专题2 课时3 光合作用与细胞呼吸的综合分析(复习讲义)-【优化探究】2026年高考生物二轮专题复习配套课件（广东专版）

细胞代谢 专题二 课时3　光合作用与细胞呼吸的综合分析 考点 真题统计 命题趋势 光合作用和细胞呼吸综合分析 2024·广东T2; 2023·广东T18; 2022·广东T18; 2021·广东T15 该部分内容的命题选择题和非选择题均有出现。常考点是影响光合作用速率的因素及光合作用速率和呼吸作用速率的综合分析。该部分内容一般创设的情境较复杂,以一种或多种环境因素对过程影响的实验数据表或坐标曲线为情境,难度较大 光呼吸与光抑制 热点情境5 热点情境6 气孔变化 重难突破 内容索引 NEIRONGSUOYIN 光合作用和细胞呼吸的综合分析 热点情境7 逆境胁迫 光合作用和细胞呼吸的综合分析 重难突破 核心整合 要点分析 1.光合作用、细胞呼吸的“三率”图分析 (1)“三率”的表示方法 ①呼吸速率:绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2的释放量或O2的吸收量,即图1中OA段对应的CO2的量。 ②净光合速率:绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2的释放量、CO2的吸收量或有机物的积累量,即图1中的C'C段对应的CO2的量,也称为表观光合速率。 ③实际(总)光合速率=净光合速率+呼吸速率,即图1中的AD段对应的CO2总量。 (2)图2中曲线c表示净光合速率,曲线d表示呼吸速率,c+d表示总光合速率。在G点时,总光合速率是呼吸速率的2倍。 核心整合 要点分析 2.光合作用、呼吸作用曲线中“关键点”及移动情况分析 核心整合 要点分析 (1)补偿点、饱和点与光合作用的关系及应用 ①饱和点代表植物在一定条件下的最大光合作用能力。在一定条件下,饱和点越大,表示植物的光合作用能力越强。 ②补偿点是植物在一定条件下开始生长(积累有机物)的临界点,高于补偿点,植物开始生长;低于补偿点,植物会净消耗有机物。补偿点低,说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。 ③通常,阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低,由此可以区分阴生植物和阳生植物。 核心整合 要点分析 (2)光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动分析 ①A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。 ②B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变) 注:细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2补偿点(或光补偿点)应右移,反之左移。 ③D点:代表最大光合速率,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。 其他条件 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(或光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(或光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2+ 右移 左移 核心整合 要点分析 3.开放和密闭环境中CO2、O2含量昼夜变化分析 (1)自然环境中,绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线分析 核心整合 要点分析 (2)相对密闭的环境中,绿色植物一昼夜内CO2含量的变化曲线分析 核心整合 要点分析 真题历练 感悟考情 1.(2021·广东卷,15)与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a,示意图),造成叶绿体相对受光面积的不同(图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是(　　) A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度) B.t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度) C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 答案：D 解析：通过图b呈现的实验结果可知,t2的叶绿体受光面积/细胞受光面积小于t1,意味着在相同光照强度下,t1能利用更多的光能,当光照强度达到t1的光饱和点时,该光照强度还未达到t2的光饱和点,A正确;在较低的相同光照强度下,t1能利用更多的光能,因此t1光合速率等于呼吸速率时所需的光照强度小于t2,即t1的光补偿点小于t2,B正确;题干中已说明三者的叶绿素含量及其他性状基本一致,因此三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,与叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置有关,C正确;在一定范围内,随着光照强度 的增加,拟南芥WT、t1和t2的光合速率增加, 当光照强度足够大时,三者都达到了最大光 合速率,此时三者光合速率的差异并不会随 着光照强度的增加而变大,D错误。 2.