专练2 光合作用(二)（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（浙科版 浙江、桂（梧州））

专练2　光合作用(二) 1．C3植物指碳反应时形成的第一个化合物是三碳有机物的植物，如小麦、水稻等，体内只有一条固定CO2的途径，即卡尔文循环，其光合作用发生在叶肉细胞中。C4植物指碳反应时形成的第一个化合物是四碳有机物的植物，如玉米、高粱、甘蔗、苋菜等产自热带的植物。玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列，叶肉细胞中的叶绿体的类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中的叶绿体几乎无基粒，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，能利用较低浓度的CO2进行光合作用，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用能力(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)，并且无“光合午休”现象。回答下列问题： (1)C3植物和C4植物光合作用光反应阶段的产物都是____________________。玉米维管束鞘细胞叶绿体中只能进行______反应，其原因是缺少______________(结构)。 (2)C4植物固定CO2的物质是______和________。 (3)正常条件下，植物叶片的光合产物一般以______(填物质)运输，但不会全部运输到其他部位，原因是____________________________(答出1点即可)。 (4)干旱条件下，很多植物的光合速率降低，主要原因是_______________________________。一般来说，C4植物与C3植物相比，______植物的CO2补偿点较低，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)科学家以14CO2为原料，通过______________法探明了玉米光合作用过程中CO2中的碳最终转移到有机物中的具体转移途径为____________________________________(用物质名称和箭头表示)。 答案　(1)O2、ATP和NADPH　碳　叶绿体基粒(或类囊体)　(2)PEP　C5　(3)蔗糖　自身呼吸消耗或建造植物体结构　(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少　C4　C4植物的CO2先被PEP羧化酶催化固定成C4，C4释放出CO2用于卡尔文循环，因此C4植物在较低浓度的CO2条件下，也可以进行光合作用，而C3植物不能(合理即可)　(5)(放射性)同位素标记　CO2→C4→CO2→C3→有机物(CH2O) 解析　(3)正常条件下，植物叶片的光合产物一般以蔗糖运输，但由于构成叶片的细胞也要进行细胞呼吸，叶片自身也要生长，所以植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。(4)干旱条件下，叶片蒸腾作用强，为了降低蒸腾作用强度，叶片气孔开度降低，同时通过气孔吸收的CO2减少，使光合作用碳反应降低，光合速率降低。由于C4植物中PEP羧化酶能利用较低浓度的CO2进行光合作用，它提高了C4植物固定CO2的能力，所以C4植物的CO2补偿点较低。(5)玉米是C4植物，光合作用过程中CO2中的碳最终转移到有机物中的具体转移途径为CO2→C4→CO2→C3→有机物(CH2O)。 2．观测长期生长在不同光照条件下的柑橘，结果见下表。回答下列问题： 光强度 叶色 平均每片叶的面积/(cm2) 气孔密度/(个·mm－2叶片) 净光合速率/(μmolCO2·m－2·s－1) 强 浅绿 13.6(100%) 826(100%) 4.33(100%) 中 绿 20.3(100%) 768(100%) 4.17(100%) 弱 深绿 28.4(100%) 752(100%) 3.87(100%) 注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照。 (1)柑橘光合作用固定CO2的部位是叶肉细胞的____________。请写出18O2中的氧进入葡萄糖(C6HO6)的代谢转化途径__________________(用化学式和箭头表示)。 (2)强光地带容易发生干旱，干旱初期柑橘光合速率明显下降，其主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)与强光下相比，弱光下柑橘平均每片叶的气孔总数________(填“更多”“更少”或“不变”)。 (4)某研究小组以强光下的柑橘植株为实验材料对“间隙光”进行了研究，每次光照20 s、黑暗20 s，交替进行12 h，并用灵敏传感器记录环境中O2和CO2的含量变化，实验结果如图所示。 光照开始后，O2释放速率的增加早于CO2吸收速率的增加，黑暗开始后，O2释放速率的下降明显早于CO2吸收速率的下降，利用光合作用的原理分析，以上两种现象出现的原因分别是_________________________________________和______________________________。cd段两曲线重叠，此时柑橘叶肉细胞中光合强度________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸强度。 答案　(1)叶绿体基质　O2→H2O→CO2→C6H12O6　(2)为减少蒸腾作用散失水分，气孔大量关闭，CO2吸收量减少　(3)更多　(4)开始光照时，先进行光反应，碳反应获得光反应提供的ATP和NADPH后才能进行　停止光照时，光反应立即停止，但碳反应因叶绿体基质中仍有存留的ATP和NADPH而能继续进行一段时间　大于 解析　(1)植物光合作用固定CO2是通过碳反应实现的，其场所为叶绿体基质；18O2进入柑橘细胞中首先参与需氧呼吸的第三阶段，产生H218O，水是流动的，可以参与需氧呼吸的第二阶段，产生C18O2，CO2参与光合作用的碳反应过程形成葡萄糖(C6H1218O6)，其转化过程可表示为O2→H2O→CO2→C6H12O6。(2)强光地带容易发生干旱，干旱初期，由于植物自我适应性的调节，为减少蒸腾作用散失水分，气孔大量关闭，进而导致CO2吸收量减少，从而使柑橘光合速率明显下降。(3)与强光下相比，弱光下柑橘平均每片叶的面积更大，故气孔总数更多，这样可以避免因弱光导致的光合速率下降，即通过增加CO2的吸收来增强光合作用。(4)光照开始后，O2释放速率的增加早于CO2吸收速率的增加，黑暗开始后，O2释放速率的下降明显早于CO2吸收速率的下降，结合光合作用的原理可推测，产生上述现象的原因是开始光照时，先进行光反应，碳反应获得光反应提供的ATP和NADPH后才能进行，因此O2释放速率的增加早于CO2吸收速率的增加；当停止光照后，光反应首先停止，但碳反应还可以在光反应产生的残留的ATP和NADPH的作用下继续一段时间，因而表现为O2释放速率的下降明显早于CO2吸收速率的下降。cd段两曲线重叠，因cd段O2释放速率(净光合速率)大于0，故柑橘叶肉细胞中光合强度大于细胞呼吸强度。 3．某兴趣小组在适宜温度条件下，对密闭透明玻璃容器中的番茄进行了如下实验(除光照条件外，其他参数一致)。实验前各玻璃容器内CO2的含量均为4.0 g，实验4 h后测定各容器内CO2的含量，结果如下表。 组别 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 光照条件 黑暗 2 000 Lux白光 4 000 Lux白光 4 000 Lux白光＋450 nm补充光 4 000 Lux白光＋580 nm补充光 4 000 Lux白光＋680 nm补充光 4 h后CO2的含量/g 5.0 4.0 3.6 3.4 3.7 3.2 注：“Lux”表示光强度，nm表示波长。 回答下列问题： (1)光反应阶段产生的______________两种物质为碳反应阶段提供______________。 (2)本实验的自变量是________________________；实验前保持各组容器内CO2的含量相同的原因是____________________。实验结果表明，补充________________的光具有促进光合作用的效果。 (3)第③组番茄的真正光合速率为__________(以单位时间内CO2的消耗量表示)。 (4)8 h后测得第⑥组玻璃容器内的CO2的含量为2.8 g，说明后4 h比前4 h光合速率__________，最可能的原因是____________________________________________________。 答案　(1)ATP和NADPH　还原剂和能量　(2)光强度及补充光的种类(波长)　控制变量(或避免无关变量对实验的影响)　450 nm或680 nm　(3)0.35 g/h　(4)低　容器内CO2的浓度下降，导致光合速率降低 解析　(2)本实验人为改变的为光照条件，根据表格可知本实验的自变量是光强度及补充光的种类。CO2是光合作用的原料，对光合速率有影响，CO2的初始含量属于无关变量，实验前保持各组容器内CO2的含量相同的原因是控制变量。