专题06 光合作用（期中真题汇编，江苏专用）高三生物上学期

**基本信息** 江苏高三期中生物光合作用专题汇编，精选各地名校试题，涵盖四大高频考点，融合科技前沿情境与实验分析，注重知识综合应用。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择|7题/28分|色素提取实验、光合过程物质变化|结合实验误差分析（如烘干绿叶提取效果）| |非选择|18题/72分|影响因素、光合呼吸综合计算|科技前沿情境（蓝细菌CO2浓缩机制）、图表分析（叶绿素含量与光合速率关系）|

专题06 光合作用 4大高频考点 1. 绿叶中色素提取和分离实验 2. 光合作用过程 3. 影响光合作用的因素 4. 光合作用和呼吸作用综合计算 考点1 绿叶中色素提取和分离实验 1．（25-26高三上·江苏苏州·期中）关于“绿叶中色素的提取与分离”实验，下列叙述错误的是（　　） A．绿叶中色素是脂溶性物质，可用无水乙醇提取 B．色素提取时，选用常温烘干的绿叶比新鲜绿叶提取效果可能更好 C．滤纸条上色素带的宽度与绿叶中色素含量相关联，两者呈正比关系 D．若使用不同的层析液进行色素分离，色素带的上下分布顺序可能会发生变化 【答案】C 【解析】A、叶绿素不溶于水，易溶于有机溶剂，可以用无水乙醇提取，并测定含量，A正确； B、常温烘干的绿叶由于水分的散失，提取时不会降低提取液的浓度，色素的提取量多于新鲜绿叶做材料的提取量，故选用常温烘干的绿叶比新鲜绿叶提取效果可能更好，B正确； C、色素分离实验中，滤纸条上不同色素带的宽度一般可以表示绿叶中色素的含量，两者呈正相关关系，不是呈比例关系，C错误； D、纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上的扩散速度快。若使用不同的层析液进行色素分离，由于不同色素在不同层析液中溶解度不同，在滤纸条上随层析液扩散速度不同，导致色素带的上下分布顺序可能会发生变化，D正确。 故选C。 考点2 光合作用过程 1．（25-26高三上·江苏南京师范大学附属中学·期中）（多选）活化状态的Rubisco能催化固定。黑暗条件下，Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下，光激活Rubisco活化酶，使Rubisco构象发生变化释放C5暴露出活性位点，然后Rubisco活性位点与结合后再与类囊体排出的结合，形成活化状态的Rubisco，过程如下图所示。相关叙述正确的是（    ）    A．Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活 B．光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动 C．类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到基质 D．和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物 【答案】BC 【解析】Rubisco是光合作用过程中的一种关键酶，只有其处于活性状态，才能催化CO2固定。形成活化状态的Rubisco，需要光照、CO2及Mg2+。 A、酶只有催化作用，吸收、传递、转化光能的是光合色素，A错误； B、由图可知，光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动，进而维持类囊体中的高H+浓度，B正确； C、类囊体内腔中的pH下降，消耗H+势能，有利于Mg2+释放到基质，C正确； D、Mg2+是Rubisco的活化剂，但不是Rubisco的催化底物，D错误。 故选BC。 2．（25-26高三上·江苏徐州·期中）（多选）图1和图2分别是水稻和玉米暗反应过程示意图。下列相关叙述错误的有（    ） A．水稻细胞中CO2固定的最初产物是3-磷酸甘油醛 B．玉米细胞中CO2固定的受体有C3、C5 C．玉米叶肉细胞暗反应消耗ATP而维管束鞘细胞不消耗 D．将PEP羧化酶基因导入水稻细胞一定能提高暗反应速率 【答案】ACD 【解析】A、由图1可知，水稻细胞中CO2固定的最初产物是3-磷酸甘油酸，而不是3-磷酸甘油醛，A错误； B、玉米是C4植物，从图2可以看出，玉米叶肉细胞中CO2与C3（磷酸烯醇式丙酮酸）结合，维管束鞘细胞中CO2与C5结合，所以玉米细胞中CO2固定的受体有C3、C5，B正确； C、玉米叶肉细胞中，CO2与磷酸烯醇式丙酮酸结合的过程以及后续的一些反应会消耗ATP，维管束鞘细胞中进行卡尔文循环，也需要消耗ATP，C错误； D、将PEP羧化酶基因导入水稻细胞后，基因的表达还受到多种因素的影响，且水稻是C3植物，其暗反应体系与C4植物不同，所以不一定能提高暗反应速率，D错误。 故选ACD。 3．（25-26高三上·江苏南通通州·期中）聚球藻是海洋中一种蓝细菌，通过光合作用贡献了约1/4的海洋初级生产力。下图为聚球藻细胞结构及其光合片层上进行光反应的示意图。请回答下列问题。 （1）聚球藻的光合片层是扁平的囊状结构，在功能上类似于高等植物叶绿体中________。藻胆蛋白体由多种藻胆蛋白精密组装而成，规则排列在光合片层外侧。 （2）藻胆蛋白体捕获的光能依次传递，最终传至光合片层上PSⅡ复合体中的叶绿素a，推测传递路径为：藻红蛋白→______→叶绿素a。叶绿素a受光激发释放电子后，通过水的光解获取电子，电子经光合电子传递链传递，最终被受体_______接收。ATP合酶催化合成ATP时，所需的能量直接来源于______。 （3）聚球藻通过羧酶体实现独特的CO2浓缩机制，羧酶体主要由蛋白质外壳、Rubisco和碳酸酐酶（CA）构成。β-石竹烯是潜在的航空高密度燃料，研究人员通过基因工程在聚球藻原有光合作用过程的基础上，构建了β-石竹烯的合成途径。 注：“”表示气体进出受阻，ID11、GPPS、ISPA为导入的基因表达的相关酶，IPP、DNAPP、GPP、FPP、GGPP为相关中间产物。 ①在羧酶体中，CA通过分解______以浓缩CO2。CO2无法直接进入羧酶体，而HCO3可以，说明羧酶体的外壳具有______。 ②Rubisco是双功能酶，当CO2/O2比值较低时，会催化RuBP和O2结合，引发光呼吸，降低光合效率。在羧酶体内，CO2/O2比值高于外界环境，原因是_______。综上分析，羧酶体有利于聚球藻细胞中有机物的积累，原因是______。 ③在聚球藻中引入新的生物合成途径后，______产量的增多直接促进β-石竹烯的合成。为提高β-石竹烯产量，请从代谢路径的角度提出1条措施：______。 【答案】（1）类囊体 （2）藻青蛋白→别藻蓝蛋白 NADP+（或氧化型辅酶II） 光合片层两侧的H+浓度差（H+电化学梯度） （3）HCO3- 选择透过性 羧酶体能富集HCO3-并转化为CO2；羧酶体阻止O2进入、CO2逸出 提高光合效率，减弱光呼吸（带来的能量和碳损失） FPP 增强MEP通路以增加IPP产量；抑制FPP转化为GGPP 【解析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜，色素分子吸收、传递和转换的光能，一部分用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分用于合成ATP。暗反应发生的场所是叶绿体基质，首先发生CO2的固定，即CO2和C5结合形成两分子的C3，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。 （1）高等植物光反应的场所是类囊体膜，聚球藻的光合片层是扁平的囊状结构，在功能上类似于高等植物叶绿体中类囊体。 （2）分析题图可知，藻胆蛋白体捕获的光能依次传递，最终传至光合片层上PSⅡ复合体中的叶绿素a，传递路径为：藻红蛋白→藻青蛋白→别藻蓝蛋白→叶绿素a。水光解产生H+、电子和氧气，电子经光合电子传递链传递，最终被受体NADP+接受形成NADPH。ATP合酶催化合成ATP时，所需的能量直接来源于光合片层两侧的H+浓度差（H+电化学梯度）。 （3）①由题图可知，在羧酶体中，CA通过分解HCO3-以浓缩CO2。CO2无法直接进入羧酶体，而HCO3-可以，说明羧酶体的外壳具有选择透过性。 ②羧酶体能富集HCO3-并转化为CO2；即羧酶体具有CO2浓缩机制，另外羧酶体阻止O2进入、CO2逸出，导致在羧酶体内，CO2/O2比值高于外界环境。羧酶体通过CO2浓缩，提高光合效率，减弱光呼吸（带来的能量和碳损失），故羧酶体有利于聚球藻细胞中有机物的积累。 ③题图可知，FPP可以直接促进β-石竹烯的合成，即在聚球藻中引入新的生物合成途径后，FPP产量的增多直接促进β-石竹烯的合成。为提高β-石竹烯产量，可以增强MEP通路以增加IPP产量，同时抑制FPP转化为GGPP。 4．（25-26高三上·江苏淮安·期中）科研工作者通过基因工程构建了进行光合作用的自养大肠杆菌，下图为光自养大肠杆菌光合作用过程示意图，据图回答问题： （1）图中物质甲为________，途径A发生的场所是________，图中H+跨膜运输的方式有______。 （2）大肠杆菌细胞质膜上NPM*的功能主要是________光能，高等植物叶肉细胞中具有类似功能的物质有_______。在光合作用中，高等植物叶肉细胞的________膜与该大肠杆菌细胞质膜功能类似。与该大肠杆菌相比，高等植物叶肉细胞光反应特有的产物有________。 （3）构建光自养大肠杆菌前，常用__________处理，以获得感受态大肠杆菌。培养液中添加甲酸的作用有______。 （4）能量适配器通过感知并实时调节细胞内ATP、NADH的含量，以适应细胞能量需求。当培养液中甲醇含量上升时，光反应对甲醇的响应速度快于暗反应，此时能量适配器将_________（选填“上调”、“下调”、“先下调后上调”、“先上调后下调”）ATP、NADH的含量。 【答案】（1）C5化合物 细胞质基质 主动运输和协助扩散 （2）吸收、传递、转化（转换）光能 叶绿素和类胡萝卜素 类囊体膜 氧气和NADPH （3）Ca2+ 提供碳源；维持培养液pH呈酸性 （4）先下调后上调 【解析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解、NADPH和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 （1）由图可知物质甲为五碳化合物；该细胞为大肠杆菌细胞，因此途径a发生的场所为细胞质基质；由图可知，合成ATP时H+运输方向是顺浓度梯度运输，此时H+跨膜运输的方式为协助扩散，图中另外两个H+运输方向是逆浓度梯度运输，H+跨膜运输的方式为主动运输，消耗的能量来源于电子。 （2）NPM*的主要功能是吸收、传递、转化功能；高等植物叶肉细胞中具有类似功能的物质是光合色素；高等植物叶肉细胞中进行光反应的场所是类囊体膜；该大肠杆菌光合作用需要消耗氧，并且产生的还原氢是NADH，因此植物叶肉细胞光反应阶段特有产物是氧气和NADPH。 （3）构建感受态大肠杆菌细胞，通常用钙离子处理；由图可知甲酸一方面可以作为碳源，另外一方面甲酸添加在培养液中降低了培养液的pH，使培养液中氢离子浓度升高，有利于ATP的合成。 （4）由题可知光反应对甲醇的响应速度更快，因此添加甲醇后极短时间内ATP和NADH的含量上升，此时暗反应速度没有提升，因此通过能量适配器下调二者的含量，一段时间之后，甲醇可以转化为暗反应的底物，暗反应反应速度上升，消耗的ATP和NADH增加，因此需要上调ATP和NADH的含量。 5．（25-26高三上·江苏南京师范大学附属中学·期中）下图表示狗尾草的叶肉细胞和维管束鞘细胞中完成的部分物质代谢关系，其中的①～⑧代表代谢过程。请分析并回答下列问题： （1）代谢过程④⑤⑧中，属于吸能反应的有________。CO2固定的最初稳定产物天冬氨酸通过__________（填结构名称）从叶肉细胞进入维管束鞘细胞中，经过一系列反应后转变为苹果酸。过程⑤发生的场所很可能在__________（填细胞器名称），卡尔文循环发生的场所是__________。 （2）与陆生草本植物狗尾草不同， 沉水草本植物龙舌草在同一叶肉细胞内就能完成类似代谢过程，据此推测龙舌兰叶肉细胞中的叶绿体具有________种类型。 其中分布于细胞边缘的叶绿体能将CO2初步固定为草酰乙酸，则该种叶绿体内的基粒数量较________（填“多”或“少”）。 （3）为进一步探究龙舌草昼夜酸度变化趋势与光合作用的关系，研究小组进行了相关实验并得出下图甲、乙所示的结果。 ① 在低CO2浓度处理条件下，龙舌草叶片昼夜酸度变化规律是__________________， 苹果酸的变化规律是____________________，可见其昼夜酸度变化基本上是由苹果酸产生CO2造成的。 ② 龙舌草光合作用所需的CO2除了由苹果酸提供外，还有____________________等，以适应水体中低CO2浓度的环境。 【答案】（1）④⑧ 胞间连丝 线粒体 维管束鞘细胞的叶绿体基质 （2）2 多 （3）夜晚升高， 白天降低 夜晚积累，白天消耗 从水体中吸收的CO2、从水体中吸收的HCO、自身细胞呼吸作用产生的CO2 【解析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。 （1）④需要消耗NADPH，⑤生成NADH，⑧消耗ATP，NADPH和ATP中均含有活跃的化学能，因此属于吸能反应的有④⑧；胞间连丝是植物细胞壁中小的开口，相邻细胞的细胞膜伸入孔中，彼此相连，天冬氨酸通过胞间连丝进入维管束鞘细胞；过程⑤产生CO2，发生场所很可能在线粒体；结合图示可知，维管束鞘细胞的叶绿体基质可以进行卡尔文循环。 （2）图中叶肉细胞不能进行卡尔文循环，龙舌草在同一叶肉细胞内就能完成类似代谢过程，因此龙舌兰叶肉细胞中的叶绿体具有2种类型；分布于细胞边缘的叶绿体能将CO2初步固定为草酰乙酸，但不能完成暗反应，类似于C4植物中叶肉细胞的叶绿体，而这类细胞的叶绿体数量多，比较小，有基粒。所以其基粒数量应该较多。 （3）① 由图甲可知， 在低CO2浓度处理条件下，龙舌草叶片昼夜酸度夜晚升高， 白天降低；结合图乙可知，在低CO2浓度处理条件下，龙舌草叶片苹果酸夜晚积累，白天消耗。 ②龙舌草可以从水体中吸收的CO2、从水体中吸收HCO3-、利用自身细胞呼吸作用产生的CO2以及利用苹果酸等产生CO2进行光合作用。 6．（25-26高三上·江苏宿迁中学·期中）小麦、水稻等大多数植物，在暗反应阶段，CO2被C5固定以后形成C3，进而被还原成（CH2O），这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物，CO2中的碳首先转移到草酰乙酸（C4）中，然后转移到C3中，这类植物称为C4植物，其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭，夜间气孔开放，这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径，如图2所示，这类植物称为CAM植物。（注：PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强） （1）C4植物中固定CO2的酶是______，最初固定CO2的物质是_______。 （2）C4植物的光反应发生在______细胞。在炎热干旱夏季的中午，C4植物的CO2补偿点_______（填“大于”“等于”或“小于”）C3植物。 （3）暗反应中CO2的固定是由Rubisco酶催化进行的，但O2也能与CO2竞争Rubisco酶，使该酶催化C5和O2反应，生成C3和CO2，此反应过程消耗ATP和NADPH，被称为光呼吸。光呼吸过程中，C5和O2反应的场所为_______；该过程_______（填“降低了”“促进了”或“不影响”）光合作用效率，同时使细胞内O2/CO2的值降低，有利于生物适应______（填“高氧低碳”或“低氧高碳”）的环境。 （4）CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于_______过程，白天其叶肉细胞能产生ATP的场所是________。某实验小组欲通过颜色变化来验证CAM植物中淀粉的含量变化规律，应选用的检测试剂是________，然后分别于白天和夜晚每隔一定时间取该类植物的叶片，经脱色处理后滴加试剂，理论上观察到的结果是_______。 【答案】（1）PEP羧化酶和RuBP羧化酶 PEP（磷酸烯醇式丙酮酸） （2）叶肉 小于 （3）叶绿体基质 降低了 高氧低碳 （4）苹果酸的分解和细胞呼吸 细胞质基质、线粒体和叶绿体 碘液 白天叶片蓝色逐渐加深，夜间叶片蓝色逐渐变浅 【解析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP，将二氧化碳还原为糖的过程。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。 （1）根据图1，C4植物中固定CO2的酶是PEP羧化酶和RuBP羧化酶，PEP羧化酶催化CO2与PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）结合，完成最初的CO2固定。 （2）结合图1可知，C4植物的叶肉细胞的叶绿体有基粒，可进行光反应；维管束鞘细胞的叶绿体无基粒，进行暗反应，因此C4植物的光反应发生在叶肉细胞。炎热干旱夏季中午，C3植物气孔关闭，CO2供应不足；而C4植物的PEP羧化酶对CO2亲和力更强，能在更低CO2浓度下固定CO2，维持光合作用与呼吸作用的CO2平衡。因此，C4植物的CO2补偿点小于C3植物。 （3）在光呼吸过程中，C5与O2发生反应，由于C5存在于叶绿体基质中，所以光呼吸的场所是叶绿体基质。光呼吸消耗ATP和NADPH，减少了暗反应可用的ATP、NADPH，降低了光合作用效率。光呼吸是植物在高氧低碳环境下的一种适应机制，它可以消耗多余的O2，减少高氧对光合作用的抑制，维持细胞内O2与CO2的相对平衡。 （4）结合图2可知，CAM植物因白天气孔关闭无法吸收外界CO2，此时卡尔文循环所需CO2来自液泡中苹果酸的分解和细胞呼吸释放。白天其叶肉细胞能产生ATP的过程是呼吸作用和光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。某实验小组欲通过颜色变化来验证CAM植物中淀粉的含量变化规律，应选用的检测试剂是碘液，然后分别于白天和夜晚每隔一定时间取该类植物的叶片，经脱色处理后滴加试剂，据图分析，CAM植物夜晚消耗淀粉，白天光合作用生成淀粉，所以理论上观察到的结果是白天叶片蓝色逐渐加深，夜间叶片蓝色逐渐变浅。 7．（25-26高三上·江苏连云港·期中）南京大学对纳米材料——石墨烯（FLG）提升水稻光合作用光反应的机制进行了研究，结果如图1所示，ROS为光合作用的副产物，它的积累会导致叶绿体产生氧化应激和结构损伤。请回答下列问题： （1）图1中H+从类囊体膜内侧到外侧需通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有________性，在ATP合酶作用下，依赖________形成的电化学势能合成ATP. （2）Rubisco催化CO2和C5在水稻的________中反应生成C3，进一步在________的参与下转变为（CH2O）。若给水稻提供3H2O，一段时间后，以其光合作用产物（CH2O）为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质含3H标记的物质有水、________。 （3）为研究FLG对水稻光合色素含量的影响，进行了如下实验。请完成下表。 实验目的 简要操作步骤 FLG处理水稻幼苗 将水稻幼苗________，在含FLG（0μg/L、10μg/L和250μg/L）的营养液中水培7天后，剪下水稻叶片备用。 提取光合色素 剪碎水稻叶片然后放入5mL的________中。 ________ 室温黑暗条件下浸泡48h后摇匀。 实验结果的获取与分析 用分光光度法分别测定其在663nm、645nm和470nm波长下的吸光度，计算单位质量下叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量；与对照组相比，光合色素含量差异不明显。 （4）FLG具有优异的导电性能，结合上述研究分析可知，FLG提升水稻光合作用光反应的机制主要有：增强PSⅡ的________过程，同时通过清除________进而对PSⅡ起到一定的保护作用。 【答案】（1）选择透过 H+ （2）叶绿体基质 NADPH、ATP、酶 丙酮酸、NADH （3）随机分为三个组 无水乙醇 防止光合色素降解或被破坏 （4）电子传递 ROS 【解析】光合作用分为光反应和暗反应两个阶段进行，光合作用在叶绿体中进行，光反应的场所位于类囊体膜，暗反应的场所在叶绿体基质。光反应的发生需要叶绿体类囊体膜上的色素、酶参与。 （1）H+从类囊体膜内侧到外侧需通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有选择透过性，在ATP合酶作用下，依赖H+形成的电化学势能，当H+顺梯度跨过类囊体膜时，即可形成ATP。 （2）Rubisco催化CO2和C5形成C3是光合作用的暗反应阶段，在叶绿体基质中进行，C3在NADPH和ATP的参与下，转变为（CH2O）和C5。用含3H2O的溶液培养水稻一段时间后，随着光合作用的发生，3H进入光合产物葡萄糖。细胞进行有氧呼吸时，葡萄糖在细胞质基质被分解为丙酮酸和NADH，丙酮酸进入线粒体基质与水反应生成CO2和NADH，NADH与氧气结合生成3H2O，因此能进入线粒体基质被3H标记的物质有H2O、丙酮酸、NADH。 （3）①由题意可知，该实验设置三个组，其中一个对照组、两个实验组，所以应将水稻幼苗随机分为三个组。 ②光合色素易溶于无水乙醇，常用无水乙醇提取光合色素。 ③室温黑暗条件下浸泡48h后摇匀是为了排除光照对光合色素含量的影响，防止光合色素降解或被破坏。 实验结果显示，叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量；与对照组相比，光合色素含量差异不明显，说明FLG对光合色素含量无明显影响。 （4）结合图示和题意可知，FLG可增强PSⅡ的电子传递的过程，ROS为光合作用的副产物，它的积累会导致叶绿体产生氧化应激和结构损伤，FLG可清除ROS，进而对PSⅡ起到一定的保护作用。 考点3 影响光合作用的因素 1．（25-26高三上·江苏镇江·期中）科研人员发现，某些蓝细菌能在近岸海域的弱光层进行光合作用，其电子传递链途径如图所示。当环境远红光比例升高时，这些蓝细菌会表达ChlF基因（叶绿素f合酶基因），将部分叶绿素a转化为叶绿素f．相较传统叶绿素，其红光吸收峰向远红光偏移，从而把远红光也利用起来。请回答下列问题： （1）叶绿素f主要吸收___________光。含叶绿素f的蓝细菌相较于普通蓝细菌通常能够生存在遮荫浅水区相对___________（填“上”或“下”）层的水域，这体现了生物对环境的___________。 （2）图示膜结构是蓝细菌的___________（填“结构名称”），___________为最终的电子受体。环式电子传递链与线性电子传递链相比能够通过提高膜内___________从而___________（选填“提高”或“降低”）ATP/NADPH值，以缓解光损伤。 （3）研究者拟利用叶绿素f提高水稻的光合速率，以下是该研究的实验设计思路。 （WT：野生型，CT：ChlF转基因型；PAR：传统光合有效辐射光，FR：远红光；各组光照强度相同且适宜） 类型 PAR FAR与FR各占50% FR WT A组 C组 E组 CT B组 D组 F组 请回答： ①该实验自变量为___________，因变量可以选择___________作为观察指标： ②若E、F两组光合速率无明显差异，最可能的原因是___________； ③植物通过___________吸收红光以及远红光来调节植物生命活动，为了排除远红光调节作用的干扰，还需在各组的基础上设置___________类型的水稻作为对照。 【答案】（1）蓝紫光、远红 下 适应 （2）光合片层或类囊体 NADP+ H+的电化学势能 提高 （3）植株类型与光质 CO2吸收速率 F组ChlF的表达受阻 光敏色素 光敏色素缺陷型 【解析】1、光合作用，通常是指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段； 1、光反应阶段是在叶绿体的类囊体薄膜上，利用光能，将水分子分解为氧气和H+，H+和NADP+反应，生成NADPH，同时ADP与Pi吸收能量结合生成ATP。 （1）依据题干信息，叶绿素f相较传统叶绿素，其红光吸收峰向远红光偏移，从而把远红光也利用起来，所以叶绿素f主要吸收蓝紫光和远红光。含有叶绿素f的蓝细菌能在近岸海域的弱光层进行光合作用，所以含叶绿素f的蓝细菌相较于普通蓝细菌通常能够生存在遮荫浅水区相对下层的水域，因为上层水域光照较强，下层水域较弱，这体现了生物对环境的适应。 （2）图示中的膜结构为蓝细菌的光合片层结构，图示中NADP+最终成为电子的受体，最终形成NADPH。据图可知，环势电子传递链（虚线），与线性电子传递链（实线）相比较，能够较好地利用H+的电化学势能，进而提高ATP/NADPH的值，以缓解光造成的损伤。 （3）①实验目的是研究利用叶绿素f提高水稻的光合速率，依据提供的实验材料可知，实验的自变量为植物的种类（WT和CT）和光质（FAR和FR），因变量可以选择净光合作用速率（或CO2吸收速率）为观察指标。 ②E组和F组的单一变量为植物种类的不同，若CT组的ChIF基因表达正常，则F组的净光合作用速率大于E组，若若E、F两组光合速率无明显差异，则说明F组的ChlF的表达受阻。 ③植物通过光敏色素吸收红光以及远红光来调节植物生命活动，为了排除远红光调节作用的干扰，还需在各组的基础上设置光敏色素缺陷型（不能产生光敏色素）的水稻作为对照。 2．（25-26高三上·江苏启东·期中）为揭示叶片寿命与光合作用的关系，研究人员以高粱为材料测定了长寿命和短寿命高粱叶片的叶绿素相对含量和CO2吸收速率，结果如图1.（注：整个过程不考虑呼吸速率的变化） （1）叶绿素在光合作用中的作用是_______，与类胡萝卜素相比，叶绿素随层析液在滤纸上的扩散速度较_____。 （2）据图1分析，40天时，短寿命高粱叶片叶肉细胞CO2吸收速率_____（填“等于”“大于”或“小于”）光合速率。有人认为长寿命高粱叶片变黄是光合速率下降的关键因素，图1实验结果是否支持该观点？请作出判断并说明理由_____。 （3）气孔限制值是用来量化气孔导度（气孔张开的程度）下降对光合速率限制程度的重要指标，该数值越大，气孔限制越强。高粱叶片的气孔限制值如图2. ①气孔导度直接影响光合作用的_____阶段。 ②衰老后期，气孔导度下降对_____（填“长寿命”或“短寿命”）高粱叶片光合速率的影响更大。 （4）研究发现，短寿命叶片衰老初期水能正常光解，但衰老可导致电子传递链严重受损。据此分析，短寿命高粱叶片CO2吸收速率在衰老后断崖式下降的原因是_____。 （5）科研人员进一步研究高粱光呼吸与光合作用的关系，结果如图3所示。 催化光呼吸和暗反应第一步反应的酶都是R酶，高温时叶片气孔关闭导致胞间CO2浓度降低，R酶可催化O2与C5结合生成_____，触发光呼吸。结合图3和光合作用的过程，从细胞器间协作的角度分析光呼吸对植物光合作用的积极意义_____。 【答案】（1）吸收、传递和转化光能 慢 （2）小于 不支持，据图1分析，高粱的叶绿素含量下降明显晚于其叶片CO2吸收速率下降 （3）暗反应 长寿命 （4）水光解产生的电子不能正常传递给NADP+，NADPH无法形成从而抑制了暗反应中C3还原，C5的再生也会停止，最终导致叶片CO2吸收速率断崖式下降 （5）乙醇酸和C3 线粒体产生的二氧化碳为暗反应提供原料，有利于光合作用的进行；过氧化物酶体消耗NADH，减少自由基和活性氧的产生，减轻对叶绿体的伤害。 【解析】1、叶绿体中的色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢； 1、光合作用过程包括光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段必须有光才能进行，光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，光能被叶绿素等光合色素吸收、传递和转化，将水光解为O2和NADPH，同时利用光能将ADP和Pi合成ATP ，实现光能向活跃化学能的转化；暗反应在叶绿体基质中进行，有没有光都能进行，包含CO2的固定，CO2 和C5结合生成C3，C3的还原，在ATP、NADPH作用下，C3被还原成糖类等有机物，同时再生成C5，实现活跃化学能向稳定化学能的转化。 （1）叶绿素在光合作用中的作用是吸收、传递和转化光能；叶绿体中的色素分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，与类胡萝卜素相比，叶绿素在层析液中溶解度低，所以扩散的速度慢。 （2）叶片CO2吸收速率代表叶片净光合速率，叶片光合速率=叶片净光合速率+叶片呼吸速率，从图1右图看出，40天时，短寿命高粱叶片净光合速率大于0，所以短寿命高粱叶片叶肉细胞CO2吸收速率小于光合速率。分析图1，高粱的叶绿素含量下降明显晚于其叶片CO2吸收速率下降，说明叶片变黄不是光合速率下降的关键因素，故不支持叶片变黄是光合速率下降的关键因素。 （3）①气孔是CO2进入植物细胞的通道，CO2参与光合作用的暗反应阶段，所以气孔导度直接影响光合作用的暗反应阶段。 ②由图2可知，衰老后期，短寿命高粱叶片的气孔限制值下降更明显，几乎接近于0，长寿命高粱下降缓慢，值较大，该数值越大，气孔限制越强，对光合作用影响就越大，所以对长寿命高粱叶片光合速率的影响更大。 （4）水光解产生的电子不能正常传递给NADP+，NADPH无法形成从而抑制了暗反应中C3还原，C5的再生也会停止，暗反应速率下降，最终导致叶片CO2吸收速率断崖式下降。 （5）由图可知，R酶可催化O2与C5结合生成乙醇酸和C3，触发光呼吸。结合图3和光合作用的过程，从细胞器间协作的角度分析光呼吸对植物光合作用的积极意义是线粒体产生的二氧化碳为暗反应提供原料，有利于光合作用的进行；过氧化物酶体消耗NADH，减少自由基和活性氧的产生，减轻对叶绿体的伤害。 3．（25-26高三上·江苏明达中学·期中）CO2是制约水生植物光合作用的重要因素。蓝细菌具有特殊的CO2浓缩机制，其中羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散，相关过程如图所示。请分析回答： （1）蓝细菌的光合片层膜上吸收光能的两类主要光合色素有______________，暗反应Rubisco催化的反应称为____________，该反应需要的条件有________（选填：ATP、NADPH、酶）。 （2）蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中CO2浓度，据图分析CO2浓缩的具体机制为：细胞膜上转运蛋白和光合片层膜上CO2转运蛋白分别通过______________________方式吸收、CO2，且羧化体具有蛋白质外壳，可限制CO2气体扩散。 （3）若将蓝细菌的转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内并成功表达和发挥作用，理论上该转基因烟草在光照充足的条件下，光补偿点和光饱和点分别会____________（填“提高”“降低”或“不变”）。 （4）除了CO2制约水生植物光合作用外，许多植物在高光强环境下会产生过剩的电子，与O2结合生成活性氧，导致光合系统损伤。某些植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。下图为水生植物绿藻进化出的抑制光系统损伤的机制示意图。 ①离心收集的绿藻放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，产生的带18O标记的气体的生理过程有__________________________。 ②据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给________，生成超氧化物，进而被活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤，途径②将叶绿体吸收的过剩光能________________，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 【答案】（1）藻蓝素、叶绿素 CO2的固定 酶 （2）主动运输、主动运输 （3）降低、提高 （4）光反应、有氧呼吸第二阶段 氧气 转化为热能散失 【解析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 （1）蓝细菌属于原核生物，不含叶绿体，能进行光合作用是因为其光合片层膜上含有藻蓝素、叶绿素及相关的酶，暗反应Rubisco催化CO2与C5反应生成C3，这个反应称为CO2的固定，该反应需要酶的催化，不需要ATP和NADPH。 （2）分析题意及题图可知，CO2浓缩的具体机制为：细胞膜上含有HCO3−转运蛋白，并需要能量，因此通过主动运输的方式吸收HCO3−，HCO3−在羧化体内可转变为CO2；光合片层膜上含有CO2转运蛋白，也需要能量，因此通过主动运输的方式吸收CO2。 （3）CO2是暗反应的原料，由题意可知，HCO3− 转运蛋白和CO2转运蛋白有助于提高羧化体中CO2浓度。若将蓝细菌的HCO3−转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内，则转基因成功后，通过CO2浓缩机制，进入叶绿体中的CO2浓度增大，在较弱的光照条件下，光合作用强度即可等于呼吸作用强度。可见，理论上该转基因植株光补偿点比正常烟草要低。由于提高了二氧化碳浓度，因此光合速率会提高，那么光饱和点会提高。 （4）①培养液中H218O被绿藻吸收后，在光合作用的光反应阶段被分解产生18O2；在有氧呼吸的第二阶段，H218O与丙酮酸被彻底分解为C18O2和【H】，即产生的带18O标记的气体有O2和CO2。 ②根据图可以推知，途径①通过将过剩的电子传递给氧气，生成超氧化物（如H2O2），进而这些超氧化物被活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤；途径②将叶绿体吸收的过剩光能转化为热能散失，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 4．（25-26高三上·江苏南京师范大学附属中学·期中）洗发水等个人护理用品中的氧苯酮（BP-3）对生物的毒性作用已经受到越来越多学者的关注。图1表示野生龙须菜光合作用的主要过程（图中a～g为物质，①～⑥为反应过程）。为探究不同浓度的BP-3对野生龙须菜净光合放氧速率和呼吸耗氧速率的影响，科研人员分别用浓度为0 μmol·L-1、5 μmol·L-1、10 μmol·L-1和30 μmol·L-1的BP-3处理龙须菜8 h，每2 h测定一次，实验结果如图2。                 （1）分析图1，a可以将光能转化为活跃的化学能储存在_____中（用图中字母表示）。从叶肉细胞中提取a，利用的原理是_____。当外界g含量突然升高时，在短时间内C3、C5的含量变化分别是_____。b在龙须菜某细胞器中被消耗的场所是_____。 （2）该实验的自变量是_____，因变量是_____。 （3）分析图2，黑暗条件下随着BP-3浓度的增加，净光合放氧速率_____，呼吸耗氧速率_____，且在该实验时间内，龙须菜叶肉细胞光合作用强度_____（选填“小于”“等于”或“大于”）呼吸作用强度。与黑暗条件相比，光照条件下，BP-3对龙须菜光合作用和呼吸作用的影响程度_____（选填“更轻”“基本相同”或“更重”）。 【答案】（1）c、e a（色素）能溶于无水乙醇等有机溶剂 升高、下降 线粒体内膜 （2）氧苯酮（BP-3）的浓度、时间、有无光照 净光合放氧速率和呼吸耗氧速率 （3）不断下降（下降幅度增大） 基本不变 大于 更重 【解析】1、由图分析可知：①植物从土壤中吸收水分，②ATP的合成，③水的光解，④CO₂的固定，⑤⑥C₃的还原。a是色素，b是O₂，c是ATP，d是ADP，e是NADPH，f是NADP⁺，g是CO₂。 1、提取色素的原理是绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高， 随层析液在滤纸上扩散的速度越快。色素提取实验中几种药品的作用：无水乙醇：提取色素；SiO2：使研磨更充分；CaCO3：防止色素被破坏。 （1） a是光合色素，吸收的光能，在叶绿体中转化为活跃的化学能储存在c（ATP）和e（NADPH）中；叶绿体中的光合色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中，所以可用无水乙醇作为溶剂提取 a（光合色素）；当外界 g（CO₂）含量突然升高时，使光合作用的暗反应增强，CO₂的固定速率加快，C₃的还原速率基本不变，使C5含量下降，C3含量升高；b（O₂）在有氧呼吸第三阶段消耗，场所是线粒体内膜。 （2）根据题图可知，该探究实验的自变量是BP-3的浓度、时间、有无光照；因变量是净光合放氧速率和呼吸耗氧速率。 （3）分析图2-A和图2-C可知，黑暗条件下随着BP-3浓度的增加，净光合放氧速率不断下降，呼吸速率几乎不变。在该实验时间内，龙须菜叶肉细胞的净光合速率均大于0，说明光合作用强度大于呼吸作用强度。与黑暗条件相比，光照条件下，BP-3对龙须菜呼吸作用的影响程度比黑暗时更重。 5．（25-26高三上·江苏盐城·期中）叶黄不是秋，杂交构树出现了一株具有金黄色叶片表型的自发突变体，为了分析叶色形成的机制，科研人员展开以下研究。请回答下列问题： （1）为测定不同叶片中叶绿素含量，可用______提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素含量，为减少类胡萝卜素干扰，应选择______光来测定叶绿素含量。结果显示如下图，据图推测，突变体叶片呈金黄色的原因是______。 （2）为判断叶片中色素含量差异是否因叶绿体结构改变引起，科研人员对叶绿体亚显微结构进行观察。结果如下图所示： 与绿色叶片相比，突变体叶片中的叶绿体______（填结构名称）异常可能影响光能有效转化为______中的化学能，进而影响暗反应的进行。 （3）科研人员进一步测定了绿色叶片和突变体叶片的净光合速率等相关指标。结果如下表： 实验材料 净光合速率 （μmol·m-2·s-1） 气孔导度 （mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） 蒸腾作用速率 （mol·m-2·s-1） 绿色叶片 23.55±0.37 367.83±2.28 245.5±2.67 6.91±0.79 突变体叶片 14.81±0.08 303.33±1.31 315.1±1.84 7.45±0.14 ①胞间CO2进入叶绿体内参与暗反应过程时，在酶作用下，首先与______结合，生成______。 ②植物净光合速率下降的原因有气孔限制因素（CO2供应不足）和非气孔限制因素（CO2得不到充分利用）。据表格分析，突变体叶片净光合速率下降主要由______（填“气孔限制”或“非气孔限制”）因素导致的，理由是和绿色叶片相比，突变体叶片气孔导度______，但是胞间CO2浓度______。 ③科研人员对两种叶片进行定量蛋白质组学分析，推测光系统中的多种核心蛋白在突变体叶片中表达量______，从而导致对光能的利用效率下降，最终导致植物光合速率下降。 【答案】（1）无水乙醇 红 突变体叶片中叶绿素含量下降；叶绿素a/b的比值、类胡萝卜素/叶绿素比值增加（改变） （2）类囊体（基粒） ATP和NADPH （3）五碳化合物（C5/核酮糖—1,5—二磷酸/1,5—二磷酸核酮糖/RuBP） 三碳化合物（C3/3—磷酸甘油酸/磷酸丙糖） 非气孔限制 降低 上升 下降 【解析】叶绿体色素的提取和分离实验：1、提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；2、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。 （1）为测定不同叶片中叶绿素含量，可用无水乙醇提取叶绿素（有机溶剂可溶解叶绿素）。色素对特定波长光的吸收量可反映色素含量，为减少类胡萝卜素干扰，应选择红光来测定叶绿素含量（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，红光下类胡萝卜素吸收少，干扰小）。据图推测，突变体叶片呈金黄色的原因是突变体叶片中叶绿素含量下降；叶绿素a/b的比值、类胡萝卜素/叶绿素比值增加，导致类胡萝卜素的颜色（黄色）显现出来。 （2）据题图信息可知，与绿色叶片相比，突变体叶片中的叶绿体类囊体（基粒）异常（基粒堆叠松散、解体，结构紊乱），可能影响光能有效转化为ATP和NADPH（光反应产物，用于暗反应）中的化学能，进而影响暗反应的进行。 （3）①胞间CO2进入叶绿体参与暗反应时，在酶作用下，首先与五碳化合物（C5）结合，生成三碳化合物（C3）。 ②据表格分析，突变体叶片净光合速率下降主要由非气孔限制因素导致。理由是和绿色叶片相比，突变体叶片气孔导度降低，但胞间CO2浓度上升，说明CO2供应并非不足，而是CO2未得到充分利用。 ③光系统中的多种核心蛋白在突变体叶片中表达量下降，导致光能利用效率下降，最终光合速率下降（核心蛋白减少会影响光反应对光能的捕获与转化）。 6．（25-26高三上·江苏扬州·期中）为了研究锌元素在苹果果实膨大期对叶片光合产物的合成及其向果实运输的影响，研究人员以ZnSO4.H2O为唯一锌源，设置了不同浓度处理组：A组（0.1%） 、B组（0.2%）、C组（0.3%）、D组（0.4%），CK（0）为清水，实验结果如下表所示。 组别 CK A B C D 叶绿素含量（mg。g-1） 1.59 1.87 1.93 2.02 1.85 Rubisco酶活性（μmol。min-1.g-1） 7.33 7.62 8.31 8.55 8.12 净光合速率（μmol。m-2.s-1） 12.18 13.15 14.58 15.87 14.02 气孔导度（μmol。m-2.s-1） 0.27 0.34 0.38 0.41 0.35 胞间CO2浓度（μmol。mol-1） 306 275 268 257 263 注：Rubisco能够催化CO2与C5反应。 （1）叶绿素和Rubisco分别分布于叶绿体的_______和_______。常用_______作为提取叶片中光合色素的溶剂，用_______法分离光合色素。 （2）由表可知，该实验中随着叶片锌浓度的增加，叶片净光合速率呈_______变化趋势。据表分析，锌处理能提高光合速率的机制可能有________。C组气孔导度大，但胞间CO2浓度却较低的原因是_________。 （3）研究人员利用13C同位素标记技术，测定了不同锌浓度处理下苹果叶片光合产物自留与输出的比例和果实13C吸收量。 由图可知，叶片产生的光合产物主要用于_________，结合该图分析，C组净光合速率最高的原因可能还有__________。该研究中，浓度为_______%的ZnSO4.H2O溶液处理最有利于促进叶片光合产物向果实运输，最有利于果实中糖分的积累。 【答案】（1）类囊体膜 基质 无水乙醇 纸层析 （2）先升高后降低 通过提高叶绿素的含量，提高光反应速率；通过提高Rubisco酶活性，提高暗反应速率；通过增大气孔导度，提高暗反应速率 净光合作用消耗的CO2量与气孔吸收的CO2量之间的差值较大 （3）叶片自身生长发育 C组光合产物的输出比例最高，降低了叶片中光合产物积累对光合作用的抑制 0.3 【解析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成【H】和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物在光反应产生的【H】和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带。 （1）叶绿体中的色素分布在叶绿体类囊体膜上。Rubisco能够催化CO2与C5反应，属于暗反应过程，因此分布在叶绿体基质中。常用无水乙醇作为提取叶片中光合色素的溶剂。用纸层析法分离光合色素。 （2）结合表中数据分析，随着锌含量的增加，净光合速率逐渐增加，但当锌含量过高时对净光合速率的促进作用反而下降。结合其他数据可发现，影响苹果叶片光合作用的主要途径有提高叶绿素含量进而提高光反应速率、还可提高Rubisco酶活性，提高碳反应速率，还能促进光合产物的转运过程，即通过上述途径锌含量的增加促进了植物的光合作用。还能通过增大气孔导度，提高暗反应速率。如果净光合作用消耗大量的二氧化碳，即使C组气孔导度大，胞间CO2浓度依然会比较低。 （3）由图可知，叶片产生的光合产物主要用于叶片自身生长发育C组光合产物的输出比例明显比其他组高，这样一来叶片中光合产物积累对光合作用的抑制也会减弱。0.3%的ZnSO4.H2O溶液处理时，叶片光合作用产物输出比例最大、自留比例最小，因此最有利于促进叶片光合产物向果实运输，最有利于果实中糖分的积累。 7．（25-26高三上·江苏中华中学·期中）自然界中的光强常在短时间内剧烈变化，影响植物的光合作用效率，科研人员对拟南芥的叶绿体响应光强变化的机理进行了探究。请回答： （1）图1中PSI和PSII镶嵌在叶绿体的___________上，它们以串联的方式协同完成电子由___________（物质）释放，最终传递给___________（A），合成了B。在光照驱动下，伴随着电子的传递，PQ将叶绿体基质中H⁺转运至___________，H⁺通过___________方式进入叶绿体基质。变化的光强会影响PSII的作用，进而影响光反应产生___________，最终影响暗反应过程有机物的合成。 （2）科研人员在处理后得到的突变体中观察到，B基因突变体无法编码类囊体腔内的蛋白B，该突变体表现为缺乏PSII复合物。科研人员进行实验，处理及结果如图2。 实验结果 a组 b组 c组 d组 B基因突变体 +++++ + ++ +++ 野生型 +++++ +++++ +++++ +++++ 注：“+”数量多代表生长状况好。 ①据图分析，本实验的自变量是___________。 ②依据实验结果推测，PSII复合物的功能是___________。 （3）科研人员进一步将b组植株的叶肉细胞置于电镜下观察，结果如图3。 基于本实验结果，能否得出“B基因参与PSII复合物的组装”的结论？___________（答“能”或“不能”）得出；理由是：___________。 【答案】（1）类囊体薄膜 H2O NADP+ 类囊体腔 协助扩散 ATP和NADPH （2）光照强度及其变化规律和PSII复合物有无 提高植物对变化光强的适应 （3）不能 观察结果为与野生型相比较B基因突变体的淀粉颗粒明显小而少，无法证实B蛋白参与PSⅡ复合物的组装 【解析】光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成还原氢和氧气，以及ATP、NADPH的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。 （1）图1中PSⅠ和PSⅡ镶嵌在叶绿体的类囊体薄膜上，它们以串联的方式协同完成电子由H2O（发生光解）释放，最终传递给NADP+，合成了B，即NADPH。在光照驱动下，伴随着电子的传递，PQ将叶绿体基质中H+转运至类囊体腔，H+通过协助扩散方式（顺浓度梯度，需要转运蛋白，不消耗能量）进入叶绿体基质。变化的光强会影响PSⅡ的作用进而影响光反应产生ATP和NADPH，最终影响暗反应过程有机物的合成。 （2）①分析题意，科研人员对拟南芥的叶绿体响应光强变化的机理进行了探究，由图可知，光照强度及其变化规律属于自变量，由表可知，B基因是否突变（是否缺乏PSⅡ复合物）为自变量，即本实验的自变量是光照强度及其变化规律和PSII复合物有无。 ②突变体表现为缺乏PSⅡ复合物，从而导致bcd三组生长状况变差，a组光强下无论突变生长状况均一致，说明PSⅡ复合物可提高植物对变化光强的适应。 （3）由图可知，观察结果为与野生型相比较B基因突变体的淀粉颗粒明显小而少，无法证实B蛋白参与PSⅡ复合物的组装。 8．（25-26高三上·江苏徐州·期中）镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。请回答下列问题： （1）镁是构成光合色素中_____的重要成分。为探究镁对水稻光合作用的影响，将正常培养38天的水稻分别转移到缺镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，连续跟踪检测光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1．