(2023·广东卷,18)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见表和图。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。) 水稻材料 叶绿素/ (mg/g) 类胡萝卜素/ (mg/g) 类胡萝卜素 /叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表,回答下列问题。 (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和_______________________ _________,叶片主要吸收可见光中的　　　　　　光。  解析:根据表格信息可知,ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素的值较高,故叶片呈现出黄绿色。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,由ygl叶色呈黄绿可推测,主要吸收红光和蓝紫光。 类胡萝卜素/叶绿素的值 较高 红光和蓝紫 (2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得ygl　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和　　　　　　　　。  解析:根据图a净光合速率曲线变化可知,WT先到达光饱和点,即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度,ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低,且ygl呼吸速率较高。 高于 呼吸速率较高 (3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体　　　　　　　　　,是其高产的原因之一。  解析:与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体光能利用率高,是其高产的原因之一。 光能利用率较高 (4)试分析在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在如图坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题: 　　　　　　　　　　。  答案：为什么在低光照强度下,WT的净光合速率大于ygl,而在高光照强度下,WT的净光合速率小于ygl 解析:由于ygl呼吸速率较高,且有较高的光补偿点,因此在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl的净光合速率如图:   分析图a和图示曲线,高光照强度下WT的净光合速率小于ygl,低光照强度下WT的净光合速率大于ygl,在此基础上,可对这一现象的原因进行探究。 【命题延伸　典题重组】 3.判正误 (2020·浙江7月卷)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。判断正误。 (1)测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率。(　　) (2)若该植物较长时间处于遮阴环境,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似。(　　) (3)若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中AB段对应的关系相似。(　　) √ × × 4.练表达 (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。 (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_______________________ ______________________________________________________________________________________________________。  不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等 温度d时,叶片的光合速率与呼吸速率相等,但植物的根部等细胞不进行光合作用,仍进行呼吸作用消耗有机物,导致植物体的干重减少 题组递进 素能提升 题组1　影响光合作用因素的分析 1.(2025·广东深圳期末)研究发现,光照较弱时,绿色植物叶肉细胞中的叶绿体会汇集到细胞顶面(受光面),以最大限度地吸收光能,保证光合作用的高效率,这种行为称作积聚响应;而光照强度很高时,叶绿体会移动到细胞侧面,以避免强光的伤害,这种行为称为躲避响应。下列相关说法错误的是(　　) A.叶绿体在细胞中的移动可能是借助细胞质基质的流动实现的 B.黑暗会影响叶绿素的合成 C.将光照强度很高的红光改成同等强度的绿光时,叶绿体会出现躲避响应 D.光照强度超过光饱和点后,光合作用速率不变可能与叶绿体的躲避响应有关 答案：C 解析：叶绿体在细胞中的移动可能是借助细胞质基质的流动实现的，可以通过叶绿体的运动作为细胞质流动的标志，A正确；叶绿素的合成需要光照，因此黑暗会影响叶绿素的合成，B正确；光合色素对绿光吸收很少，将光照强度很高的红光改成同等强度的绿光，叶绿体可能不会出现躲避响应，C错误；光照强度超过光饱和点后，叶绿体可能移动到细胞侧面，躲避强光的伤害，使得捕获的光能减少，光合作用速率不会随着光照强度的增强而提高，D正确。 2.