植株中的14C标记的C3的量。 6.(热门拓展3　植物光合调控与逆境适应机制 (2025山东,21,9分)高光强环境下,植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤,引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长,其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是磷脂双分子层;叶绿体中含有许多由类囊体组成的基粒,扩展了受光面积。 (2)据图分析,生成NADPH所需的电子源于H2O。采用同位素示踪法可追踪物质的去向,用含3H2O的溶液培养该绿藻一段时间后,以其光合产物葡萄糖为原料进行有氧呼吸时,能进入线粒体基质且被3H标记的物质有H2O、丙酮酸和[H](NADH)。离心收集绿藻并重新放入含O的培养液中,在适宜光照条件下继续培养,绿藻产生的带18O标记的气体有O2和CO2。 (3)据图分析,通过途径①和途径②消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为途径①以电能的方式耗散光能;途径②以热能的方式耗散光能。 7.(2025广东,18,11分)我国科学家以不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a);比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图b),鉴定到突变体发生了PIL15基因的功能缺失,并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题: (1)图a中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol·mol-1范围时,红光下光合速率的限制因子是光照强度,推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是植物对蓝光利用效率更高。 (2)图b中,突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近,推测其原因是突变体水稻PIL15基因的功能缺失,使得脱落酸信号通路异常,无法正常调控气孔的开闭。 (3)归纳上述两个研究内容,总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1中,①吸收的光在叶绿体中最终被转化为有机物中稳定的化学能。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。用箭头完成图c中②所介导的通路,并在箭头旁用“(+)”或“(-)”标注前后两者间的作用,(+)表示正相关,(-)表示负相关。 答案　 (4)根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式:光照既可以为植物提供能量,又可以作为信号。 高考真题考点练 考点1　光合作用的原理及应用 考向1　捕获光能的色素 1.(2024广东,3,2分)银杏是我国特有的珍稀植物,其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别,下列实验操作正确的是(　C　) A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B.研磨时用水补充损失的提取液 C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D.用过的层析液直接倒入下水道 2.(2023江苏,12,2分)下列关于“提取和分离叶绿体色素”实验叙述合理的是(　B　) A.用有机溶剂提取色素时,加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏 B.若连续多次重复画滤液细线可累积更多的色素,但易出现色素带重叠 C.该实验提取和分离色素的方法可用于测定绿叶中各种色素含量 D.用红色苋菜叶进行实验可得到5条色素带,花青素位于叶绿素a、b之间 3.(2023全国乙,2,6分)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述,错误的是(　D　) A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C.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 D.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 4.