推测前15天光合色素含量相对值变化不明显的原因是_____，但10天后，缺镁组An显著下降，其原因是_____。若验证缺镁前期对光反应的影响，需要检测的指标有_____（答出2点即可）。    （2）在上述对照培养12天后，改变光照条件，持续48h检测Vc max，结果如图2，实验结果表Mg2+主要通过促进_____条件下的碳固定，从而影响光合作用。    （3）已知叶绿体中的镁含量与图2中Vc max存在相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表，表中①为_____，预测实验结果为_____。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48h检测水稻叶片中的① 实验组 正常培养液 （4）研究发现，RuBP羧化酶（参与CO2的固定）的活性依赖于Mg2+，结合上述研究内容解释缺镁第10~15天影响水稻光合作用的机制_____。 【答案】（1）叶绿素 植物利用体内原有的Mg2+合成光合色素（或叶绿素） 缺镁导致（暗反应的）碳固定速率（或指标）（或Vc max或最大羧化速率）下降 ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气产生速率等 （2）光照 （3）MGT3（转运蛋白）的相对含量（或MGT3基因的相对表达量） 黑暗条件下，两组的MGT3相对含量无明显差异；光照条件下，缺镁组的MGT3相对含量明显低于正常组 （4）缺Mg2+抑制MGT3基因的表达（MGT3蛋白含量降低）使叶绿体中Mg2+含量下降；导致RuBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用的暗反应，降低水稻光合作用）。 【解析】光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，首先是水在光下分解成氧气、H+和e-，H+、e-与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合形成还原性辅酶Ⅱ（NADPH），在有关酶的催化作用下促使ADP与Pi反应生成ATP；暗反应是在叶绿体基质中进行的，二氧化碳与C5结合生成C3，即二氧化碳的固定。随后在有关酶的作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADHP还原。随后，一些C3经过一系列的反应形成糖类，另一部分C3经过一系列化学变化又形成C5。 （1）光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中镁是叶绿素的组成成分，缺镁会直接影响叶绿素合成。水稻正常培养38天，体内已储存一定量的 Mg²⁺，转移到缺镁培养液后，初期可利用储存的Mg²⁺维持光合色素合成，故前15天含量变化不明显。10天后An下降原因，图1显示缺镁组10天后Vc max（碳固定指标）下降，暗反应是光合作用的关键环节，碳固定能力减弱会直接导致净光合速率降低。光反应的产物是ATP和NADPH，同时伴随氧气释放，电子传递速率也直接反映光反应效率，这些均可作为检测光反应的指标。 （2）图2显示，对照培养12天后改变光照条件，正常镁组（+Mg²⁺）在光照时段的Vc max 明显高于缺镁组（-Mg²⁺），而黑暗时段两组Vc max 差异不显著。这表明Mg²⁺对碳固定的促进作用主要在光照条件下体现，进而影响光合作用整体效率。 （3）实验目的是验证缺镁处理动态抑制MGT3基因的表达，故检测指标应直接反映MGT3基因的表达情况，即MGT3基因的相对表达量或其编码的转运蛋白相对含量。实验结果分析：结合图2光照对Vc max的影响规律，MGT3基因表达与光照相关。黑暗时光照条件一致，两组MGT3表达无明显差异；光照下，缺镁组因镁缺乏抑制MGT3基因表达，故其表达量显著低于正常镁组。 （4）Mg²⁺通过影响MGT3基因表达调控叶绿体中Mg²⁺含量，缺镁时MGT3基因表达受抑，MGT3蛋白减少，叶绿体吸收和积累Mg²⁺的能力下降。对暗反应的影响，RuBP羧化酶是CO₂固定的关键酶，其活性依赖Mg²⁺，叶绿体中Mg²⁺不足会直接导致该酶活性降低，暗反应无法高效进行，最终使整体光合作用效率下降。 9．（25-26高三上·江苏无锡·期中）根据对光照强度的适应情况，植物可分为阳生植物和阴生植物等。下图是两种类型植物的叶绿体结构及光合反应差异模式图，甲、乙表示叶绿素，PSⅠ、PSⅡ表示两个光系统，PQ、Cytb6f表示电子传递体；字体大小、粗细反映了该组分含量的多少，箭头粗细反映了反应速率的快慢。请回答下列问题： （1）阶段Ⅰ表示光合作用的___________阶段，该阶段发生的能量变化是___________；阶段Ⅱ发生的场所是___________（在“①～④”中选填），物质A表示___________。 （2）与阳生植物相比，阴生植物叶绿体类囊体数量多且堆叠程度高，其生物学意义是___________；从进化的角度分析，二者叶绿体结构差异的形成是___________的结果。 （3）研究发现荫蔽条件下蓝紫光较为丰富，叶绿素b对蓝紫光的吸收能力较强。据此判断甲表示___________（填“叶绿素a”或“叶绿素b”），该色素在光合作用中的作用是___________；阳生植物生长的环境富含红光，据图推测吸收红光的主要是___________（填“PSⅠ”或“PSⅡ”） （4）自然条件下阳生植物的光合作用强度高于阴生植物，其原因可能有___________（填字母）。 a．阳生植物的光饱和点高于阴生植物                    b．阳生植物的光补偿点高于阴生植物 c．阳生植物的电子传递速率高于阴生植物                d．阳生植物RuBP羧化酶的含量高于阴生植物 【答案】（1）光反应 光能转化为化学能 ③ 五碳化合物/C5 （2）有利于阴生植物在弱光环境中捕获更多的光能 自然选择 （3）叶绿素a 吸收、传递和转化光能 PSⅡ （4）cd 【解析】1、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。 1、叶绿体中的色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，其中叶绿素分子主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，类胡萝卜素能够吸收蓝紫光，也能对叶绿素起保护作用。 （1）由图可知，阶段Ⅰ需要在生物膜上进行，且需要甲、乙两种叶绿素的参与，在该阶段产生NADPH和ATP，故可知阶段Ⅰ表示光合作用的光反应阶段，该阶段发生的能量变化是光能转化为NADPH和ATP中的化学能；阶段Ⅱ发生C3的还原和有机物的生成，故可知阶段Ⅱ表示光合作用的暗反应阶段，发生的场所是③叶绿体基质，物质A表示五碳化合物C5。 （2）类囊体膜上的叶绿素和类胡萝卜素能够吸收、传递和转化光能，与阳生植物相比，阴生植物的叶绿体中类囊体数量多且堆叠程度高，有利于阴生植物在弱光环境中捕获更多的光能；从进化的角度分析，二者叶绿体结构差异的形成是自然选择的结果。 （3）研究发现荫蔽条件下蓝紫光较为丰富，叶绿素b对蓝紫光的吸收能力较强。据此判断甲较小故表示叶绿素a，乙较大表示叶绿素b，该色素在光合作用中的作用是吸收、传递和转化光能；阳生植物中甲大乙小，甲和乙与PSⅡ结合，生长的环境富含红光，据图推测吸收红光的主要是PSⅡ。 （4）由题干信息可知，图中字体大小、粗细反映了该组分含量的多少，箭头粗细反映了反应速率的快慢。由图可知，阳生植物的电子传递速率高于阴生植物，且阳生植物RuBP羧化酶的含量高于阴生植物，故自然条件下阳生植物的光合作用强度高于阴生植物，cd正确。 故选cd。 考点4 光合作用和呼吸作用综合计算 1．（25-26高三上·江苏明达中学·期中）下图1表示叶肉细胞中部分代谢途径，研究发现，叶肉细胞中存在“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”，可实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移。请据图回答问题： （1）叶绿体内膜上磷酸转运器的化学本质是_______，研究表明磷酸转运器只存在于绿色组织的细胞中，原因是_______。 （2）当缺乏时，丙糖磷酸从叶绿体中输出_______（填“增多”或“减少”）。离开卡尔文循环的丙糖磷酸，绝大多数离开叶绿体并在_______中合成蔗糖，运出细胞。若蔗糖合成或输出受阻，则卡尔文循环减速，原因是________。 （3）光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。由图可知，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”加快的意义是减少_______积累，避免对叶绿体的伤害。再通过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”运入线粒体，主要在________处转化为中的化学能。图中三羧酸循环进行的场所是_______。 （4）研究发现光合作用光反应产生的积累是光合作用限速因素之一。我国科学家向蓝细菌中导入合成异丙醇的三种关键酶基因基因、基因、基因，以期提高细胞光合速率，相关机理如下图2。 ①图2中酶催化异丙醇生成的反应机理是______。 ②研究人员培育出两种蓝细菌、，提取两种蓝细菌的总利用对、细胞中三种关键酶基因进行扩增，对扩增产物进行电泳得到图3所示结果。与野生型蓝细菌相比细胞中积累的物质最可能是_______。野生型、、三种菌株在适宜条件下，光合速率最快的可能是_______。 【答案】（1）蛋白质 基因的选择性表达 （2）减少 细胞质基质 进入叶绿体的Pi数量减少，光合产物（或者三碳糖磷酸）积累于叶绿体中，限制了卡尔文循环的进行 （3）线粒体内膜 线粒体基质 （4）降低化学反应所需活化能 丙酮 【解析】分析题文描述和题图可知：植物光合作用的“卡尔文循环”，即植物的叶绿体如何通过光合作用把二氧化碳转化为机体内的碳水化合物的循环过程，属于光合作用的暗反应阶段。“三羧酸循环”属于有氧呼吸的第二阶段。 （1）叶绿体内膜上磷酸转运器的化学本质是蛋白质，磷酸转运器只存在于绿色组织的细胞中原因是只有绿色组织细胞中表达该基因，即基因的选择性表达。 （2）当Pi缺乏时，通过磷酸转运器从细胞质基质输入叶绿体的Pi减少，因此从叶绿体输出的丙糖磷酸减少。据图1可知，离开卡文循环的丙糖磷酸绝大多数离开叶绿体，并在细胞质基质中合成蔗糖，若蔗糖合成或输出受阻，进入叶绿体的 数量减少，光合产物（或者三碳糖磷酸）积累于叶绿体中，限制了卡尔文循环的进行。 （3）“苹果酸/草酰乙酸穿梭”加快的意义是减少NADPH积累，苹果酸可有效地将光照产生的NADPH中的还原能输出叶绿体，再通过“苹果酸天冬氨酸穿梭”运入线粒体，最终在线粒体内膜转化为ATP中的化学能。三段酸循环为有氧呼吸的第二阶段，进行的场所是线粒体基质。 （4）①图2中sADH酶催化异丙醇生成的反应机理即酶催化化学反应的原理是降低化学反应所需活化能。 ②据图2所示结果可知，SM6中有CTFAB基因、ADC基因，无sADH基因，而sADH能将丙酮催化生成异丙醇，故与野生型蓝细菌相比，SM6细胞中积累的物质最可能是丙酮；SM7导入了CTFAR基因、ADC基因和sADH基因三种基因，可消耗NADPH，从而提高光合速率，故三种菌株在适条件下，光合速率最快的可能是SM7。 2．（25-26高三上·江苏苏州·期中）海天牛以绿藻等藻类为食，并盗取叶绿体演化出一种特殊结构——盗质体，从而利用光合作用应对饥饿等营养胁迫。图1示海天牛细胞中光合作用的部分过程。请回答下列问题。 （1）叶绿体中光合色素主要吸收______光。过程①表示______，产生的电子（e-）经过传递，最终受体为______。光反应为卡尔文循环提供的物质有______。 （2）研究人员让海天牛吸入一定量的18O标记的氧气。一段时间后，在海天牛体内检测到了含18O的糖类。请写出氧原子可能的转移路径：18O2H218O______（用文字和箭头表示）。 （3）与绿藻细胞相比，海天牛细胞缺乏叶绿体所需的许多核编码基因。