(2025·广东广州模拟)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(　　) A.CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小 B.CO2浓度为1 000 μL·L-1时,光合作用最适温度为 35 ℃ C.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高 D.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用 最适温度升高 B 解析：当CO2浓度为200 μL·L-1时,光合速率随温度的 升高而变化程度不大,表明CO2浓度为200 μL·L-1时,温 度对光合速率影响小,A正确。由题图可知,CO2浓度 为1 000 μL·L-1时,曲线没有达到饱和点,不能判断光合 作用的最适温度,B错误。当CO2浓度一定时,光合速率 会随着温度的升高而增大,达到最适温度时,光合速率 达到最高值,后随着温度的继续升高而减小,C正确。当CO2浓度为200 μL·L-1时,最适温度为25 ℃左右;当CO2浓度为370 μL·L-1时,最适温度为30 ℃左右;当CO2浓度为1 000 μL·L-1时,曲线没有达到最高点,最适温度可能大于35 ℃,可以表明在一定范围内,CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高,D正确。 题组2　光合作用与细胞呼吸的综合分析 3.(2025·重庆北碚二模)光补偿点是指光合过程中固定的CO2与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度。研究发现水稻中野生型(WT)和突变体(ygl)在不同栽培条件下产量有差异。测得两种水稻植株在弱光条件下净光合速率的变化如图。为进一步探究其原因,研究者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻植株的相关生理指标(见表格)。下列叙述错误的是(　　) 注:RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶。 水稻 植株 叶绿素 类胡萝卜素 RuBP羧化 酶含量 O2产生速率 WT 4.08 0.63 4.6 25.6 ygl 1.73 0.47 7.5 30.9 (单位:略) A.ygl在光照强度下降到30 μmol·m-2·s-1时,叶片的总光合速率仍大于其呼吸速率 B.RuBP羧化酶能催化3-磷酸甘油酸形成,该过程不消耗ATP和NADPH C.相比ygl,WT的光合色素多,WT在此强光条件下光反应较强 D.相比ygl,WT光补偿点低,WT在光照不足的地区有较强的竞争优势 答案：C 解析：ygl在光照强度下降到30 μmol·m-2·s-1时,水稻植株的净光合速率为0,由于植株有些细胞不能进行光合作用,只进行呼吸作用,所以叶片的总光合速率仍大于其呼吸速率,A正确;RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶,CO2的固定过程不需要消耗ATP和NADPH,B正确;由表格可知,WT的叶绿素含量显著高于ygl,但O2产生速率却低于ygl,O2产生速率由光反应效率决定,故虽然WT的光合色素更多,但在此强光条件下光反应较弱,C错 误;光补偿点低表明WT在弱光下更易达到光合 作用与呼吸作用平衡,适合光照不足环境,D正确。 4.(2025·广东茂名模拟)科研人员将一盆绿萝放在透明且密闭的容器内,并在一定条件下培养,在不同温度下分别测定其黑暗条件下的CO2释放量和适宜光照下CO2吸收量并拟合曲线绘制如图所示,图2表示绿萝叶肉细胞内的线粒体和叶绿体的关系。据图分析,下列叙述正确的是(　　) A.在29 ℃时,绿萝的呼吸速率等于光合速率 B.绿萝植株的CO2吸收速率为零时,其叶肉细胞的状态如图2中③所示 C.24 ℃适宜光照条件下,绿萝的CO2固定速率约为62 mol·s-1 D.在28 ℃且每天光照5小时的环境中,植株仍能够积累有机物 答案：C 解析：光照时CO2吸收速率为净光合速率,黑暗时CO2释放速率为呼吸速率,由于左右纵坐标的刻度值不同,29 ℃时,净光合速率与呼吸速率不相等,且光合速率等于二者相加,故此时绿萝的呼吸速率与光合速率不相等,A错误;当绿萝植株的CO2吸收速率(净光合速率)为零时,其叶肉细胞的净光合速率应该大于零,因此状态如图2中④所示,B错误;CO2固定速率等于光照时CO2吸收速率加黑暗时CO2释放速率,则24 ℃时CO2固定速率=52+10=62 mol/s,C正确;28 ℃时叶片的净光合速率约为40 mol/s,细胞呼吸速率约为15 mol/s,在每天光照5小时的环境中一昼夜有机物的积累量=40×5-(24-5)×15<0,因此在28 ℃且每天光照5小时的环境中植株不能积累有机物,D错误。 光呼吸与光抑制 热点情境5 1.(2024·辽宁卷,21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2比值低时,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。 真题导向 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。  解析:在光合作用的暗反应过程中,CO2在特定酶的作用下,与C5结合形成两个C3分子,这个过程称作CO2的固定,故反应①是CO2的固定过程。 CO2的固定 (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　　　　　　　　　。  