(2024贵州,3,3分)为探究不同光照强度对叶色的影响,取紫鸭跖草在不同光照强度下,其他条件相同且适宜,分组栽培,一段时间后获取各组光合色素提取液,用分光光度法(一束单色光通过溶液时,溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　D　) A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 5.(2024河北,19,10分)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、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量 (mg/g) 类胡萝卜素 含量(mg/g) 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 回答下列问题: (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,其中蓝光可被位于叶绿体类囊体薄膜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C5和糖类。与白膜覆盖相比,蓝膜和绿膜透过的紫外光较少,可更好地减弱幼苗受到的辐射。 (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,可利用无水乙醇作为溶剂。测定叶绿素含量时,应选择红光而不能选择蓝紫光,原因是叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,选择红光可排除类胡萝卜素的干扰。 (3)研究表明,覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果,其原因为覆盖蓝膜紫外光透过率低,蓝光透过率高,降低紫外光对幼苗辐射的同时不影响其光合作用;与覆盖白膜和绿膜相比,覆盖蓝膜叶绿素和类胡萝卜素含量都更高,有利于幼苗进行光合作用(答出两点即可)。 考向2　光合作用的原理 6.(2023天津,9,4分)如图是某绿藻适应水生环境、提高光合效率的机制图。光反应产生的物质X可进入线粒体促进ATP合成。下列叙述错误的是(　B　) A.物质X通过提高有氧呼吸水平促进HC进入细胞质基质 B.HC利用通道蛋白从细胞质基质进入叶绿体基质 C.水光解产生的H+提高类囊体腔CO2水平,促进CO2进入叶绿体基质 D.光反应通过确保暗反应的CO2供应,帮助该绿藻适应水生环境 考向3　光合作用的影响因素及应用 7.(2024北京,4,2分)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　) 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 8.(2022海南,3,3分)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是(　B　) A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C.四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 9.(2024福建,11,4分)叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。下列分析正确的是(　B　) A.0 min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度 B.30 min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组 C.30 min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间 D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长 10.(2024山东,21,9分)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 (μmol CO2·mol-1) 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度 (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41 突变体 140 112 78 (1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有NADPH、ATP。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的速度慢的原因是突变体中细胞分裂素含量多,叶绿素合成多,类囊体膜蛋白稳定性高,叶绿素降解慢。 (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高(填“高”或“低”),理由是突变体气孔导度大,胞间CO2浓度低,固定CO2能力强。 (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突变体的蔗糖转化酶活性高,有更多的蔗糖被分解成单糖,运输到籽粒的蔗糖减少。 11.(热门拓展3　植物光合调控与逆境适应机制)(2024重庆,18,11分)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500μmol·m-2·s-1。光强大于1 300 μmol·m-2·s-1后,胞间CO2浓度增加主要是由于光合作用受到抑制,消耗的CO2减少,且气孔导度增加。 ②推测光强对黄连生长的影响主要表现为黄连在弱光条件下随光强增加生长速度加快,光照过强其生长速度减慢。黄连叶片适应弱光的特征有叶片较薄,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)(答2点)。 (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(图2)的比例,提升修复能力等防御机制,具体可包括①②③⑤(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及其作用是合理施肥增加光合面积,补充CO2提高暗反应。 考点2　光合作用与细胞呼吸的综合 12.(2024广东,2,2分)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。在该结构中,下列物质存在的可能性最小的是(　D　) A.ATP　B.NADP+　C.NADH　D.DNA 13.(2023湖北,11,2分)高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃,水稻、小麦等作物减产3%~8%。关于高温下作物减产的原因,下列叙述错误的是(　D　) A.呼吸作用变强,消耗大量养分 B.光合作用强度减弱,有机物合成减少 C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫 D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少 14.(2023北京,3,2分)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(　C　) 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 15.(2024安徽,16,11分)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,结果见表。 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 回答下列问题。 (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ATP和NADPH释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为核酮糖-1,5-二磷酸和淀粉(或糖类和C5)。 (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减法原理、加法原理(填科学方法)。 (3)据表可知,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大。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叶绿素含量升高,使光反应速率增加,促进暗反应合成更多有机物; ②编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量升高,加快了光合产物的输出,减弱了光合产物对光合作用的抑制。 16.(2023福建,17,10分)秸秆直接焚烧会造成空气污染等环境问题。秸秆还田是当前农业生产中常用措施,研究秸秆还田模式对秸秆在生产中合理利用有重要的指导意义。科研人员研究了秸秆还田与氮肥配施的模式对玉米光合作用的影响,测定相关指标,结果如图所示。 注:SR表示秸秆还田,NSR表示秸秆不还田;蒸腾速率是指单位时间内单位叶面积通过蒸腾作用散失的水量。 回答下列问题: (1)玉米绿叶中的叶绿素主要吸收红光、蓝紫光。据图1、2可推测,等量配施氮肥条件下,与NSR相比,SR的玉米叶肉细胞中光反应会产生更多的ATP、NADPH和O2。据图2可知,与NSR相比,SR显著提高了净光合速率,其净光合速率随着施氮量的增加呈先增加后减少。 (2)根据图中实验结果,下列关于玉米光合作用的叙述正确的是ADE。(多选,填序号) A.胞间CO2浓度与气孔开放程度及细胞对CO2的固定量有关 B.与SR相比,NSR会降低蒸腾速率,但有利于细胞对CO2的吸收 C.与SR相比,NSR的胞间CO2浓度更高,细胞对CO2的固定量更多 D.当配施氮肥量为180 kg·hm-2时,细胞加大了对CO2的固定,导致胞间CO2浓度降低 E.