为维持盗质体内叶绿体的功能，海天牛可能采取的机制有______。 ①吸收并整合绿藻中光合作用相关的核基因 ②激活自身免疫系统以保护叶绿体免受降解 ③通过行为调节（如主动避光）避免叶绿体受强光损伤 ④其线粒体可为光合作用提供ATP和NADPH （4）盗质体膜上的P2X4和质子泵共同调控光合作用（图2）。质子泵将H+泵入腔内，与CO32-反应生成光合作用底物______，叶绿体产生的ATP可激活P2X4。已知盗质体腔内酸性过强会影响P2X4活性，为探究P2X4对光合作用的影响，研究者分别用ATP、伊维菌素（P2X4增强剂）、Cu2+（P2X4拮抗剂）进行处理，结果如图3。结合图2、3，请从稳态和平衡角度推测P2X4的作用是______。 【答案】（1）蓝紫光和红光 水的光解 NADP+/氧化型辅酶Ⅱ ATP、NADPH （2）C18O2糖类（CH218O） （3）①③ （4）CO2/二氧化碳 将盗质体内多余H+排出，保持腔内pH相对稳定，从而维持光合作用正常进行 【解析】（1）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。结合图1可知，在光合作用光反应阶段，水在光下被分解，即水的光解，所以过程①表示水的光解。水光解产生的电子经过一系列传递，最终传递给NADP⁺，使其被还原为NADPH，所以电子的最终受体是NADP⁺。光反应阶段除了产生氧气外，还产生ATP和NADPH。卡尔文循环即暗反应阶段，需要ATP、NADPH提供能量，NADPH还做还原剂参与C3的还原，所以光反应为卡尔文循环提供的物质有ATP和NADPH。 （2）在有氧呼吸第三阶段，氧气与【H】结合生成水。所以标记的18O2会与【H】结合生成H218O，即18O2H218O；在有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和【H】，并释放出少量能量。此时H218O中的18O会进入C18O2中，即H218OC18O2；光合作用暗反应过程中，二氧化碳被固定后生成三碳化合物，最终合成糖类。所以C18O2中的18O会进入糖类（CH218O）中，即C18O2糖类（CH218O）。综上所述，18O标记的氧原子可能的转移路径：18O2H218OC18O2糖类（CH218O）。 （3）①由于海天牛细胞缺乏叶绿体所需的许多核编码基因，而绿藻具有完整的光合作用相关基因，所以海天牛吸收并整合绿藻中光合作用相关的核基因，就有可能获得维持叶绿体功能所需的基因，从而使叶绿体能够正常发挥功能，①正确； ②叶绿体在海天牛细胞内是一个外来结构，可能会被细胞的免疫系统识别为异物而遭到降解，②错误； ③强光可能会对叶绿体造成损伤，影响其功能，海天牛通过行为调节，如主动避光，避免叶绿体受强光损伤，有利于维持叶绿体的正常功能，③正确； ④光合作用光反应阶段产生的ATP和NADPH用于暗反应，而光反应是在叶绿体的类囊体薄膜上进行的，不需要线粒体提供ATP和NADPH，④错误。 故选①③。 （4）质子泵将H+泵入腔内与CO32-反应生成H2CO3，H2CO3会分解生成CO2，CO2是光合作用底物。已知盗质体腔内酸性过强会影响P2X4活性，为探究P2X4对光合作用的影响，研究者分别用ATP、伊维菌素（P2X4增强剂）、Cu2+（P2X4拮抗剂）进行处理，结果如图3。结合图2、3，从稳态和平衡角度推测P2X4的作用是将盗质体内多余H+排出，保持腔内pH相对稳定，从而维持光合作用正常进行。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 光合作用 考点1 绿叶中色素提取和分离实验 1.【答案】C 考点2 光合作用过程 1.【答案】BC 2.【答案】ACD 3.【答案】（1）类囊体 （2）藻青蛋白→别藻蓝蛋白 NADP+（或氧化型辅酶II） 光合片层两侧的H+浓度差（H+电化学梯度） （3）HCO3- 选择透过性 羧酶体能富集HCO3-并转化为CO2；羧酶体阻止O2进入、CO2逸出 提高光合效率，减弱光呼吸（带来的能量和碳损失） FPP 增强MEP通路以增加IPP产量；抑制FPP转化为GGPP 4.【答案】（1）C5化合物 细胞质基质 主动运输和协助扩散 （2）吸收、传递、转化（转换）光能 叶绿素和类胡萝卜素 类囊体膜 氧气和NADPH （3）Ca2+ 提供碳源；维持培养液pH呈酸性 （4）先下调后上调 5.【答案】（1）④⑧ 胞间连丝 线粒体 维管束鞘细胞的叶绿体基质 （2）2 多 （3）夜晚升高， 白天降低 夜晚积累，白天消耗 从水体中吸收的CO2、从水体中吸收的HCO、自身细胞呼吸作用产生的CO2 6.【答案】（1）PEP羧化酶和RuBP羧化酶 PEP（磷酸烯醇式丙酮酸） （2）叶肉 小于 （3）叶绿体基质 降低了 高氧低碳 （4）苹果酸的分解和细胞呼吸 细胞质基质、线粒体和叶绿体 碘液 白天叶片蓝色逐渐加深，夜间叶片蓝色逐渐变浅 7.【答案】（1）选择透过 H+ （2）叶绿体基质 NADPH、ATP、酶 丙酮酸、NADH （3）随机分为三个组 无水乙醇 防止光合色素降解或被破坏 （4）电子传递 ROS 考点3 影响光合作用的因素 1.【答案】（1）蓝紫光、远红 下 适应 （2）光合片层或类囊体 NADP+ H+的电化学势能 提高 （3）植株类型与光质 CO2吸收速率 F组ChlF的表达受阻 光敏色素 光敏色素缺陷型 2.【答案】（1）吸收、传递和转化光能 慢 （2）小于 不支持，据图1分析，高粱的叶绿素含量下降明显晚于其叶片CO2吸收速率下降 （3）暗反应 长寿命 （4）水光解产生的电子不能正常传递给NADP+，NADPH无法形成从而抑制了暗反应中C3还原，C5的再生也会停止，最终导致叶片CO2吸收速率断崖式下降 （5）乙醇酸和C3 线粒体产生的二氧化碳为暗反应提供原料，有利于光合作用的进行；过氧化物酶体消耗NADH，减少自由基和活性氧的产生，减轻对叶绿体的伤害。 3.【答案】（1）藻蓝素、叶绿素 CO2的固定 酶 （2）主动运输、主动运输 （3）降低、提高 （4）光反应、有氧呼吸第二阶段 氧气 转化为热能散失 4.【答案】（1）c、e a（色素）能溶于无水乙醇等有机溶剂 升高、下降 线粒体内膜 （2）氧苯酮（BP-3）的浓度、时间、有无光照 净光合放氧速率和呼吸耗氧速率 （3）不断下降（下降幅度增大） 基本不变 大于 更重 5.【答案】（1）无水乙醇 红 突变体叶片中叶绿素含量下降；叶绿素a/b的比值、类胡萝卜素/叶绿素比值增加（改变） （2）类囊体（基粒） ATP和NADPH （3）五碳化合物（C5/核酮糖—1,5—二磷酸/1,5—二磷酸核酮糖/RuBP） 三碳化合物（C3/3—磷酸甘油酸/磷酸丙糖） 非气孔限制 降低 上升 下降 6.【答案】（1）类囊体膜 基质 无水乙醇 纸层析 （2）先升高后降低 通过提高叶绿素的含量，提高光反应速率；通过提高Rubisco酶活性，提高暗反应速率；通过增大气孔导度，提高暗反应速率 净光合作用消耗的CO2量与气孔吸收的CO2量之间的差值较大 （3）叶片自身生长发育 C组光合产物的输出比例最高，降低了叶片中光合产物积累对光合作用的抑制 0.3 7.【答案】（1）类囊体薄膜 H2O NADP+ 类囊体腔 协助扩散 ATP和NADPH （2）光照强度及其变化规律和PSII复合物有无 提高植物对变化光强的适应 （3）不能 观察结果为与野生型相比较B基因突变体的淀粉颗粒明显小而少，无法证实B蛋白参与PSⅡ复合物的组装 8.【答案】（1）叶绿素 植物利用体内原有的Mg2+合成光合色素（或叶绿素） 缺镁导致（暗反应的）碳固定速率（或指标）（或Vc max或最大羧化速率）下降 ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气产生速率等 （2）光照 （3）MGT3（转运蛋白）的相对含量（或MGT3基因的相对表达量） 黑暗条件下，两组的MGT3相对含量无明显差异；光照条件下，缺镁组的MGT3相对含量明显低于正常组 （4）缺Mg2+抑制MGT3基因的表达（MGT3蛋白含量降低）使叶绿体中Mg2+含量下降；导致RuBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用的暗反应，降低水稻光合作用）。 9.【答案】（1）光反应 光能转化为化学能 ③ 五碳化合物/C5 （2）有利于阴生植物在弱光环境中捕获更多的光能 自然选择 （3）叶绿素a 吸收、传递和转化光能 PSⅡ （4）cd 考点4 光合作用和呼吸作用综合计算 1.【答案】（1）蛋白质 基因的选择性表达 （2）减少 细胞质基质 进入叶绿体的Pi数量减少，光合产物（或者三碳糖磷酸）积累于叶绿体中，限制了卡尔文循环的进行 （3）线粒体内膜 线粒体基质 （4）降低化学反应所需活化能 丙酮 2.【答案】（1）蓝紫光和红光 水的光解 NADP+/氧化型辅酶Ⅱ ATP、NADPH （2）C18O2糖类（CH218O） （3）①③ （4）CO2/二氧化碳 将盗质体内多余H+排出，保持腔内pH相对稳定，从而维持光合作用正常进行 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 光合作用 4大高频考点 1. 绿叶中色素提取和分离实验 2. 光合作用过程 3. 影响光合作用的因素 4. 光合作用和呼吸作用综合计算 考点1 绿叶中色素提取和分离实验 1．（25-26高三上·江苏苏州·期中）关于“绿叶中色素的提取与分离”实验，下列叙述错误的是（　　） A．绿叶中色素是脂溶性物质，可用无水乙醇提取 B．色素提取时，选用常温烘干的绿叶比新鲜绿叶提取效果可能更好 C．滤纸条上色素带的宽度与绿叶中色素含量相关联，两者呈正比关系 D．若使用不同的层析液进行色素分离，色素带的上下分布顺序可能会发生变化 考点2 光合作用过程 1．（25-26高三上·江苏南京师范大学附属中学·期中）（多选）活化状态的Rubisco能催化固定。黑暗条件下，Rubisco与C5结合呈钝化状态。光照条件下，光激活Rubisco活化酶，使Rubisco构象发生变化释放C5暴露出活性位点，然后Rubisco活性位点与结合后再与类囊体排出的结合，形成活化状态的Rubisco，过程如下图所示。相关叙述正确的是（    ）    A．Rubisco活化酶吸收、传递、转换光能后被激活 B．光能驱动H+从类囊体薄膜外向类囊体内腔移动 C．类囊体内腔中的pH下降有利于Mg2+释放到基质 D．和Mg2+既是Rubisco的活化剂也是Rubisco的催化底物 2．（25-26高三上·江苏徐州·期中）（多选）图1和图2分别是水稻和玉米暗反应过程示意图。下列相关叙述错误的有（    ） A．水稻细胞中CO2固定的最初产物是3-磷酸甘油醛 B．玉米细胞中CO2固定的受体有C3、C5 C．玉米叶肉细胞暗反应消耗ATP而维管束鞘细胞不消耗 D．将PEP羧化酶基因导入水稻细胞一定能提高暗反应速率 3．（25-26高三上·江苏南通通州·期中）聚球藻是海洋中一种蓝细菌，通过光合作用贡献了约1/4的海洋初级生产力。下图为聚球藻细胞结构及其光合片层上进行光反应的示意图。请回答下列问题。 （1）聚球藻的光合片层是扁平的囊状结构，在功能上类似于高等植物叶绿体中________。藻胆蛋白体由多种藻胆蛋白精密组装而成，规则排列在光合片层外侧。 （2）藻胆蛋白体捕获的光能依次传递，最终传至光合片层上PSⅡ复合体中的叶绿素a，推测传递路径为：藻红蛋白→______→叶绿素a。叶绿素a受光激发释放电子后，通过水的光解获取电子，电子经光合电子传递链传递，最终被受体_______接收。ATP合酶催化合成ATP时，所需的能量直接来源于______。 （3）聚球藻通过羧酶体实现独特的CO2浓缩机制，羧酶体主要由蛋白质外壳、Rubisco和碳酸酐酶（CA）构成。β-石竹烯是潜在的航空高密度燃料，研究人员通过基因工程在聚球藻原有光合作用过程的基础上，构建了β-石竹烯的合成途径。 注：“”表示气体进出受阻，ID11、GPPS、ISPA为导入的基因表达的相关酶，IPP、DNAPP、GPP、FPP、GGPP为相关中间产物。 ①在羧酶体中，CA通过分解______以浓缩CO2。CO2无法直接进入羧酶体，而HCO3可以，说明羧酶体的外壳具有______。 ②Rubisco是双功能酶，当CO2/O2比值较低时，会催化RuBP和O2结合，引发光呼吸，降低光合效率。在羧酶体内，CO2/O2比值高于外界环境，原因是_______。