解析:有氧呼吸的第一、二、三阶段的发生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CO2和NADH,合成少量ATP,第三阶段是前两个阶段产生的NADH与O2结合生成水,合成大量ATP,故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。 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___________________________________________________ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　     　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　。  光呼吸 细胞呼吸 7~10时,随着光照强度的增强,株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因,光呼吸速率降低,与O2反应的C5减少,更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系2的净光合速率较高 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________________________________________________________ ______________________________________________________________ 　  　。  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CO2的释放速率,由图3无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率 解析:由图1可知,在光呼吸过程中也会产生CO2,因此植物光合作用CO2的来源除了外界环境外,还可来自光呼吸和细胞呼吸。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,光呼吸速率降低,使与O2反应的C5减少,进而有更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系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CO2的释放速率,由图3无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率。 (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____________________________________________________   　。  解析:由图2、图3可知,与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,故积累的有机物最多,因此选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势。 与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,积累的有机物较多 2.(2024·重庆卷,18)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　 　　μmol·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　   _______________________。  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CO2减少,且 气孔导度增加 在弱光下,随光强增加,黄连 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) 解析:①光饱和点为光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度,由图1可知,当光强达到500 μmol·m-2·s-1时,光合速率不再增加;光强大于 1 300 μmol·m-2·s-1后,光合作用受到抑制,且气孔导度增加,所以胞间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由图1可知,光强对黄连生长的影响主要表现为在弱光下,随光强增加,黄连生长快速达到最大,光照过强其生长受到抑制;弱光时,可通过增加受光面积或增加光合色素的含量来增加光合速率,所以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)。 (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。 ①②③⑤ 解析:为减轻光抑制,黄连能采取调节光能在叶片上各去向的比例,提升修复能力等防御机制,具体可包括:①叶片叶绿体避光运动,减少对光的吸收;②提高光合产物生成速率,从而提高光合速率消耗更多的光能;③自由基清除能力增强,减少对光合结构的破坏;⑤增强热耗散。而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收,不能减轻光抑制。 (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有__________________________________   　。  解析:为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施有合理施肥,增加光合面积,补充CO2提高暗反应,合理密植等。 合理施肥,增加光合面积,补充CO2提高 暗反应,合理密植等 1.光呼吸 (1)光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中, Rubisco酶能够以CO2为反应物实现CO2的固定;在光下,当O2浓度高、CO2浓度低时,O2会竞争结合Rubisco酶,在光的驱动下与C5结合,最终生成CO2释放出来。 (2)光呼吸是一个高耗能的反应,正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%~30%。过程如图所示。 情境拓展 2.光抑制(这里指植物生理学中的光抑制) (1)定义:光合作用结构(主要是光系统Ⅱ,PSⅡ)因强光照射受损,导致光合效率下降的现象。 (2)原因:①光能超过植物利用能力,产生活性氧(ROS),破坏叶绿体结构。 ②光呼吸增强以消耗多余能量。 (3)表现:叶片发黄、褪绿,光合速率降低,常见于正午强光或突然暴晒。 (4)适应机制:①叶片角度调整(避开直射光)。 ②非光化学淬灭(NPQ)耗散多余能量。 ③合成抗氧化物质(如类胡萝卜素)。 1.(2025·广东佛山模拟)光照条件下,叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5,O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。在光呼吸中,可以明显地减弱光合作用,降低作物产量,没有ATP或NADPH的生成,是一个消耗能量的过程。光呼吸是植物在长期进化过程中,为了适应环境变化、提高抗逆性而形成的一条代谢途径,具有重要的生理意义。下列说法错误的是(　　) A.光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体基质中 B.正常进行光合作用的水稻,突然停止光照,叶片CO2含量先增加后减少 C.光呼吸会消耗有机物,适当抑制光呼吸可以增加作物产量 D.光合作用的产物淀粉和蔗糖都可以进入筛管,通过韧皮部运输到植株各处 对点演练 D 解析：C5是暗反应阶段的反应物和产物,暗反应发生在叶绿体基质,故C5与O2结合的反应发生在叶绿体基质,A正确;光照停止,光反应阶段为暗反应阶段提供的ATP和NADPH减少,暗反应速率减慢,消耗的C5减少,C5和O2结合增加,产生的CO2增多,CO2又被还原为C3,故CO2含量先增加后减少,B正确;光呼吸会消耗有机物,降低作物产量,适当抑制光呼吸可以增加作物产量,C正确;光合作用的产物有淀粉和蔗糖,蔗糖可进入筛管,再通过韧皮部运输到植株各处,D错误。 2.(2025·广东肇庆模拟)当光照过强,植物吸收的光能超过植物所需时,会导致光合速率下降,这种现象称为光抑制。光能过剩时,叶肉细胞内因NADP+不足,使电子传递给O2,形成超氧阴离子自由基()等一系列光有毒产物,破坏叶绿素和PSⅡ反应中心(参与光反应的色素—蛋白质复合体)的D1蛋白,使D1蛋白高度磷酸化,并形成D1蛋白交联聚合物,随后D1蛋白降解,从而损伤光合结构。绿色植物通过如图所示的三重防御机制有效避免光系统损伤。回答下列问题。 (1)PSⅡ位于　　　　　　(填细胞结构)上。强光条件下,叶肉细胞内NADP+不足的原因是____________________________________________ 　 　。  光呼吸能　　　　(填“增强”或“缓解”)光抑制,原因是________________ ______________________________________________________________ 　  　。  类囊体薄膜 强光条件下,光反应消耗的NADP+多于暗反应生成的量,导致NADP+不足　 缓解 一方面光呼吸消耗了多余的NADPH,生成NADP+;另一方面消耗O2,减少等一系列光有毒产物的产生,减少对PSⅡ的损伤 解析: PSⅡ是参与光反应的色素—蛋白质复合体,位于类囊体薄膜上。强光条件下,光反应消耗的NADP+多于暗反应生成的量,导致NADP+不足。光呼吸能缓解光抑制,原因是一方面光呼吸消耗了多余的NADPH,生成NADP+;另一方面消耗O2,减少等一系列光有毒产物的产生,减少对PSⅡ的损伤。 (2)持续强光照射前后,叶片中的叶绿素含量可通过实验测定,先用有机溶剂提取绿叶中的色素,然后将提取到的色素溶液置于　　　　(填“红光”“蓝紫光”或“白光”)下测定吸光度,根据吸光度值测定叶绿素含量。如果植物类胡萝卜素合成受阻,强光下会导致光合速率　　　(填“增大”“不变”或“减小”),原因是　  (答出2点即可)。 红光 减小 对蓝紫光的吸收减少;无法及时清除光有毒产物 解析:叶片中的叶绿素含量可通过实验测定,先用有机溶剂提取绿叶中的色素,然后将提取到的色素溶液置于红光下测定吸光度,使用该种光源的原因是叶绿素能吸收红光,类胡萝卜素不吸收红光,用红光检测可排除类胡萝卜素对结果的干扰。据题图可知,第二道防线是类胡萝卜素的清除作用,如果类胡萝卜素合成受阻,强光下会导致光合速率减小更明显,原因是对蓝紫光的吸收减少,且无法及时清除光有毒产物。 (3)植物在长期进化过程中形成了多种方法来避免或减轻光抑制现象,具体可包括　　　　　　(多选,填序号)。  ①叶片叶绿体避光运动 ②提高光合产物生成速率 ③增强自由基清除能力 ④提高叶绿素含量 ⑤增强热耗散 ⑥D1蛋白磷酸化程度升高 ①②③⑤ 解析:由题图可知,光能的去向之一为热消耗,所以植物避免或减轻光抑制现象的方法具体可包括①叶片叶绿体避光运动,减少对光的吸收;②提高光合产物生成速率,即提高光合速率,消耗更多的光能;③增强自由基清除能力,减少对光合结构的破坏;⑤增强热耗散。