与配施氮肥量为180 kg·hm-2相比,过多的施氮量会使细胞吸收的CO2减少,最终导致叶绿素转化光能的效率下降 (3)结合上述实验结果,从经济效益和环境保护角度说明玉米种植不宜过量施用氮肥的原因过量施氮肥增加生产成本,反而可能减产;过量施氮肥会导致土壤污染、水体污染等环境问题。 17.(2023河北,19,10分)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主要在线粒体(或“线粒体内膜”)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NADPH(或“还原型辅酶Ⅱ”)中的化学能,这些化学能经暗反应(或“卡尔文循环”)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浓度明显降低。据此推测,H基因的过量表达造成细胞质基质ATP被叶绿体(填“叶绿体”或“线粒体”)大量消耗,细胞有氧呼吸强度升高。 (4)综合上述分析,叶肉细胞通过下调H基因表达(或“H蛋白数量”)阻止细胞质基质ATP进入成熟的叶绿体,从而防止线粒体过多消耗光合产物(或“有氧呼吸增强”),以保证光合产物可转运到其他细胞供能。 高考模拟基础测 1.(2025福建厦门二模,2)紫色硫细菌是一种光合细菌。如图为该细菌光复合系统参与代谢过程的简图。下列叙述正确的是(　A　) A.紫色硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质 B.光复合系统上氧化型辅酶Ⅰ转化成还原型辅酶Ⅰ C.图示过程在紫色硫细菌的类囊体薄膜上完成 D.紫色硫细菌能为其他生物提供氧气和有机物 2.(2025吉林长春二模,7)在某些不利条件下,有些苜蓿品种会通过休眠来降低代谢强度,减缓生长,以度过逆境。为研究不同苜蓿品种的生长情况,科研人员选取株高相同的植株进行如下实验,每个处理重复6组,其他条件相同且适宜,表中结果为35天后测定的相关指标。下列相关叙述错误的是(　D　) 平均株高 (cm) 光照时间 8 h/d 12 h/d 16 h/d 品 种 甲 4 52 89 乙 28 53 91 丙 50 53 91 A.该实验一共需要设置54个组别 B.该实验的自变量是光照时间和苜蓿品种 C.该实验中,16 h/d的光照时间适宜苜蓿生长 D.在光照时间为8 h/d时,最可能处于休眠状态的是丙 3.(热门拓展2　光合电子传递和光合磷酸化)(2025八省联考四川卷,16)兴安落叶松在甲、乙两地都有分布,为研究气候变暖对该植物的影响,某团队分别将甲、乙两地的部分兴安落叶松移栽到丙地(三地年降雨量相似,移栽时选择同龄树并连同原地土壤一同移栽),测定这种树在甲、乙、丙三地的光合作用相关指标,结果如图所示。回答下列问题。 (1)本实验中进行甲、乙两地就地移栽的目的是与移栽到丙地的兴安落叶松形成对照,排除无关变量(气候或温度以外的其他因素)对实验结果(兴安落叶松的光合作用相关指标)的干扰。 (2)在光反应阶段,兴安落叶松叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获光能,夺取水的电子,经电子传递最终将光能转化成化学能,储存在ATP和NADPH中。 (3)在暗反应阶段,植物通过羧化反应实现对CO2的固定。兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地,其羧化速率增大,原因是兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地后,生长季平均温度提高,导致暗反应有关酶活性升高,从而使得其羧化速率增大(或兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地后,生长季平均温度提高,导致光反应有关酶活性升高,电子传递速率增大,产生的ATP和NADPH增加,进而导致其羧化速率增大)(答出1点即可)。 (4)综上,推测兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地后,其光合速率会增大,理由是兴安落叶松从甲、乙两地移栽到丙地后,生长季平均温度提高,导致光反应和暗反应有关酶的活性升高,使其电子传递速率和羧化速率增大,从而使其光合速率增大。若进一步研究气候变暖对兴安落叶松光合作用的影响,你认为还可测定的指标有CO2的吸收速率、O2的释放速率、有机物的积累速率等(答出1点即可)。 高考模拟能力测 1.(2025广东惠州三模,13)研究人员将C6(能提高光反应中电子传递效率)和SBP(可促进卡尔文循环中C5的再生)两个基因分别导入烟草中获得C6和SB株系。利用C6和SB株系获得纯合双转基因C6SB株系,在温室提供一定浓度CO2的条件下,检测四种株系的相关指标,结果如表。