综上分析，羧酶体有利于聚球藻细胞中有机物的积累，原因是______。 ③在聚球藻中引入新的生物合成途径后，______产量的增多直接促进β-石竹烯的合成。为提高β-石竹烯产量，请从代谢路径的角度提出1条措施：______。 4．（25-26高三上·江苏淮安·期中）科研工作者通过基因工程构建了进行光合作用的自养大肠杆菌，下图为光自养大肠杆菌光合作用过程示意图，据图回答问题： （1）图中物质甲为________，途径A发生的场所是________，图中H+跨膜运输的方式有______。 （2）大肠杆菌细胞质膜上NPM*的功能主要是________光能，高等植物叶肉细胞中具有类似功能的物质有_______。在光合作用中，高等植物叶肉细胞的________膜与该大肠杆菌细胞质膜功能类似。与该大肠杆菌相比，高等植物叶肉细胞光反应特有的产物有________。 （3）构建光自养大肠杆菌前，常用__________处理，以获得感受态大肠杆菌。培养液中添加甲酸的作用有______。 （4）能量适配器通过感知并实时调节细胞内ATP、NADH的含量，以适应细胞能量需求。当培养液中甲醇含量上升时，光反应对甲醇的响应速度快于暗反应，此时能量适配器将_________（选填“上调”、“下调”、“先下调后上调”、“先上调后下调”）ATP、NADH的含量。 5．（25-26高三上·江苏南京师范大学附属中学·期中）下图表示狗尾草的叶肉细胞和维管束鞘细胞中完成的部分物质代谢关系，其中的①～⑧代表代谢过程。请分析并回答下列问题： （1）代谢过程④⑤⑧中，属于吸能反应的有________。CO2固定的最初稳定产物天冬氨酸通过__________（填结构名称）从叶肉细胞进入维管束鞘细胞中，经过一系列反应后转变为苹果酸。过程⑤发生的场所很可能在__________（填细胞器名称），卡尔文循环发生的场所是__________。 （2）与陆生草本植物狗尾草不同， 沉水草本植物龙舌草在同一叶肉细胞内就能完成类似代谢过程，据此推测龙舌兰叶肉细胞中的叶绿体具有________种类型。 其中分布于细胞边缘的叶绿体能将CO2初步固定为草酰乙酸，则该种叶绿体内的基粒数量较________（填“多”或“少”）。 （3）为进一步探究龙舌草昼夜酸度变化趋势与光合作用的关系，研究小组进行了相关实验并得出下图甲、乙所示的结果。 ① 在低CO2浓度处理条件下，龙舌草叶片昼夜酸度变化规律是__________________， 苹果酸的变化规律是____________________，可见其昼夜酸度变化基本上是由苹果酸产生CO2造成的。 ② 龙舌草光合作用所需的CO2除了由苹果酸提供外，还有____________________等，以适应水体中低CO2浓度的环境。 6．（25-26高三上·江苏宿迁中学·期中）小麦、水稻等大多数植物，在暗反应阶段，CO2被C5固定以后形成C3，进而被还原成（CH2O），这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物，CO2中的碳首先转移到草酰乙酸（C4）中，然后转移到C3中，这类植物称为C4植物，其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭，夜间气孔开放，这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径，如图2所示，这类植物称为CAM植物。（注：PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强） （1）C4植物中固定CO2的酶是______，最初固定CO2的物质是_______。 （2）C4植物的光反应发生在______细胞。在炎热干旱夏季的中午，C4植物的CO2补偿点_______（填“大于”“等于”或“小于”）C3植物。 （3）暗反应中CO2的固定是由Rubisco酶催化进行的，但O2也能与CO2竞争Rubisco酶，使该酶催化C5和O2反应，生成C3和CO2，此反应过程消耗ATP和NADPH，被称为光呼吸。光呼吸过程中，C5和O2反应的场所为_______；该过程_______（填“降低了”“促进了”或“不影响”）光合作用效率，同时使细胞内O2/CO2的值降低，有利于生物适应______（填“高氧低碳”或“低氧高碳”）的环境。 （4）CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于_______过程，白天其叶肉细胞能产生ATP的场所是________。某实验小组欲通过颜色变化来验证CAM植物中淀粉的含量变化规律，应选用的检测试剂是________，然后分别于白天和夜晚每隔一定时间取该类植物的叶片，经脱色处理后滴加试剂，理论上观察到的结果是_______。 7．（25-26高三上·江苏连云港·期中）南京大学对纳米材料——石墨烯（FLG）提升水稻光合作用光反应的机制进行了研究，结果如图1所示，ROS为光合作用的副产物，它的积累会导致叶绿体产生氧化应激和结构损伤。请回答下列问题： （1）图1中H+从类囊体膜内侧到外侧需通过ATP合酶，而O2能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有________性，在ATP合酶作用下，依赖________形成的电化学势能合成ATP. （2）Rubisco催化CO2和C5在水稻的________中反应生成C3，进一步在________的参与下转变为（CH2O）。若给水稻提供3H2O，一段时间后，以其光合作用产物（CH2O）为原料进行有氧呼吸时，能进入线粒体基质含3H标记的物质有水、________。 （3）为研究FLG对水稻光合色素含量的影响，进行了如下实验。请完成下表。 实验目的 简要操作步骤 FLG处理水稻幼苗 将水稻幼苗________，在含FLG（0μg/L、10μg/L和250μg/L）的营养液中水培7天后，剪下水稻叶片备用。 提取光合色素 剪碎水稻叶片然后放入5mL的________中。 ________ 室温黑暗条件下浸泡48h后摇匀。 实验结果的获取与分析 用分光光度法分别测定其在663nm、645nm和470nm波长下的吸光度，计算单位质量下叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量；与对照组相比，光合色素含量差异不明显。 （4）FLG具有优异的导电性能，结合上述研究分析可知，FLG提升水稻光合作用光反应的机制主要有：增强PSⅡ的________过程，同时通过清除________进而对PSⅡ起到一定的保护作用。 考点3 影响光合作用的因素 1．（25-26高三上·江苏镇江·期中）科研人员发现，某些蓝细菌能在近岸海域的弱光层进行光合作用，其电子传递链途径如图所示。当环境远红光比例升高时，这些蓝细菌会表达ChlF基因（叶绿素f合酶基因），将部分叶绿素a转化为叶绿素f．相较传统叶绿素，其红光吸收峰向远红光偏移，从而把远红光也利用起来。请回答下列问题： （1）叶绿素f主要吸收___________光。含叶绿素f的蓝细菌相较于普通蓝细菌通常能够生存在遮荫浅水区相对___________（填“上”或“下”）层的水域，这体现了生物对环境的___________。 （2）图示膜结构是蓝细菌的___________（填“结构名称”），___________为最终的电子受体。环式电子传递链与线性电子传递链相比能够通过提高膜内___________从而___________（选填“提高”或“降低”）ATP/NADPH值，以缓解光损伤。 （3）研究者拟利用叶绿素f提高水稻的光合速率，以下是该研究的实验设计思路。 （WT：野生型，CT：ChlF转基因型；PAR：传统光合有效辐射光，FR：远红光；各组光照强度相同且适宜） 类型 PAR FAR与FR各占50% FR WT A组 C组 E组 CT B组 D组 F组 请回答： ①该实验自变量为___________，因变量可以选择___________作为观察指标： ②若E、F两组光合速率无明显差异，最可能的原因是___________； ③植物通过___________吸收红光以及远红光来调节植物生命活动，为了排除远红光调节作用的干扰，还需在各组的基础上设置___________类型的水稻作为对照。 2．（25-26高三上·江苏启东·期中）为揭示叶片寿命与光合作用的关系，研究人员以高粱为材料测定了长寿命和短寿命高粱叶片的叶绿素相对含量和CO2吸收速率，结果如图1.（注：整个过程不考虑呼吸速率的变化） （1）叶绿素在光合作用中的作用是_______，与类胡萝卜素相比，叶绿素随层析液在滤纸上的扩散速度较_____。 （2）据图1分析，40天时，短寿命高粱叶片叶肉细胞CO2吸收速率_____（填“等于”“大于”或“小于”）光合速率。有人认为长寿命高粱叶片变黄是光合速率下降的关键因素，图1实验结果是否支持该观点？请作出判断并说明理由_____。 （3）气孔限制值是用来量化气孔导度（气孔张开的程度）下降对光合速率限制程度的重要指标，该数值越大，气孔限制越强。高粱叶片的气孔限制值如图2. ①气孔导度直接影响光合作用的_____阶段。 ②衰老后期，气孔导度下降对_____（填“长寿命”或“短寿命”）高粱叶片光合速率的影响更大。 （4）研究发现，短寿命叶片衰老初期水能正常光解，但衰老可导致电子传递链严重受损。据此分析，短寿命高粱叶片CO2吸收速率在衰老后断崖式下降的原因是_____。 （5）科研人员进一步研究高粱光呼吸与光合作用的关系，结果如图3所示。 催化光呼吸和暗反应第一步反应的酶都是R酶，高温时叶片气孔关闭导致胞间CO2浓度降低，R酶可催化O2与C5结合生成_____，触发光呼吸。结合图3和光合作用的过程，从细胞器间协作的角度分析光呼吸对植物光合作用的积极意义_____。 3．（25-26高三上·江苏明达中学·期中）CO2是制约水生植物光合作用的重要因素。蓝细菌具有特殊的CO2浓缩机制，其中羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散，相关过程如图所示。请分析回答： （1）蓝细菌的光合片层膜上吸收光能的两类主要光合色素有______________，暗反应Rubisco催化的反应称为____________，该反应需要的条件有________（选填：ATP、NADPH、酶）。 （2）蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中CO2浓度，据图分析CO2浓缩的具体机制为：细胞膜上转运蛋白和光合片层膜上CO2转运蛋白分别通过______________________方式吸收、CO2，且羧化体具有蛋白质外壳，可限制CO2气体扩散。 （3）若将蓝细菌的转运蛋白基因和CO2转运蛋白基因转入烟草内并成功表达和发挥作用，理论上该转基因烟草在光照充足的条件下，光补偿点和光饱和点分别会____________（填“提高”“降低”或“不变”）。 （4）除了CO2制约水生植物光合作用外，许多植物在高光强环境下会产生过剩的电子，与O2结合生成活性氧，导致光合系统损伤。某些植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。下图为水生植物绿藻进化出的抑制光系统损伤的机制示意图。 ①离心收集的绿藻放入含H218O的培养液中，在适宜光照条件下继续培养，产生的带18O标记的气体的生理过程有__________________________。 ②据图分析，途径①通过将过剩的电子传递给________，生成超氧化物，进而被活性氧清除系统（如过氧化氢酶等）清除，从而防止活性氧对光合系统的损伤，途径②将叶绿体吸收的过剩光能________________，减少电子的释放，产生的活性氧减少，从而防止对光合系统的损伤。 4．（25-26高三上·江苏南京师范大学附属中学·期中）洗发水等个人护理用品中的氧苯酮（BP-3）对生物的毒性作用已经受到越来越多学者的关注。图1表示野生龙须菜光合作用的主要过程（图中a～g为物质，①～⑥为反应过程）。为探究不同浓度的BP-3对野生龙须菜净光合放氧速率和呼吸耗氧速率的影响，科研人员分别用浓度为0 μmol·L-1、5 μmol·L-1、10 μmol·L-1和30 μmol·L-1的BP-3处理龙须菜8 h，每2 h测定一次，实验结果如图2。                 （1）分析图1，a可以将光能转化为活跃的化学能储存在_____中（用图中字母表示）。从叶肉细胞中提取a，利用的原理是_____。当外界g含量突然升高时，在短时间内C3、C5的含量变化分别是_____。b在龙须菜某细胞器中被消耗的场所是_____。 （2）该实验的自变量是_____，因变量是_____。 （3）分析图2，黑暗条件下随着BP-3浓度的增加，净光合放氧速率_____，呼吸耗氧速率_____，且在该实验时间内，龙须菜叶肉细胞光合作用强度_____（选填“小于”“等于”或“大于”）呼吸作用强度。与黑暗条件相比，光照条件下，BP-3对龙须菜光合作用和呼吸作用的影响程度_____（选填“更轻”“基本相同”或“更重”）。 5．（25-26高三上·江苏盐城·期中）叶黄不是秋，杂交构树出现了一株具有金黄色叶片表型的自发突变体，为了分析叶色形成的机制，科研人员展开以下研究。请回答下列问题： （1）为测定不同叶片中叶绿素含量，可用______提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素含量，为减少类胡萝卜素干扰，应选择______光来测定叶绿素含量。结果显示如下图，据图推测，突变体叶片呈金黄色的原因是______。 （2）为判断叶片中色素含量差异是否因叶绿体结构改变引起，科研人员对叶绿体亚显微结构进行观察。结果如下图所示： 与绿色叶片相比，突变体叶片中的叶绿体______（填结构名称）异常可能影响光能有效转化为______中的化学能，进而影响暗反应的进行。 （3）科研人员进一步测定了绿色叶片和突变体叶片的净光合速率等相关指标。结果如下表： 实验材料 净光合速率 （μmol·m-2·s-1） 气孔导度 （mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度 （μmol·mol-1） 蒸腾作用速率 （mol·m-2·s-1） 绿色叶片 23.55±0.37 367.83±2.28 245.5±2.67 6.91±0.79 突变体叶片 14.81±0.08 303.33±1.31 315.1±1.84 7.45±0.14 ①胞间CO2进入叶绿体内参与暗反应过程时，在酶作用下，首先与______结合，生成______。 ②植物净光合速率下降的原因有气孔限制因素（CO2供应不足）和非气孔限制因素（CO2得不到充分利用）。据表格分析，突变体叶片净光合速率下降主要由______（填“气孔限制”或“非气孔限制”）因素导致的，理由是和绿色叶片相比，突变体叶片气孔导度______，但是胞间CO2浓度______。 ③科研人员对两种叶片进行定量蛋白质组学分析，推测光系统中的多种核心蛋白在突变体叶片中表达量______，从而导致对光能的利用效率下降，最终导致植物光合速率下降。 6．（25-26高三上·江苏扬州·期中）为了研究锌元素在苹果果实膨大期对叶片光合产物的合成及其向果实运输的影响，研究人员以ZnSO4.H2O为唯一锌源，设置了不同浓度处理组：A组（0.1%） 、B组（0.2%）、C组（0.3%）、D组（0.4%），CK（0）为清水，实验结果如下表所示。 组别 CK A B C D 叶绿素含量（mg。g-1） 1.59 1.87 1.93 2.02 1.85 Rubisco酶活性（μmol。min-1.g-1） 7.33 7.62 8.31 8.55 8.12 净光合速率（μmol。m-2.s-1） 12.18 13.15 14.58 15.87 14.02 气孔导度（μmol。m-2.s-1） 0.27 0.34 0.38 0.41 0.35 胞间CO2浓度（μmol。mol-1） 306 275 268 257 263 注：Rubisco能够催化CO2与C5反应。 （1）叶绿素和Rubisco分别分布于叶绿体的_______和_______。常用_______作为提取叶片中光合色素的溶剂，用_______法分离光合色素。 （2）由表可知，该实验中随着叶片锌浓度的增加，叶片净光合速率呈_______变化趋势。据表分析，锌处理能提高光合速率的机制可能有________。C组气孔导度大，但胞间CO2浓度却较低的原因是_________。 （3）研究人员利用13C同位素标记技术，测定了不同锌浓度处理下苹果叶片光合产物自留与输出的比例和果实13C吸收量。 由图可知，叶片产生的光合产物主要用于_________，结合该图分析，C组净光合速率最高的原因可能还有__________。该研究中，浓度为_______%的ZnSO4.H2O溶液处理最有利于促进叶片光合产物向果实运输，最有利于果实中糖分的积累。 7．（25-26高三上·江苏中华中学·期中）自然界中的光强常在短时间内剧烈变化，影响植物的光合作用效率，科研人员对拟南芥的叶绿体响应光强变化的机理进行了探究。请回答： （1）图1中PSI和PSII镶嵌在叶绿体的___________上，它们以串联的方式协同完成电子由___________（物质）释放，最终传递给___________（A），合成了B。在光照驱动下，伴随着电子的传递，PQ将叶绿体基质中H⁺转运至___________，H⁺通过___________方式进入叶绿体基质。变化的光强会影响PSII的作用，进而影响光反应产生___________，最终影响暗反应过程有机物的合成。 （2）科研人员在处理后得到的突变体中观察到，B基因突变体无法编码类囊体腔内的蛋白B，该突变体表现为缺乏PSII复合物。科研人员进行实验，处理及结果如图2。 实验结果 a组 b组 c组 d组 B基因突变体 +++++ + ++ +++ 野生型 +++++ +++++ +++++ +++++ 注：“+”数量多代表生长状况好。 ①据图分析，本实验的自变量是___________。 ②依据实验结果推测，PSII复合物的功能是___________。 （3）科研人员进一步将b组植株的叶肉细胞置于电镜下观察，结果如图3。 基于本实验结果，能否得出“B基因参与PSII复合物的组装”的结论？___________（答“能”或“不能”）得出；理由是：___________。 8．（25-26高三上·江苏徐州·期中）镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。请回答下列问题： （1）镁是构成光合色素中_____的重要成分。为探究镁对水稻光合作用的影响，将正常培养38天的水稻分别转移到缺镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，连续跟踪检测光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1．推测前15天光合色素含量相对值变化不明显的原因是_____，但10天后，缺镁组An显著下降，其原因是_____。若验证缺镁前期对光反应的影响，需要检测的指标有_____（答出2点即可）。    （2）在上述对照培养12天后，改变光照条件，持续48h检测Vc max，结果如图2，实验结果表Mg2+主要通过促进_____条件下的碳固定，从而影响光合作用。    （3）已知叶绿体中的镁含量与图2中Vc max存在相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表，表中①为_____，预测实验结果为_____。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48h检测水稻叶片中的① 实验组 正常培养液 （4）研究发现，RuBP羧化酶（参与CO2的固定）的活性依赖于Mg2+，结合上述研究内容解释缺镁第10~15天影响水稻光合作用的机制_____。 9．（25-26高三上·江苏无锡·期中）根据对光照强度的适应情况，植物可分为阳生植物和阴生植物等。下图是两种类型植物的叶绿体结构及光合反应差异模式图，甲、乙表示叶绿素，PSⅠ、PSⅡ表示两个光系统，PQ、Cytb6f表示电子传递体；字体大小、粗细反映了该组分含量的多少，箭头粗细反映了反应速率的快慢。请回答下列问题： （1）阶段Ⅰ表示光合作用的___________阶段，该阶段发生的能量变化是___________；阶段Ⅱ发生的场所是___________（在“①～④”中选填），物质A表示___________。 （2）与阳生植物相比，阴生植物叶绿体类囊体数量多且堆叠程度高，其生物学意义是___________；从进化的角度分析，二者叶绿体结构差异的形成是___________的结果。 （3）研究发现荫蔽条件下蓝紫光较为丰富，叶绿素b对蓝紫光的吸收能力较强。据此判断甲表示___________（填“叶绿素a”或“叶绿素b”），该色素在光合作用中的作用是___________；阳生植物生长的环境富含红光，据图推测吸收红光的主要是___________（填“PSⅠ”或“PSⅡ”） （4）自然条件下阳生植物的光合作用强度高于阴生植物，其原因可能有___________（填字母）。 a．阳生植物的光饱和点高于阴生植物                    b．阳生植物的光补偿点高于阴生植物 c．阳生植物的电子传递速率高于阴生植物                d．阳生植物RuBP羧化酶的含量高于阴生植物 考点4 光合作用和呼吸作用综合计算 1．（25-26高三上·江苏明达中学·期中）下图1表示叶肉细胞中部分代谢途径，研究发现，叶肉细胞中存在“苹果酸/草酰乙酸穿梭”和“苹果酸/天冬氨酸穿梭”，可实现叶绿体和线粒体中物质和能量的转移。请据图回答问题： （1）叶绿体内膜上磷酸转运器的化学本质是_______，研究表明磷酸转运器只存在于绿色组织的细胞中，原因是_______。 （2）当缺乏时，丙糖磷酸从叶绿体中输出_______（填“增多”或“减少”）。离开卡尔文循环的丙糖磷酸，绝大多数离开叶绿体并在_______中合成蔗糖，运出细胞。若蔗糖合成或输出受阻，则卡尔文循环减速，原因是________。 （3）光照过强时，细胞必须耗散掉叶绿体吸收的过多光能，避免细胞损伤。由图可知，“苹果酸/草酰乙酸穿梭”加快的意义是减少_______积累，避免对叶绿体的伤害。再通过“苹果酸/天冬氨酸穿梭”运入线粒体，主要在________处转化为中的化学能。图中三羧酸循环进行的场所是_______。 （4）研究发现光合作用光反应产生的积累是光合作用限速因素之一。我国科学家向蓝细菌中导入合成异丙醇的三种关键酶基因基因、基因、基因，以期提高细胞光合速率，相关机理如下图2。 ①图2中酶催化异丙醇生成的反应机理是______。 ②研究人员培育出两种蓝细菌、，提取两种蓝细菌的总利用对、细胞中三种关键酶基因进行扩增，对扩增产物进行电泳得到图3所示结果。与野生型蓝细菌相比细胞中积累的物质最可能是_______。野生型、、三种菌株在适宜条件下，光合速率最快的可能是_______。 2．（25-26高三上·江苏苏州·期中）海天牛以绿藻等藻类为食，并盗取叶绿体演化出一种特殊结构——盗质体，从而利用光合作用应对饥饿等营养胁迫。图1示海天牛细胞中光合作用的部分过程。请回答下列问题。 （1）叶绿体中光合色素主要吸收______光。过程①表示______，产生的电子（e-）经过传递，最终受体为______。光反应为卡尔文循环提供的物质有______。 （2）研究人员让海天牛吸入一定量的18O标记的氧气。一段时间后，在海天牛体内检测到了含18O的糖类。请写出氧原子可能的转移路径：18O2H218O______（用文字和箭头表示）。 （3）与绿藻细胞相比，海天牛细胞缺乏叶绿体所需的许多核编码基因。为维持盗质体内叶绿体的功能，海天牛可能采取的机制有______。 ①吸收并整合绿藻中光合作用相关的核基因 ②激活自身免疫系统以保护叶绿体免受降解 ③通过行为调节（如主动避光）避免叶绿体受强光损伤 ④其线粒体可为光合作用提供ATP和NADPH （4）盗质体膜上的P2X4和质子泵共同调控光合作用（图2）。质子泵将H+泵入腔内，与CO32-反应生成光合作用底物______，叶绿体产生的ATP可激活P2X4。已知盗质体腔内酸性过强会影响P2X4活性，为探究P2X4对光合作用的影响，研究者分别用ATP、伊维菌素（P2X4增强剂）、Cu2+（P2X4拮抗剂）进行处理，结果如图3。结合图2、3，请从稳态和平衡角度推测P2X4的作用是______。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $