2027届高三一轮复习 微专题 光合作用的跨模块融合考查专练

该高中生物学高考复习讲义聚焦光合作用跨模块融合考查，整合色素提取、光暗反应过程、植物激素调节及实验设计等核心考点，按基础原理到综合应用逻辑架构知识，通过考点梳理、真题精讲、方法总结环节，帮助学生突破难点，体现复习系统性与针对性。 讲义以生命观念和科学思维为导向，如结合甘肃卷突变体色素含量分析培养结构与功能观，通过广东卷黑藻碳浓缩实验设计提升探究实践能力。分层设置基础巩固与综合应用练习，助力学生高效构建知识网络，为教师把控复习节奏提供实用指导。

微专题 光合作用的跨模块融合考查专练 （2024·甘肃卷）类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光（1μmol·m-2•s-1）下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。 （1）提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是______，加入少许碳酸钙可以______。 （2）野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是______。 （3）正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为______。 （4）现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；②______。 （5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是______。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计： ①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在______条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。 ②测量指标：每组取3-5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的______。 ③预期结果：______。 【答案】（1） ①. 无水乙醇 ②. 防止研磨中色素被破坏 （2）叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成 （3）纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求， （4）与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零）。 （5） ①. 细胞分裂素 ②. 含水量等适宜 ③. 叶绿体的大小及数量，取其平均值 ④. B组叶绿体的大小及数量高于A组，C、D两组叶绿体的大小及数量无差异且均明显低于A、B两组。 (2024·山东卷)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（μmolCO2mol-1） 野生型 140 151 270 突变体 110 140 205 气孔导度（molH2Om-2s-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______。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______。 （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______。 （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______。 【答案】（1） ①. ATP、NADPH ②. 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，且叶绿素降解少 （2） ①. 高 ②. 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 （3）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，表中突变体蔗糖转化酶活性大于野生型，因此更多的蔗糖被分解成单糖或运输到籽粒中的蔗糖减少 (2025·广东卷)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。（光照强度、光质） 图a 图b 注:红光下植物的相关反应与白天相似,远红光下植物相关反应与夜间相似。 (1)图a中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol/mol范围时,红光条件下光合速率的限制因子可能是　　　　　,推测此时蓝光条件下净光合速率更高的原因是　　　　　　。  (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　　　。  (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　　　　　　　　　　　　　　　。通路2中吸收光的物质②为　　　　。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: 　　　　　　　　　　　　。  图c (4)根据图c中相关信息,概括出植物利用光的方式: 　　　　　　　　　　　。  答案：4.(1)光照强度、光质等　蓝光能促进光合作用相关酶的活性(或蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等) (2)突变体中PIL15基因功能缺失,阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控,使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 (3)有机物中的化学能　光敏色素 光敏色素PIL15基因脱落酸信号通路气孔开放程度 (4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物;通过光敏色素吸收光信号调控基因表达,影响植物生理过程 （2024·湖南卷）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）从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生________；光能转化为电能，再转化为________中储存的化学能，用于暗反应的过程。 （2）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）。 （3）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______。 【答案】（1） ①. O2和H+ ②. ATP和NADPH （2） ①. 减少缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低 ②. 缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 （3） ①. 分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA ②. 根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物 ③. 利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳 ④. 和已知基因序列进行比较 （2024·广东卷）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物（①金鱼藻、②黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。 回答下列问题： (1)湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于 的有机物，最终衰退和消亡。 (2)生态恢复后，该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是 ，其原因是 。 (3)为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3种草本沉水植物的理由是 ，三者配合能实现综合治理效果。 (4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具（C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度（C4后，再分解成（CO2传递给C5）使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。 实验设计方案 实验材料 对照组：       实验组：黑藻 实验条件 控制光照强度为 μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同 控制条件 测量指标 (5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施 。 【答案】(1)呼吸作用消耗 (2) ③②① 最大光合速率对应光强度依次升高 (3)①(金鱼藻)除藻率高，②(黑藻)除氮率高，③(苦草)除磷高 (4) 金鱼藻 500 二氧化碳浓度较低且相同 氧气释放量 (5)合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物 学科网（北京）股份有限公司 $