说法错误的是(　C　) 组别 电子传递速率 (相对值) C5再生速率 (μmol· m-2·s-1) 光合速率 (μmol· m-2·s-1) 野生型 0.118 121.5 24.6 C6株系 0.123 124.8 25.6 SB株系 0.130 128.7 27.0 C6SB株系 0.140 132.0 27.4 A.C6基因的产物可能与ATP、NADPH生成有关 B.SBP基因的产物在叶绿体基质中发挥作用 C.与野生型相比,C6株系光合速率的增加体现了暗反应能促进光反应 D.与SB株系相比,C6SB株系光合速率的增加体现了光反应能促进暗反应 2.(2025河北唐山一模,19)河北省为半湿润气候类型区域,多数年份易发生干旱。研究人员以番茄幼苗为材料,探究干旱胁迫条件下外源施加等量的水杨酸(SA)、油菜素内酯(BR)、褪黑素(MT)对番茄幼苗光合特性的影响,实验结果如表所示(提示:水分利用效率与植物利用水分的能力呈正相关)。 组别 净光合速率 (mmol CO2· m-2·h-1) 呼吸速率 (mmol CO2· m-2·h-1) 气孔导度 (μmol H2O· m-2·s-1) 水分利用 效率 (μmol CO2/ mmol H2O) 对照 29.2 8.6 129 2.5 SA 59.8 3.5 180 3.3 BR 27.3 3.1 126 1.8 MT 32.9 6.1 98 3.0 注:气孔导度反映气孔开放程度。 回答下列问题: (1)外源施加SA、MT(或水杨酸、褪黑素)可以提高番茄幼苗细胞中的有机物含量和水分的利用效率,进而提升抗旱能力。 (2)外源施加MT提高番茄幼苗净光合速率的幅度较SA组小,其原因可能是:①MT组比SA组的呼吸速率高,有机物消耗更多;②MT组与SA组相比,气孔导度下降,导致CO2供应减少,同时暗反应为光反应提供的NADP+、ADP、Pi减少,导致光合速率较低。 (3)综合以上信息,在培养番茄幼苗时,应选择外源施加SA,更有利于番茄幼苗在干旱条件下生长。 (4)干旱条件下植物细胞内会积累大量活性氧(自由基),导致膜结构受损。为探究SA缓解干旱胁迫的机理,科研人员分别测定番茄根细胞中超氧化物歧化酶(催化活性氧的分解)与丙二醛(可以损伤生物膜结构)的含量,结果如图。 ①活性氧能导致生物膜结构受损,主要攻击膜成分中的磷脂,并引起雪崩式反应。 ②结合图示分析,SA通过提高超氧化物歧化酶活性,降低丙二醛含量,从而缓解干旱胁迫对番茄幼苗的影响。 3.(热门拓展3　植物光合调控与逆境适应机制)(2025辽宁沈阳一模,21)早春出现的“倒春寒”易导致植物发生光抑制现象,即植物对光能的吸收量超过利用量,过剩的光能抑制了光合作用。科研人员用低温弱光模拟这种环境胁迫来研究桃树光抑制发生的机制。回答下列问题: (1)如图1所示,高等植物叶肉细胞的叶绿体内含有两个光系统:光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ),它们位于类囊体薄膜。光照下,PSⅡ将电子传递给PSⅠ,促进图中“?”NADPH的合成,进而为暗反应提供了能量和还原剂。 (2)图2为不同实验条件下桃树叶片的相关生理指标。 注:ΔI/I0代表PSⅠ的活性;Fv/Fm代表PSⅡ的活性;qN代表PSⅡ以热能形式消耗过剩的光能 据图2分析可知: ①仅低温胁迫不会(填“会”或“不会”)破坏光系统。 ②低温前提下,弱光导致的光抑制现象可能是由PSⅡ(填“PSⅠ”“PSⅡ”或“PSⅠ和PSⅡ”)被破坏而导致的,判断依据是随低温弱光胁迫时间的延长,PSⅠ的活性几乎不变,PSⅡ的活性逐渐降低。 ③低温弱光胁迫的0~3 h,桃树叶片会通过提高PSⅡ以热能形式消耗光能来降低过剩光能对光系统的伤害,但随时间延长,光系统受损严重导致光抑制加重。 (3)农业上常通过补充蓝光来改善“倒春寒”引起的光抑制现象,请结合上述研究,推测相关机理为蓝光能提高PSⅡ活性(或蓝光能提高PSⅡ以热能形式消耗光能)。 4.(2025八省联考河南卷,17)为探究某种杨树雌株和雄株竞争光资源的差异,研究人员将生长状态相同的雌株和雄株幼苗植于同一盆中,在全光照(自然光照)和遮阴(55%自然光照)条件下分组培养,5个月后检测植株的生理指标,结果如图所示(净光合速率以单位时间、单位叶面积从外界空气中吸收的CO2量表示)。 回答下列问题。 (1)植物通过光反应将光能转化成ATP和NADPH中的化学能。在暗反应阶段,CO2被利用,经过一系列的反应后生成糖类等有机物。 (2)与全光照处理相比,遮阴处理导致叶片中的叶绿素含量增多,该变化的生理意义是有利于吸收更多光能,提高光合效率。 (3)在相同光照(全光照或遮阴)条件下,雄株的生物量(干重)均高于雌株。不考虑呼吸速率的差异,据图推测该种杨树雌株和雄株的光资源竞争策略分别是雌株通过增加叶中叶绿素的含量增加光能获取,雄株通过增加叶面积增加光能获取。 (4)综合本研究和其他几种杨树的相关研究结果,得出结论如下:杨树雌株和雄株对光资源的竞争策略不同。该推理运用了归纳法(填科学方法)。 (5)杨树雌株通过产生杨絮(包裹种子的絮状绒毛)传播种子。杨絮会引发过敏反应,且存在火灾隐患。