而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收,不能减轻光抑制;⑥D1蛋白磷酸化程度升高,D1蛋白降解的更多,不能减轻光抑制。故选①②③⑤。 气孔变化 热点情境6 (2024·湖北卷,21)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小,控制CO2进入和水分的散失,影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料,研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理 (图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r),进行了相关实验,结果如图2所示。 真题导向 回答下列问题。 (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致保卫细胞　　　　(填“吸水”或“失水”),引起气孔关闭,进而使植物光合作用速率　　　　(填“增大” “不变”或“减小”)。  解析:保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致细胞液的渗透压降低,保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后,CO2吸收减少,光合速率减小。 失水 减小 (2)图2中的wt组和r组对比,说明高浓度CO2时rhc1基因产物　　　　(填 “促进”或“抑制”)气孔关闭。  解析:r组是rhc1基因功能缺失突变体,即缺少rhc1基因产物,wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2,高浓度CO2时,wt组气孔开放度低于r组,说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。 促进 (3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是______________________________________________________   　。  解析:脱落酸是植物生长抑制剂,它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发,还可以促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高,促进叶片脱落,抑制气孔开放,能够降低蒸腾作用,保存植物体内水分,使植物能够在干旱中生存。 干旱条件下脱落酸含量升高,促进叶片脱落,抑制气孔开放,能够降低蒸腾作用,保存植物体内水分,使植物能够在干旱中生存 (4)根据实验结果判断:编码蛋白甲的基因是　　　(填“ht1”或“rhc1”)。  解析:分析图2可知,高浓度CO2时,r组气孔开放度高于wt组、h组和h/r组,结合图1分析,高浓度CO2时蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r组是rhc1基因功能缺失突变体,高浓度CO2时,r组气孔开放度高,说明缺失rhc1基因编码的蛋白质不能够引起气孔关闭,由此推测,rhc1基因编码的是蛋白甲。 rhc1 1.气孔的开闭 植物气孔的开闭运动关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。由于保卫细胞的内外壁厚度不一样,当保卫细胞吸水膨胀时,较薄的外壁就会伸长,细胞向内弯曲,气孔张开;当保卫细胞失水时,气孔关闭。 情境拓展 2.调节气孔开闭的因素 (1)光:植物气孔一般是按昼夜节律开闭的,白天打开气孔进行光合作用,晚上通过关闭气孔来减少水分散失。 (2)CO2浓度:CO2浓度低时气孔开启。 (3)含水量:干旱或蒸腾作用过强失水多时气孔关闭。 (4)植物激素:细胞分裂素促进气孔开放,而脱落酸会引起气孔关闭。 3.气孔因素与非气孔因素 通常认为在自然环境条件下光合作用降低的原因包括两个方面,一方面是由于气孔导度的限制引起,称为气孔限制;另一方面是由于在高光照条件下吸收过量的光能无法及时利用而发生光抑制,称为非气孔限制。 (2025·广东中山三模)为研究干旱胁迫对大丽花的影响,科研人员检测了4组不同水分供应条件下,大丽花幼苗的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度随时间的变化,第15天时,各组恢复正常水分供应,结果如图所示。回答下列问题。 注:CK组给予田间最大持水量的75%~80%(正常水分处理),LD组给予田间最大持水量的55%~60%(轻度干旱胁迫),MD组给予田间最大持水量的40%~45%(中度干旱胁迫), SD组给予田间最大持水量的30%~35%(严重干旱胁迫)。 对点演练 (1)水主要以　　　　形式促进细胞的新陈代谢,在___________________ (具体结构)用于进行光合作用。  解析:水在细胞内主要以自由水的形式存在,它是细胞内的良好溶剂,能够运输营养物质和代谢废物,同时也参与细胞内的许多生物化学反应,从而促进细胞的新陈代谢。在光合作用中,水被用于光反应阶段,具体是在叶绿体的类囊体薄膜上。 