5.4 光合作用与能量转化 第3课时 光合作用原理的应用（分层作业）生物人教版2019必修1

第4节 光合作用与能量转换 第3课时 光合作用原理的应用 （分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：8min） 1．农谚是我国劳动人民智慧的结晶和经验的总结，其中蕴含着很多生物学原理。下列关于农谚的分析，错误的是（　　） A．“无水肥无力”是指施肥的同时应适当浇水，矿质元素溶解在水中容易被植物吸收，在细胞中各元素主要以离子形式存在 B．“谷连谷，坐着哭”突显了轮作的优势，轮作可避免田地中一些元素大量减少 C．“锄头出肥”指的是松土有利于植物生长，土壤板结主要影响植物根系的呼吸作用，进而影响植物的光合作用 D．“玉米带大豆，十年九不漏”讲的是套种的好处，农业生产上的间作、套种均是通过不同作物对资源的互补利用来提高农作物产量的 2．生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系。后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述错误的是（　　） A．“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析不同光照强度下的光合作用速率 B．“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用CO2吸收量作为观测指标 C．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件 D．“光合作用的探究历程”中的实验主要是定量分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等 3．某植物在低温环境下净光合速率（净光合速率=实际光合速率-呼吸速率）的变化趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述，错误的是（　　） A．当CO2浓度为a时，高光强下，该植物叶肉细胞中光合作用速率大于呼吸作用速率 B．当环境中CO2浓度小于a时，图示3种光强下，该植物叶肉细胞中CO2的运动方向是由线粒体到叶绿体 C．CO2浓度大于c时，要进一步提高B和C的光合速率，除图中涉及的因素外还可以适当提高温度 D．当CO2浓度为c时，光强由A变为B此时叶肉细胞叶绿体内C3化合物生成速率降低 4．图甲、乙分别为某植物在不同条件下相关指标的变化曲线[单位：mmol/（cm2·h）]。下列叙述正确的是（    ） A．据图甲分析，温度为30℃和40℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等 B．40℃条件下，若黑夜和白天时间相等，该植物能正常生长 C．补充适量的Mg元素可能导致图乙中D点右移 D．图乙中，当光照强度为5klx时，有机物的制造量为8mmol/（cm2·h） 5．某实验小组研究了不同温度和不同播种时间对小麦生长的影响，结果如表所示。下列叙述正确的是（　　） 生长温度 播种时间 光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度（μmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度（μmol·mol-1） 叶绿素含量（mg·g-1） 常温 常规播种 17.8 430 288 1.9 推迟播种 17.9 450 295 2.2 高温 常规播种 10 250 302 0.9 推迟播种 14.5 350 312 1.5 A．光照下单位时间内小麦的CO2吸收量即为其光合速率 B．CO2在小麦叶肉细胞的叶绿体基质中被C3固定为C5 C．推测高温下，推迟播种能减缓高温对小麦光合作用的抑制作用 D．常温下小麦光合速率较高只与气孔导度较大、吸收的CO2较多有关 6．盐碱胁迫包括NaCl、Na2SO4等中性盐造成的盐胁迫和由NaHCO3、Na2CO2等碱性盐造成的碱性盐胁迫，它会引起植物离子平衡、渗透平衡被破坏及自由基的产生，导致水分亏缺、细胞生物膜透性发生变化、代谢紊乱以及蛋白合成受阻等现象，进而使作物减产或死亡，是植物生长发育过程中面临的非生物胁迫之一。下列叙述错误的是（　　） A．盐碱胁迫可能导致植物气孔开放程度下降，光合速率降低 B．自由基的产生可能导致细胞衰老加快 C．盐碱胁迫是通过高pH破坏酶活性从而对细胞造成毒害 D．液泡可以适当缓解轻度盐碱胁迫对细胞的破坏作用 7．郁闭度（林冠层遮蔽地面的程度）是影响林下幼树生长的重要环境因子。为探究郁闭度对林冠下红豆幼苗生长的影响，科研人员将红豆幼苗种植在L1（0.6）、L2（0.5）、L3（0.4）三种郁闭度下，其生长指标如图。下列推测错误的是（　　） A．三种郁闭度下红豆幼苗地径生长基本呈现先快后慢的趋势 B．适当的荫蔽环境有利于红豆幼苗生长 C．林下其他植物对郁闭条件的适应性与红豆幼苗大致相同 D．造成L3幼苗株高生长较慢的非生物因素可能是水分、温度等 8．近年来，全球气候变暖，季节性降水分布不均，导致世界各地高温干旱频发。