利用所学生物学知识,为防治杨絮问题提供合理建议:选育无絮品种;采用激素抑制杨絮产生(答出2点即可)。 专题通关测 1.(2025福建九市二模,14)为探究突变体玉米(mu)光合速率下降的原因,科研人员对野生型玉米(WT)和mu的相关指标进行检测,结果如图所示。 下列叙述错误的是(　B　) A.mu植株吸收红光和蓝紫光的能力下降 B.mu的胞间CO2浓度升高主要受气孔导度的影响 C.与WT相比,mu叶片的光合速率下降与叶绿素含量降低有关 D.与WT相比,mu叶片的净光合速率为0时所需的光照强度更高 2.(2025江苏南京二模,3)某生物社团利用金鱼藻进行光合作用相关实验,实验装置如图。下列叙述错误的是(　C　) A.该装置可用于探究CO2浓度和光质对金鱼藻光合作用的影响 B.去掉单色滤光片后短时间内金鱼藻叶绿体基质中C3含量降低 C.利用氧气传感器测到的O2浓度变化量可表示金鱼藻总光合速率 D.该装置测得的氧气释放速率会随时间推移逐渐减小至0 3.(2025河北石家庄一模,19)矮化棉具有抗倒伏、适宜密植、产量高等特征。D1蛋白是光反应过程中的重要蛋白,编码D1蛋白的基因只位于叶绿体中。为提高棉花的生产潜能并增强棉花抵御高温胁迫的能力,科研人员将编码D1蛋白的基因插入棉花某条染色体的特定位点上,人为建立D1蛋白的补充途径,获得了产量显著提高的纯合矮化H品系新疆棉。回答下列问题: (1)若要检测高温对各种光合色素含量的影响,可提取色素并利用层析液(填溶液名称)对光合色素进行分离后,再检测各种色素的含量。D1蛋白和光合色素共同参与光能的转换。D1蛋白含量升高可以提高光反应强度,C3接受光反应产物中ATP和NADPH释放的能量,并且被NADPH还原,进而提高暗反应强度。 (2)高温胁迫会造成光合速率下降。研究人员研究了高温胁迫对野生棉光合作用相关指标的影响,结果见表。据表分析,高温胁迫导致野生棉光合速率降低与其气孔开放程度无关(填“有关”或“无关”),判断理由是高温和常温情况相比,其气孔开放程度下降,但胞间CO2浓度升高。 温度 光能转化效率 气孔开放程度 胞间CO2浓度 常温 0.823 0 0.38 284.45 高温 0.622 9 0.25 314.25 (3)研究人员利用抗原—抗体杂交的方法对野生棉和矮化H品系叶片内的D1蛋白含量及茎秆赤霉素(GA)含量进行了检测,结果如图所示。 综合分析,矮化H品系高产的原因包括: ①D1蛋白基因可能影响GA合成基因的表达,使GA含量骤减,削弱其促进细胞伸长,从而引起植株增高,促进细胞分裂的功能。 ②高温对染色体上D1蛋白基因表达的影响小于(填“大于”“小于”或“等于”)对叶绿体中D1蛋白基因表达的影响,且染色体上D1蛋白基因控制合成的D1蛋白可以转移至类囊体膜(叶绿体)上,从而保证了H品系在高温下具有较高的光合速率。 4.(热门拓展3　植物光合调控与逆境适应机制)(2025安徽合肥二模,16)在拟南芥叶肉细胞中,有机物分解释放CO2的代谢途径有光呼吸和细胞呼吸等。其中,光呼吸与光合作用密切关联,二者强度受CO2和O2相对浓度等因素调节。相关有机物的演变及其关键酶促反应如图1所示,回答下列问题。 (1)细胞呼吸代谢途径与光呼吸存在交集,都与生命活动的能量代谢有关。请参考图1中的表示形式,在虚线框中补充有关的物质变化,使各代谢途径联系在一起。 答案　 (2)在适宜条件下,突然停止光照,水稻叶片CO2释放量先增加后下降,然后逐渐稳定。据图1分析,叶片CO2释放量下降的原因是光反应停止后,NADPH和ATP逐渐耗尽导致C5无法再生,光呼吸因缺乏C5、ATP而逐渐减弱。 (3)图1中GDC酶主要分布在叶肉细胞,在非光合组织中含量极低,H蛋白是其重要组分。为了探究H蛋白对拟南芥幼苗生长的影响,研究者在充足光照条件下,做了相关研究,结果如下: 注:WT组为正常对照组;L组为H基因低表达组;H组为H基因全株过量表达组;HS组为H基因叶细胞特异性过量表达组。 图2 ①强光下,光、暗反应失衡,过剩能量会转移给O2形成氧自由基。图2中H组和HS组光合速率高于WT组的原因是H蛋白含量增加促进光呼吸,消耗过剩能量,从而减少氧自由基的含量,使叶绿体的膜损伤程度降低,有利于光反应强度的维持。 ②检测结果表明,与WT组相比,H组植株光合速率更高,但生长却受到了抑制。对此,AI给出的解释之一是:在H组植株的线粒体中,“2C2C3+CO2(脱羧反应)”的反应增强,改变了线粒体内的NADH/NAD+的值,影响其能量代谢的平衡,使细胞呼吸分解的有机物增多,导致干重下降。对于这个解释,某同学认为不合理,他的理由可能是:GDC酶在非光合细胞中含量极低,仅提高H蛋白含量不足以增强脱羧反应或增强的脱羧反应会使线粒体内NADH/NAD+升高,导致有氧呼吸因NAD+供应不足而减弱(答出1点)。 (4)综合本题信息,若要在强光下提高大棚蔬菜产量,除“在叶中过量表达H基因”外,还可采取的措施有适当提高大棚内O2的相对含量/适量使用光呼吸促进剂等(合理即可)(答出1点)。 第 15 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 $