自由水 (叶绿体的)类囊体薄膜 (2)胞间CO2来源一般有两个,分别是　　　　 　　　　和 　　　　　　　　,图中SD组在12~15天时大丽花幼苗的胞间CO2浓度较高的原因是____________________________________________________ 　  　。  细胞呼吸作用释放 从外界吸收 严重干旱使气孔关闭,细胞呼吸使CO2持续产生且无法释放,同时细胞净光合速率下降,消耗CO2减少 解析:胞间CO2的来源主要有两个:一是植物细胞通过呼吸作用产生的CO2,这部分CO2会从细胞质中释放到胞间;二是外界环境中的CO2通过气孔进入叶片内部,成为胞间CO2的另一部分来源。由题图可知,SD组在12~15天时处于严重干旱胁迫下,严重干旱使气孔关闭,细胞呼吸CO2持续产生且无法释放,同时细胞净光合速率下降,消耗CO2减少,导致胞间CO2浓度较高。 (3)由图可知,干旱胁迫对大丽花净光合速率的影响是_________________   　。  解析:根据图示结果,可以看出干旱胁迫对大丽花幼苗净光合速率的影响是干旱胁迫导致大丽花幼苗的净光合速率下降,而且干旱胁迫越严重,净光合速率下降越多。 干旱胁迫导致大丽花幼苗的净光合速率下降,而且干旱胁迫越严重,净光合速率下降越多 (4)SD组大丽花幼苗净光合速率降低的主要限制因素　　　　(填“是”或 “不是”)气孔导度,判断的依据是___________________________________ 　  　。  解析: SD组大丽花幼苗净光合速率降低的主要限制因素不是气孔导度,因为SD组的气孔导度下降,但是胞间CO2浓度并未下降。 不是 SD组的气孔导度下降,但是胞间CO2浓 度并未下降 (5)大多数植物在干旱条件下,气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合,称为“气孔振荡”,“气孔振荡”是植物对干旱条件的一种适应性反应,有利于植物生理活动的正常进行,其原因是___________________________   　。  解析:大多数植物在干旱条件下,为了降低蒸腾作用,进行气孔关闭,但是为了保障CO2的供应,气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合,使光合作用正常进行,有利于植物生理活动的正常进行。 既能降低蒸腾作用,又能保证 CO2的供应 逆境胁迫 热点情境7 (2025·河南卷,17)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)。 真题导向 回答下列问题。 (1)光对植物生长发育的作用有　　　　　　 　　和 　　　　　　　　　　　 　两个方面。  解析:光可以为植物光合作用提供能量;同时光可以作为一种信号调节植物的生长发育。 为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物的生长发育 (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　　　　(填组别)组进行对比分析,该实验中的无关变量有　 　 (答出2点即可)。 解析: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,实验的自变量是光(正常光和实验光)以及有无盐胁迫,因变量是作物生长情况,故该实验至少应选用①③④组进行对比分析。①和③对照可知盐胁迫对作物生长的影响,①③④比较可判断光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量,其余变量称为无关变量,该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。 ①③④ 温度和二氧化碳浓度 (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　　　　　　　(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______________ ______________________________________________________________ 　 　。 解析:由于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始终大于③组。 始终大于 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始终大于③组 1.逆境:对植物生存与生长不利的环境因子。 2.逆境类型与胁迫机制 情境拓展 1.(2025·广东揭阳模拟)某科研团队以药用草本植物决明子为实验材料,研究不同程度干旱胁迫对其光合作用的影响,结果如表。 注:NPQ(非光化学淬灭系数)可反映植物以热耗散的方式耗散光能的能力。 对点演练 处理 叶绿素含量相对值 净光合速率/ [μmol/ (m2·s)] 气孔导 度/[mol/ (m2·s)] 胞间CO2浓度/ (μmol/mol) 光能转化 效率 NPQ 对照 57.1 8.0 0.156 301.5 0.77 0.32 轻度干旱 49.0 3.9 0.058 278.3 0.71 0.41 重度干旱 47.8 2.8 0.031 259.4 0.68 0.46 请回答下列问题。 (1)测定叶绿素含量时,先用　　　　　　(填试剂)提取色素,再测量色素溶液对　　　　光的吸收值,进而估算出叶绿素的含量。  解析:叶绿体中的色素不溶于水,溶于有机溶剂,可用无水乙醇提取;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,测量色素溶液对红光的吸收值,可估算出叶绿素的含量。 无水乙醇 红 (2)干旱胁迫对决明子净光合速率的影响总体表现为　　　　(填“增强”或“抑制”),该研究中净光合速率的观察指标为_______________________ 　   (答出1种即可)。 解析:据表可知,随着旱情加重,决明子净光合速率下降,说明干旱胁迫对决明子净光合速率的影响总体表现为抑制,该研究中净光合速率的观察指标为单位时间内O2的释放量(或CO2的吸收量或者是有机物的积累量)。 抑制 单位时间内O2的释放量(或CO2的吸收量或者是有机物的积累量) (3)干旱胁迫下,植物在　　　　阶段将光能转化为化学能的能力下降,此阶段合成的　 　　　等物质减少;干旱胁迫引起NPQ上升对决明子是有利的,原因是_______________________________________________ 　 　。 解析:干旱胁迫下,植物在光反应阶段将光能转化为化学能的能力下降,此阶段合成的ATP和NADPH等物质减少;干旱胁迫引起NPQ上升对决明子是有利的,因为过量光能会损伤植物,植物更多地将未转化的光能以热耗散的方式释放,减少对植物的损伤。  光反应 ATP、NADPH 过量光能会损伤植物,植物更多地将未转化的光能以热耗散的方式释放,减少对植物的损伤 2.(2025·安徽卷,16)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响,科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT,模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度,结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析,低氧胁迫下,NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 　　　　,原因是_______________________________________________ 　 　。  有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为　　　　中储存的能量。  增强 在低氧胁迫下,NtPIP基因的过量表达株(OE)的根细胞呼吸速率和氧浓度均明显高于WT组 NADH 解析:据图1分析,低氧条件下,与野生型(WT)组相比,NtPIP基因过量表达株(OE)组氧浓度高且呼吸速率快,故低氧胁迫下,NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳(无机物)、NADH(储存大量能量)并释放出少量的能量(绝大部分以热能形式散失,少量用于合成ATP),其中的化学能大部分被转化为NADH中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现,在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时,E增多并积累(图2a);当加入F、G或H时,E也同样积累(图2b)。根据此结果,针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设:  　。  假设物质H能转化为A 解析:在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时,E增多并累积;当加入F、G或H时,E也同样累积,再结合图2中显示的代谢路径,可知丙二酸的加入会导致E积累,说明分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化为E,表明有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性,即H→A,故提出:假设物质H能转化为A。 (3)科研小组还发现,低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析,其原因是___________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________   　。  低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,需要更多的光合产物,且对于植株来说,进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞,而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞 解析:由(1)可知,低氧条件下,与野生型相比,NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,需要更多的光合产物;对于植株来说,进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞,而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞,因此低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型才能满足NtPIP基因过量表达株的能量需求。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应,最终接受电子的物质(最终电子受体)是　　　　　,而最终提供电子的物质(最终电子供体)是　　　　　。  解析:光反应中水在光下分解为H+、O2和e-,e-经传递最终与H+和NADP+结合生成NADPH,因此,光反应中最终的电子供体是H2O,最终的电子受体是NADP+。 NADP+ H2O $