干旱胁迫会影响植物光合进程，使其生长发育受阻。为探究植物抵御干旱胁迫的防御机制，选取桔梗为实验材料，在不同的干旱条件下测得与光合作用有关指标，结果如下图所示。请回答下列问题： 注：土壤相对含水量为CK：80%、T1：60%、T2：40%、T3：20%；Gs表示气孔导度，即气孔开启的程度；SS含量指的是可溶性糖含量。 (1)多种因素会影响光合作用，除水分以外，请从影响光合作用的外因和内因中各列举一种： 、 。 (2)气孔导度会影响植物叶肉细胞的光合作用，还会影响 （答出2点即可）等生理过程。 (3)干旱缺水，主要影响光合作用的暗反应，其原因是 。 (4)由图可知，随着干旱程度逐渐加大，细胞中可溶性糖含量也在逐渐升高，这对于植物适应干旱环境的意义是 。 (5)结合农业生产实践，请提出一种在干旱环境中提高作物产量的具体措施： 。 （限时：8min） 9．研究人员以低叶绿素含量突变体水稻（YL，比野生型低50%）和其野生型（WT）为材料进行光合作用实验。在幼苗期先进行低光强（LL）和高光强（HL）处理，培养一段时间后，检测不同光照强度下的光合值，结果如图。下列分析合理的是（    ）    A．YL主要吸收蓝紫光，WT主要吸收红光和蓝紫光 B．HL处理能够有效提高YL和WT的光合速率 C．光强大于，YL的生长更有优势 D．维持叶片高叶绿素含量是提高光合速率的必要条件 10．为探究光照强度对菠菜叶片光合作用的影响，科研人员将生长状态相同的菠菜叶片随机均分为若干组，分别置于不同光照强度下（温度、CO2浓度等条件均适宜且相同），测定每组叶片的O2释放速率。下列相关叙述错误的是（　　） A．光照强度为0时O2释放速率为负值，原因是叶片进行细胞呼吸消耗O2 B．若某组实验中突然停止光照，则短时间内叶绿体中C3的含量会增加 C．实验中若提高CO2浓度，则相同光照强度下O2的释放速率一定增大 D．达到光饱和点后，若继续增加光照强度可能会导致O2释放速率下降 11．以测定的 O2 吸收量与释放量为指标，研究温度对某阳生植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析不正确的是（　　） A．光照相同时间，在 40℃条件下植物积累的有机物量最多 B．两曲线的交点 A、C 表示补偿点 C．低于 A 点对应温度时，植物呼吸作用消耗的有机物随温度升高而增加 D．光照相同时间，A、B 两点植物光合作用制造的有机物的量相等 12．PSⅠ和PSⅡ是色素和蛋白质的复合体，具有吸收、传递、转化光能的功能，如图甲所示。PSⅡ光复合体通过与光捕获蛋白（LHCⅡ）结合或分离来增强或减弱对光能的捕获，如图乙所示。LHCⅡ与PSⅡ光复合体的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（    ） A．PSⅡ利用光能引发水的光解，其产物有H+和O2，电子 B．PSⅠ进行电子传递，将光能转换成ATP中活跃的化学能 C．与强光下相比，在弱光下LHC蛋白激酶的活性会减弱 D．与强光下相比，在弱光下PSⅡ对光能的捕获能力增强 13．景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，景天科植物的CAM途径是一种特殊代谢方式：气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环。图示为CAM代谢途径示意图，下列叙述不正确的是（    ） A．景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质 B．景天科植物CO2固定的场所是细胞质基质、叶绿体基质 C．甲发生在白天，乙发生在夜晚 D．景天科植物原产地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低 14．生长于热带干旱地区的景天类植物白天气孔开放程度小，夜晚开放程度大，经过长期适应和进化形成独特的固定CO2的方式，如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．景天类植物白天气孔开放程度小，防止过度蒸腾作用 B．景天类植物夜间CO2净吸收速率可能大于0 C．景天类植物在暗期不能将CO2转化为糖类等光合产物 D．景天类植物光期pH小于暗期，利于暗反应进行 15．玉米属于C4植物，其叶片存在内层为维管束鞘细胞、外层为叶肉细胞的“花环型”结构，在外界CO2浓度较低时，可通过C4途径初步固定CO2，其光合作用部分过程如图所示，其中酶1代表PEP羧化酶（PEPC）；酶2代表RuBP羧化酶（Rubisco）。下列相关分析正确的是（　　） A．图中玉米植株体内进行暗反应的场所在叶肉细胞叶绿体 B．推测PEPC与无机碳的亲和力低于Rubisco C．炎热夏季中午，玉米会出现较明显的“光合午休”现象 D．若夜间有三碳糖从维管束鞘细胞的叶绿体中运出，其来源最可能是淀粉 16．植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)由图乙可知， A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 。 (2)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有 。 （限时：8min） 17．佛甲草是我国华东地区屋顶绿化和岩石边坡生态修复的优势物种，其叶片肉质化程度高，兼具高效景天酸代谢（CAM）能力与强耐旱性，是研究植物逆境适应的理想材料。研究表明，与C3植物细胞中的Rubisco（卡尔文循环过程中催化CO2固定的酶）相比，C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2.图1为佛甲草CAM途径中CO2同化关键步骤（PEP：磷酸烯醇式丙酮酸），图2为C4植物玉米的光合作用途径。结合图示及所学知识，回答下列问题： (1)夏季正午气温达35℃以上时，佛甲草叶片气孔完全关闭，此时叶肉细胞为卡尔文循环提供CO2的来源是 。若用14C标记夜间环境中的CO2，第二天追踪放射性，放射性依次出现在 （用“CO2→X→Y……”的形式写出关键物质转化路径）。夜间佛甲草将生成的苹果酸储存于液泡而非细胞质基质，从酶促反应与代谢平衡角度分析，该存储方式的核心意义是 。 (2)分析图1和图2，佛甲草与C4植物玉米均通过“两次固定CO2”提升光合效率，但二者将两次固定分开进行的策略存在差异：玉米采取的是空间策略，即第一次CO2固定发生在 细胞，第二次发生在 细胞；佛甲草采取的则是时间策略，即 。从生态适应性看，佛甲草的CAM途径更适合 （填“高温干旱”或“低温高湿”）环境，判断依据是 。 (3)研究发现，夜间低温（<5℃）会导致佛甲草苹果酸生成量下降50%以上。结合图1和细胞呼吸原理，分析低温影响苹果酸生成的具体机制是 （答出两点）。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 光合作用与能量转换 第3课时 光合作用原理的应用 （分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：8min） 1．农谚是我国劳动人民智慧的结晶和经验的总结，其中蕴含着很多生物学原理。下列关于农谚的分析，错误的是（　　） A．“无水肥无力”是指施肥的同时应适当浇水，矿质元素溶解在水中容易被植物吸收，在细胞中各元素主要以离子形式存在 B．“谷连谷，坐着哭”突显了轮作的优势，轮作可避免田地中一些元素大量减少 C．“锄头出肥”指的是松土有利于植物生长，土壤板结主要影响植物根系的呼吸作用，进而影响植物的光合作用 D．“玉米带大豆，十年九不漏”讲的是套种的好处，农业生产上的间作、套种均是通过不同作物对资源的互补利用来提高农作物产量的 【答案】A 【详解】A、“无水肥无力”强调施肥需配合浇水，矿质元素需溶解在水中以离子形式被吸收，但细胞中的元素大部分以化合物形式存在，而非离子形式，A错误； B、“谷连谷，坐着哭”说明长期种植同种作物会导致土壤中某些元素缺乏，轮作可避免这一问题，B正确； C、“锄头出肥”指松土促进根细胞有氧呼吸，增强主动运输吸收矿质元素的能力；土壤板结会抑制根的呼吸作用，导致矿质元素吸收减少，进而影响光合作用所需的酶和叶绿素合成，C正确； D、“玉米带大豆”体现套种的优势，间作和套种通过不同作物对光、水、矿质等资源的互补利用提高产量，且大豆和根瘤菌共生能提高土壤肥力，D正确。 故选A。 2．生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系。后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述错误的是（　　） A．“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析不同光照强度下的光合作用速率 B．“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用CO2吸收量作为观测指标 C．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件 D．“光合作用的探究历程”中的实验主要是定量分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等 【答案】D 【详解】A、“探究光照强度对光合作用强度的影响”需测量不同光照强度下的具体光合速率（如单位时间O₂释放量或CO₂吸收量），属于定量分析，A正确； B、“探究环境因素对光合作用强度的影响”需通过CO₂吸收量等具体数值比较不同条件下的差异，属于定量分析，B正确； C、“探究光合作用的最适温度”需先通过预处理实验（设置较大温度梯度）初步确定最适温度范围，此过程需测量各温度下的光合速率，属于定量分析，C正确； D、“光合作用的探究历程”中实验（如萨克斯证明淀粉产生、鲁宾和卡门追踪O₂来源）主要验证条件、原料和产物，属于定性分析，而非定量分析，D错误。 故选D。 3．某植物在低温环境下净光合速率（净光合速率=实际光合速率-呼吸速率）的变化趋势如图所示。据图分析，下列有关叙述，错误的是（　　） A．当CO2浓度为a时，高光强下，该植物叶肉细胞中光合作用速率大于呼吸作用速率 B．当环境中CO2浓度小于a时，图示3种光强下，该植物叶肉细胞中CO2的运动方向是由线粒体到叶绿体 C．CO2浓度大于c时，要进一步提高B和C的光合速率，除图中涉及的因素外还可以适当提高温度 D．当CO2浓度为c时，光强由A变为B此时叶肉细胞叶绿体内C3化合物生成速率降低 【答案】B 【详解】A、当CO2浓度为a时，高光强下，为该植物光补偿点，此时整个植物的光合作用速率等于呼吸作用速率，该植物叶肉细胞中光合作用速率大于呼吸作用速率，A正确； B、当环境中CO2浓度小于a时，光合速率小于呼吸速率，所以在图示的3种光强下，该植物叶肉细胞中CO2的运动方向是由线粒体到叶绿体和细胞外，B错误； C、CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，若要进一步提高光合速率，由于图示条件是低温，除图中涉及的因素外还可以适当提高温度，C正确； D、CO2浓度为c时，光强由A变为B，光反应减弱，进而暗反应也减弱，叶肉细胞叶绿体内C3化合物生成速率降低，D正确。 故选B。 4．图甲、乙分别为某植物在不同条件下相关指标的变化曲线[单位：mmol/（cm2·h）]。下列叙述正确的是（    ） A．据图甲分析，温度为30℃和40℃时，叶绿体消耗CO2的速率相等 B．40℃条件下，若黑夜和白天时间相等，该植物能正常生长 C．补充适量的Mg元素可能导致图乙中D点右移 D．图乙中，当光照强度为5klx时，有机物的制造量为8mmol/（cm2·h） 【答案】A 【分析】据图分析：图甲中，实线表示吸收二氧化碳速率，为净光合作用速率，虚线为CO2产生速率，表示呼吸作用速率，40℃时净光合速率等于呼吸速率为5。 图乙中，呼吸速率为2，处于光饱和点时，总光合作用为10。 【详解】A、图甲中，CO2吸收速率表示净光合作用速率，CO2产生速率表示呼吸作用速率，叶绿体消耗的CO2量是指总光合作用量，温度为30℃时，总光合作用量=8+2=10mmol/（cm2·h）；温度为40℃时，总光合作用量5+5=10mmol/（cm2·h），A正确； B、40℃条件下，某植物净光合速率和呼吸速率相等均为5mmol/（cm2·h），若白天和黑夜时间相等，则黑夜期间（12小时）呼吸作用消耗5×12=60mmol/（cm2·h），白天（12小时）有机物积累量为5×12=60mmol/（cm2·h），一昼夜之后，植物有机物积累量为0，植物不能正常生长，B错误； C、补充适量的Mg元素可能使某植物的光合作用速率增加，则光补偿点会降低，即D点左移，C错误； D、当光照强度为5klx时，有机物的制造量为10mmol/（cm2·h），D错误。 故选A。 5．某实验小组研究了不同温度和不同播种时间对小麦生长的影响，结果如表所示。下列叙述正确的是（　　） 生长温度 播种时间 光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度（μmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度（μmol·mol-1） 叶绿素含量（mg·g-1） 常温 常规播种 17.8 430 288 1.9 推迟播种 17.9 450 295 2.2 高温 常规播种 10 250 302 0.9 推迟播种 14.5 350 312 1.5 A．光照下单位时间内小麦的CO2吸收量即为其光合速率 B．CO2在小麦叶肉细胞的叶绿体基质中被C3固定为C5 C．推测高温下，推迟播种能减缓高温对小麦光合作用的抑制作用 D．常温下小麦光合速率较高只与气孔导度较大、吸收的CO2较多有关 【答案】C 【分析】影响光合作用的外因：二氧化碳浓度、光照强度、温度、水、矿质元素等，影响光合作用的内因：光合色素的含量、五碳化合物的含量、酶的数量等。 【详解】A、表中光合速率是指净光合速率与呼吸速率之和。光照下测定单位时间内小麦的CO2吸收量为净光合速率，A错误； B、CO2由C固定形成C3，B错误； C、高温条件下，推迟播种比常规播种时小麦的光合速率大，推测高温条件下推迟播种能减缓高温对小麦光合作用的抑制作用，C正确； D、常温下小麦光合速率较高与气孔导度较大、吸收的CO2较多、叶绿素含量较多有关，D错误。 故选C。 6．盐碱胁迫包括NaCl、Na2SO4等中性盐造成的盐胁迫和由NaHCO3、Na2CO2等碱性盐造成的碱性盐胁迫，它会引起植物离子平衡、渗透平衡被破坏及自由基的产生，导致水分亏缺、细胞生物膜透性发生变化、代谢紊乱以及蛋白合成受阻等现象，进而使作物减产或死亡，是植物生长发育过程中面临的非生物胁迫之一。下列叙述错误的是（　　） A．盐碱胁迫可能导致植物气孔开放程度下降，光合速率降低 B．自由基的产生可能导致细胞衰老加快 C．盐碱胁迫是通过高pH破坏酶活性从而对细胞造成毒害 D．液泡可以适当缓解轻度盐碱胁迫对细胞的破坏作用 【答案】C 【分析】液泡可以调节细胞内的环境，当发生轻度盐碱胁迫时，液泡可以通过调节细胞内的离子浓度等，适当缓解对细胞的破坏作用。 【详解】A、盐碱胁迫会导致水分亏缺，植物为了减少水分散失，会使气孔开放程度下降。气孔开放程度下降，二氧化碳吸收量减少，暗反应中二氧化碳的固定受影响，进而影响光合速率，导致光合速率降低，A正确；   B、自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，如攻击磷脂分子、蛋白质、DNA等，可能导致细胞衰老加快，B正确； C、盐碱胁迫不仅是通过高pH破坏酶活性对细胞造成毒害，还会破坏离子平衡、渗透平衡，产生自由基等多方面对细胞造成毒害，C错误； D、液泡内含有细胞液，细胞液具有一定的浓度，当外界溶液浓度变化时，液泡可以通过吸水或失水来调节细胞内的渗透压，所以可以适当缓解轻度盐碱胁迫对细胞的破坏作用，D正确。 故选C。 7．郁闭度（林冠层遮蔽地面的程度）是影响林下幼树生长的重要环境因子。为探究郁闭度对林冠下红豆幼苗生长的影响，科研人员将红豆幼苗种植在L1（0.6）、L2（0.5）、L3（0.4）三种郁闭度下，其生长指标如图。下列推测错误的是（　　） A．三种郁闭度下红豆幼苗地径生长基本呈现先快后慢的趋势 B．适当的荫蔽环境有利于红豆幼苗生长 C．林下其他植物对郁闭条件的适应性与红豆幼苗大致相同 D．造成L3幼苗株高生长较慢的非生物因素可能是水分、温度等 【答案】C 【分析】环境因子对生物生长的影响：郁闭度（林冠层遮蔽地面的程度）作为一种环境因子，会影响林下幼树（本题为红豆幼苗）的生长，体现了生物与环境的相互关系，环境中的非生物因素（如光照等，郁闭度影响光照强度）会对生物的生长指标（地径、株高）产生作用。 【详解】A、观察图甲和图乙中地径生长曲线，在三种郁闭度下，从2020年6月到2021年9月左右，地径生长曲线的斜率先较大，后逐渐变小，说明三种郁闭度下红豆幼苗地径生长基本呈现先快后慢的趋势，A正确； B、从图中可以看出，L2(0.5)郁闭度下红豆幼苗的地径和株高在多数时间的生长指标表现较好，相比L1(0.6)和L3(0.4)，说明适当的荫蔽（郁闭度适中）环境有利于红豆幼苗生长，B正确； C、题干仅探究了郁闭度对红豆幼苗生长的影响，并没有关于林下其他植物对郁闭条件适应性的相关信息，不能得出林下其他植物对郁闭条件的适应性与红豆幼苗大致相同的结论，C错误； D、L3郁闭度下幼苗株高生长较慢，除了郁闭度（光照）这一因素外，水分、温度等非生物因素也可能对其生长产生影响，D正确。 故选C。 8．近年来，全球气候变暖，季节性降水分布不均，导致世界各地高温干旱频发。干旱胁迫会影响植物光合进程，使其生长发育受阻。为探究植物抵御干旱胁迫的防御机制，选取桔梗为实验材料，在不同的干旱条件下测得与光合作用有关指标，结果如下图所示。请回答下列问题： 注：土壤相对含水量为CK：80%、T1：60%、T2：40%、T3：20%；Gs表示气孔导度，即气孔开启的程度；SS含量指的是可溶性糖含量。 (1)多种因素会影响光合作用，除水分以外，请从影响光合作用的外因和内因中各列举一种： 、 。 (2)气孔导度会影响植物叶肉细胞的光合作用，还会影响 （答出2点即可）等生理过程。 (3)干旱缺水，主要影响光合作用的暗反应，其原因是 。 (4)由图可知，随着干旱程度逐渐加大，细胞中可溶性糖含量也在逐渐升高，这对于植物适应干旱环境的意义是 。 (5)结合农业生产实践，请提出一种在干旱环境中提高作物产量的具体措施： 。 【答案】(1) 温度、光照强度、CO2浓度等 酶的数量、色素的含量、C3含量、C5含量、NADPH含量等 (2)呼吸作用和蒸腾作用 (3)干旱缺水，为保留体内水分，叶片气孔导度减小，CO2吸收减少，胞间CO2浓度下降，暗反应速率下降 (4)可溶性糖是植物细胞中一类主要的渗透调节物质，其含量增多，使细胞的渗透压升高，利于植物吸收水分 (5)用秸秆、地膜等覆盖地面；挂遮阳网；优先采用滴灌、微喷灌等节水技术；选择早晨或傍晚进行灌溉；实施中耕松土切断毛细管；叶面喷施蒸腾抑制剂等 【分析】影响光合作用的主要环境因素：（1）温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。（3）光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 【详解】（1）影响光合作用的常见外因有温度、光照强度、CO2浓度、水分等；影响光合作用的常见内因有酶的数量、色素的含量、C3含量、C5含量、NADPH含量等。 （2）从气孔进出的常见物质有CO2、O2、H2O，所以气孔导度会影响植物叶肉细胞的光合作用，还会影响呼吸作用和蒸腾作用等生理过程。 （3）干旱缺水时，为了避免体内水分不足，植物会让气孔导度减小，从而减少水分的散失。此时，植物体内水分还是比较充足，对光反应影响不大，而气孔导度减小，CO2的吸收减少，进而主要影响暗反应。 （4）由图可知，随着干旱程度逐渐加深，细胞中可溶性糖含量也在逐渐升高，细胞的渗透压升高，利于从外界干旱的环境中吸收水分。 （5）用秸秆、地膜等覆盖地面；挂遮阳网；优先采用滴灌、微喷灌等节水技术；选择早晨或傍晚进行灌溉；实施中耕松土切断毛细管；叶面喷施蒸腾抑制剂等，都是常见的应对干旱胁迫的方法。 （限时：8min） 9．研究人员以低叶绿素含量突变体水稻（YL，比野生型低50%）和其野生型（WT）为材料进行光合作用实验。在幼苗期先进行低光强（LL）和高光强（HL）处理，培养一段时间后，检测不同光照强度下的光合值，结果如图。下列分析合理的是（    ）    A．YL主要吸收蓝紫光，WT主要吸收红光和蓝紫光 B．HL处理能够有效提高YL和WT的光合速率 C．光强大于，YL的生长更有优势 D．维持叶片高叶绿素含量是提高光合速率的必要条件 【答案】C 【详解】A、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，YL只是低叶绿素含量突变体，和WT一样都含有叶绿素，因此YL和WT都主要吸收红光和蓝紫光，A错误； B、对比图A和图B，高光强处理后WT的光合作用反而降低了，B错误； C、无论是哪种光强处理，光强大于1000mol⋅m−2⋅s−1 时，YL光合值都大于WT，所以在生长上占据优势，C正确； D、YL叶绿素含量比WT低50%，无论是哪种光强处理，光强大于1000mol⋅m−2⋅s−1 时，YL光合值都大于WT，叶绿素含量降低并没有影响光合值，反而提高了，所以提高叶绿素含量并不是提高光合速率的必要条件，D错误。 故选C。 10．为探究光照强度对菠菜叶片光合作用的影响，科研人员将生长状态相同的菠菜叶片随机均分为若干组，分别置于不同光照强度下（温度、CO2浓度等条件均适宜且相同），测定每组叶片的O2释放速率。下列相关叙述错误的是（　　） A．光照强度为0时O2释放速率为负值，原因是叶片进行细胞呼吸消耗O2 B．若某组实验中突然停止光照，则短时间内叶绿体中C3的含量会增加 C．实验中若提高CO2浓度，则相同光照强度下O2的释放速率一定增大 D．达到光饱和点后，若继续增加光照强度可能会导致O2释放速率下降 【答案】C 【详解】A、光照强度为0时，叶片仅进行细胞呼吸，消耗O₂，导致O₂释放速率为负值，A正确； B、突然停止光照，光反应产物ATP和NADPH减少，C₃的还原受阻，而CO₂固定仍短暂进行，导致C₃积累，含量增加，B正确； C、若原实验中CO₂浓度已达到饱和（如光饱和点后），提高CO₂浓度不会改变O₂释放速率，因此“一定增大”的表述不准确，C错误； D、光饱和点后，过强光照可能引发光抑制（如破坏光合结构），导致O₂释放速率下降，D正确。 故选C。 11．以测定的 O2 吸收量与释放量为指标，研究温度对某阳生植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析不正确的是（　　） A．光照相同时间，在 40℃条件下植物积累的有机物量最多 B．两曲线的交点 A、C 表示补偿点 C．低于 A 点对应温度时，植物呼吸作用消耗的有机物随温度升高而增加 D．光照相同时间，A、B 两点植物光合作用制造的有机物的量相等 【答案】B 【详解】A、实线表示的是净光合作用速率的曲线，故由图可知在40℃下有机物净积累速率最快，其积累的有机物量也就最多，A正确； B、两曲线的交点 A、C 两点表示植物净光合作用积累的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，而光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗的有机物的二倍，故A、C不是补偿点（光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物），B错误； C、由虚线可知，低于A点对应温度时，植物呼吸作用消耗的有机物随温度升高而增加，C正确； D、A点时有机物制造速率=3.75+3.75=7.5mg/h，B点时有机物制造速率=4+3.5=7.5mg/h，因此，在相同的时间内，A点和B点有机物制造的量相等，D正确。 故选B。 12．PSⅠ和PSⅡ是色素和蛋白质的复合体，具有吸收、传递、转化光能的功能，如图甲所示。PSⅡ光复合体通过与光捕获蛋白（LHCⅡ）结合或分离来增强或减弱对光能的捕获，如图乙所示。LHCⅡ与PSⅡ光复合体的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是（    ） A．PSⅡ利用光能引发水的光解，其产物有H+和O2，电子 B．PSⅠ进行电子传递，将光能转换成ATP中活跃的化学能 C．与强光下相比，在弱光下LHC蛋白激酶的活性会减弱 D．与强光下相比，在弱光下PSⅡ对光能的捕获能力增强 【答案】B 【详解】A、PSⅡ能吸收并利用光能引发水的光解，其产物有H+和O2、电子，A正确； B、PSI将电子最终传递给NADP+，使光能转换成NADPH中活跃的化学能，B错误； CD、PSⅡ光复合体上的光捕获蛋白（LHCⅡ），通过与PSⅡ光复合体结合或分离来增强或减弱对光能的捕获，弱光下，叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性减弱，利于LHCⅡ与PSⅡ光复合体结合，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，利于植物在弱光下进行光合作用，CD正确。 故选B。 13．景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，景天科植物的CAM途径是一种特殊代谢方式：气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环。