与4 000 Lux白光组相比，4 000 Lux白光＋450 nm补充光组和4 000 Lux白光＋680 nm补充光组4 h后CO2的含量变少，说明这两组光合速率更高，故补充450 nm或680 nm的光具有促进光合作用的效果。(3)实验前各玻璃容器内CO2的含量均为4.0 g，黑暗条件下，4 h后CO2的含量为5.0 g，说明细胞呼吸产生的CO2的含量为1.0 g。4 000 Lux白光条件下，4 h后CO2的含量为3.6 g，说明番茄进行光合作用从外界吸收了0.4 g CO2，则第③组番茄的真正光合速率为(1.0＋0.4)÷4＝0.35 (g/h)。(4)8 h后测得第⑥组玻璃容器内的CO2的含量为2.8 g，则前4 h真正光合速率为(1.0＋4.0－3.2)÷4＝0.45 (g/h)。后4 h真正光合速率为(1.0＋3.2－2.8)÷4＝0.35 (g/h)。后4 h比前4 h光合速率低，最可能的原因是容器内CO2的浓度下降，导致光合速率降低。 4．小麦是我国北方主要的农作物，研究环境条件变化对小麦产量的影响可指导农业生产。某研究团队测定了小麦植株在不同程度水淹胁迫、高浓度CO2处理条件下的相关生理指标，实验结果如表所示。 分组 对照组 轻度胁迫 中度胁迫 重度胁迫 气孔开度(mol·m－2·s－1) 大气CO2浓度 0.072 0.038 0.029 0.026 高CO2浓度 0.061 0.057 0.039 0.035 净光合速率(μmol·m－2·s－1) 大气CO2浓度 6.82 4.23 3.89 1.92 高CO2浓度 7.84 5.76 4.05 3.73 回答下列问题： (1)欲提取小麦叶片的光合色素，在叶片量一定的情况下，为了提高提取液色素浓度，除了适当减少95%的酒精的用量、添加SiO2充分研磨外，还可以 ________________________________________________________________________(写1点即可)。 (2)据表分析，水淹胁迫下光合速率下降的原因是____________________________________，此外，水淹胁迫还会导致小麦根系缺氧，产生的酒精对根系有毒害作用，而产生____________不足，还会影响植物对矿质元素的吸收。 (3)在其他条件适宜的情况下，高浓度CO2会引起气孔开度____________，但净光合速率__________。 (4)水涝发生后会严重影响小麦的产量，在小麦结实前可通过适当增施钾肥进行一些补救，实验发现增施组小麦植株干重增加不显著，但籽实的产量却明显高于未增施组，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)研究者推测：高浓度的CO2会抑制植物细胞的需氧呼吸。写出用于验证该假设的实验思路(注：利用氧气传感器记录容器内氧气含量的变化)。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)加入碳酸钙、粉碎或剪碎绿叶、烘箱中烘干绿叶、取用新鲜绿叶或成熟绿叶等　(2)水淹胁迫导致气孔开度下降，碳反应固定CO2减少，光合速率下降　ATP　(3)下降　增大　(4)增施钾肥小麦植株的(净)光合速率没有显著增加，但向籽实运输的有机物量增加　(5)将同种小麦植株均分成甲、乙两组，分别放置在大气CO2条件和高浓度CO2条件下，在黑暗的环境中分别利用氧气传感器测定单位时间内氧气含量的变化 解析　(1)为了提高提取液中色素的浓度，除了适当减少95%的酒精的用量、添加SiO2充分研磨外，还可以加入碳酸钙防止色素分解、粉碎或剪碎绿叶使色素能充分溶解、通过烘箱烘干绿叶中水分以减少水分对提取的影响、取用新鲜绿叶或成熟绿叶等。(2)由题中表格可知，水淹胁迫程度增加，气孔开度在减小，吸收的CO2减少，导致碳反应固定CO2减少，光合速率下降。水淹胁迫还会导致小麦根系缺氧，根细胞进行厌氧呼吸产生酒精对根系有毒害作用，厌氧呼吸产生的ATP大量减少，影响植物根系对矿质元素的吸收。(3)由表格的对照组(大气CO2浓度和高CO2浓度组)可知，在其他条件适宜的情况下，高浓度CO2使气孔开度下降，但净光合速率反而提高，原因可能是虽然气孔开度减小，但环境中CO2浓度高，植物获得的CO2仍然较多，为光合作用碳反应提供了更多的原料。(5)研究表明，高浓度的CO2会抑制植物细胞的需氧呼吸。若要验证这一假设，则需进行验证性实验，实验的自变量为是否进行高浓度CO2处理，因变量是植物的需氧呼吸强度(可以用单位时间内氧气的吸收量来表示)，因此实验思路见答案。 谢谢！ 学科网（北京）股份有限公司 $