图示为CAM代谢途径示意图，下列叙述不正确的是（    ） A．景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质 B．景天科植物CO2固定的场所是细胞质基质、叶绿体基质 C．甲发生在白天，乙发生在夜晚 D．景天科植物原产地夏季夜晚酶A活性高，酶B活性低 【答案】C 【详解】AB、气孔打开时，PEP与外界进入的CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸；气孔关闭时，苹果酸又可分解释放CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环，景天科植物CAM途径发生的场所是细胞质基质， CO2固定的场所均是细胞质基质和叶绿体基质，AB正确； C、景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，甲过程气孔打开时，PEP 与外界进入的 CO2反应生成草酰乙酸（OAA），并进一步被还原成苹果酸，发生在夜晚；乙过程表示气孔关闭时，苹果酸又可分解释放 CO2，释放出的CO2可进入叶绿体参与卡尔文循环，发生在白天，C错误； D、景天科植物起源于南非并分布于全球几乎所有的干旱环境，夜晚合成苹果酸，因此甲过程比较旺盛，酶A活性高，酶B活性低，D正确。 故选C。 14．生长于热带干旱地区的景天类植物白天气孔开放程度小，夜晚开放程度大，经过长期适应和进化形成独特的固定CO2的方式，如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．景天类植物白天气孔开放程度小，防止过度蒸腾作用 B．景天类植物夜间CO2净吸收速率可能大于0 C．景天类植物在暗期不能将CO2转化为糖类等光合产物 D．景天类植物光期pH小于暗期，利于暗反应进行 【答案】D 【详解】A、分析图解可知，采用苹果酸代谢途径，景天类植物白天气孔开放程度小，可减少水分的流失，防止景天类植物在白天过度蒸腾作用，大量散失水分，A正确； B、景天类植物白天气孔开放程度小，夜晚开放程度大，吸收的二氧化碳可以合成苹果酸，故景天类植物夜间CO2净吸收速率可能大于0，B正确； C、由于暗期没有光反应提供的ATP和NADPH，所以不能将CO2转化为糖类等光合产物，C正确； D、景天类植物CO2固定后能够在暗期转化为酸性物质储存起来，而光期苹果酸分解形成二氧化碳用于暗反应，故景天类植物光期pH大于暗期，D错误。 故选D。 15．玉米属于C4植物，其叶片存在内层为维管束鞘细胞、外层为叶肉细胞的“花环型”结构，在外界CO2浓度较低时，可通过C4途径初步固定CO2，其光合作用部分过程如图所示，其中酶1代表PEP羧化酶（PEPC）；酶2代表RuBP羧化酶（Rubisco）。下列相关分析正确的是（　　） A．图中玉米植株体内进行暗反应的场所在叶肉细胞叶绿体 B．推测PEPC与无机碳的亲和力低于Rubisco C．炎热夏季中午，玉米会出现较明显的“光合午休”现象 D．若夜间有三碳糖从维管束鞘细胞的叶绿体中运出，其来源最可能是淀粉 【答案】D 【详解】A、由题图可以看出，玉米植株进行暗反应的场所在维管束鞘细胞的叶绿体，A错误； B、PEPC可在CO2浓度较低时固定CO2，所以可以推测PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisco，B错误； C、炎热夏季中午，温度较高，部分气孔关闭，CO2供应减少，但玉米叶绿体含有的酶1能利用低浓度的CO2进行光合作用，故不会出现明显的“光合午休”现象，C错误； D、夜间不能进行光合作用合成三碳糖，结合图示可知，夜间形成的三碳糖最可能由淀粉转化而来，D正确。 故选D。 16．植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光：蓝光=1：2）、B组（红光：蓝光=3：2）、C组（红光：蓝光=2：1），每组输出的功率相同。 回答下列问题： (1)由图乙可知， A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 。 (2)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有 。 【答案】(1) 光合色素主要吸收红光和蓝紫光 3：2 叶绿素和含氮物质的含量最高,光合作用最强 (2) 光合速率最大且增加值最高 升高温度 减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生 【分析】影响光合作用的因素有温度、光照强度、二氧化碳浓度、叶绿素的含量，酶的含量和活性等。 【详解】（1）分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，而A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组（红光：蓝光=3：2）时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组（红光：蓝光=1：2）、C组（红光：蓝光=2：1）两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。 （2）由图可知，在25℃时，提高CO2浓度时光合速率最大且增幅最高，因此，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。 （限时：8min） 17．佛甲草是我国华东地区屋顶绿化和岩石边坡生态修复的优势物种，其叶片肉质化程度高，兼具高效景天酸代谢（CAM）能力与强耐旱性，是研究植物逆境适应的理想材料。研究表明，与C3植物细胞中的Rubisco（卡尔文循环过程中催化CO2固定的酶）相比，C4植物叶肉细胞中的PEP羧化酶具有非常高的CO2亲和力，可固定低浓度的CO2.图1为佛甲草CAM途径中CO2同化关键步骤（PEP：磷酸烯醇式丙酮酸），图2为C4植物玉米的光合作用途径。结合图示及所学知识，回答下列问题： (1)夏季正午气温达35℃以上时，佛甲草叶片气孔完全关闭，此时叶肉细胞为卡尔文循环提供CO2的来源是 。若用14C标记夜间环境中的CO2，第二天追踪放射性，放射性依次出现在 （用“CO2→X→Y……”的形式写出关键物质转化路径）。夜间佛甲草将生成的苹果酸储存于液泡而非细胞质基质，从酶促反应与代谢平衡角度分析，该存储方式的核心意义是 。 (2)分析图1和图2，佛甲草与C4植物玉米均通过“两次固定CO2”提升光合效率，但二者将两次固定分开进行的策略存在差异：玉米采取的是空间策略，即第一次CO2固定发生在 细胞，第二次发生在 细胞；佛甲草采取的则是时间策略，即 。从生态适应性看，佛甲草的CAM途径更适合 （填“高温干旱”或“低温高湿”）环境，判断依据是 。 (3)研究发现，夜间低温（<5℃）会导致佛甲草苹果酸生成量下降50%以上。结合图1和细胞呼吸原理，分析低温影响苹果酸生成的具体机制是 （答出两点）。 【答案】(1) 苹果酸分解和细胞呼吸 CO2→草酰乙酸→苹果酸→CO2→C3→（CH2O） 避免细胞质基质中苹果酸浓度过高抑制 PEP 羧化酶活性，维持夜间 CO2固定的持续进行 (2) 叶肉 维管束鞘 同一叶肉细胞的两次固定 CO2发生在不同时间段 高温干旱 CAM 途径通过夜间开放气孔吸收 CO2，白天关闭气孔减少蒸腾失水（同时避免白天高温下 Rubisco 的光呼吸），适应高温干旱环境 (3)低温抑制细胞呼吸相关酶活性，减少 ATP 生成，影响 PEP 的合成；低温降低 PEP 羧化酶活性，减慢CO2固定速率 【分析】1、光合作用过程包括光反应和暗反应：（1）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产生NADPH和氧气，以及ATP的合成；（2）暗反应：场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还原阶段提供NADPH和ATP； 2、C4植物其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体，能够进行光合作用的暗反应，C4植物二氧化碳固定效率比C3高很多，有利于植物在干旱环境生长，C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中，而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内。 【详解】（1）夏季正午气温达35℃以上时，佛甲草叶片气孔完全关闭，环境中的CO2不能进入植物体内，因此此时叶肉细胞为卡尔文循环提供CO2的来源是苹果酸分解和细胞呼吸。由图可知，夜间环境中的CO2通过气孔进入植物体内，随后CO2与PEP在PEP羧化酶的催化作用下形成草酰乙酸，草酰乙酸和NADH的作用下转化形成苹果酸，苹果酸运输到液泡中进行储存，白天，液泡中的苹果酸释放到细胞质基质，并分解形成CO2，CO2与C5反应形成C3，再经过C3的还原形成有机物，因此若用14C标记夜间环境中的CO2，第二天追踪放射性，放射性依次出现在CO2→草酰乙酸→苹果酸→CO2→C3→（CH2O）。夜间佛甲草将生成的苹果酸储存于液泡而非细胞质基质，可避免细胞质基质中苹果酸浓度过高抑制 PEP 羧化酶活性，维持夜间 CO2固定的持续进行。 （2）由图1和图2可知，玉米是C4植物，采取的是空间策略，即第一次CO2固定即与磷酸烯醇式丙酮酸反应形成草酰乙酸，发生在叶肉细胞，第二次固定是与C5形成C3，发生在维管束鞘细胞；佛甲草采取的则是时间策略，与PEP的反应发生在夜晚，与C5反应发生在白天，即同一叶肉细胞的两次固定 CO2发生在不同时间段。CAM 途径通过夜间开放气孔吸收 CO2，白天关闭气孔减少蒸腾失水（同时避免白天高温下 Rubisco 的光呼吸），因此佛甲草的CAM途径更适合高温干旱环境。 （3）低温抑制细胞呼吸相关酶活性，减少 ATP 生成，影响 PEP 的合成，导致果酸生成量下降；低温降低 PEP 羧化酶活性，减慢CO2固定速率，导致苹果酸生成量下降。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $